小瓊摘要：在強(qiáng)對(duì)流天氣災(zāi)害中雷電災(zāi)害主要發(fā)生于夏季，根據(jù)雷電災(zāi)害相關(guān)統(tǒng)計(jì)信息，獲知我國每年有近21個(gè)省市區(qū)域受雷電災(zāi)害威脅，且每年的雷暴日達(dá)到了近60天。近年來隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平的快速增長，高層建筑物、智能建筑物逐漸遍布于各個(gè)省市區(qū)域，更好的滿足了區(qū)域城市的社會(huì)發(fā)展需求。但是從雷電災(zāi)害的角度上看智能建筑物的防雷設(shè)計(jì)及安全防御措施是否有效，不僅影響著智能建筑物的應(yīng)用，同時(shí)還對(duì)人們的生產(chǎn)生活安全問題造成了一定程度的威脅。本文將雷電災(zāi)害的發(fā)生與防御作為研究背景，針對(duì)城市智能建筑物圍繞雷暴特點(diǎn)、建筑物特點(diǎn)、雷電防護(hù)等展開分析，將提高智能建筑物的安全防御效果，降低智能建筑物遭受雷電災(zāi)害的可能性作為研究目的，期望本文的理論研究能夠助推我國智能建筑物防雷設(shè)計(jì)水平的提升。
關(guān)鍵詞：智能建筑物；雷電災(zāi)害；安全防御
引言：雷電災(zāi)害發(fā)生的原理為大氣放電，當(dāng)智能建筑物受到雷電閃擊，其建筑物主體結(jié)構(gòu)和內(nèi)部設(shè)備設(shè)施都有可能受到嚴(yán)重的損害，雖然我國建筑工程項(xiàng)目施工領(lǐng)域在實(shí)際的施工環(huán)節(jié)中在建筑頂部均設(shè)計(jì)與布置了相應(yīng)的防雷裝置，但是建筑物內(nèi)部的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也會(huì)因感應(yīng)雷擊發(fā)生損壞，在雷電災(zāi)害發(fā)生背景下，電子設(shè)備設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等受雷電災(zāi)害的比例占據(jù)近80%，為人們帶來了直接的、不可預(yù)料的經(jīng)濟(jì)損失。所以對(duì)智能建筑物雷電災(zāi)害安全防御進(jìn)行分析具備現(xiàn)實(shí)意義。
一、理論綜述
從智能化系統(tǒng)、智能化設(shè)備的角度上看，雷電直擊與雷電災(zāi)害二次效應(yīng)均可直接導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)癱瘓、設(shè)備報(bào)廢，如果將雷電直擊與雷電災(zāi)害二次效應(yīng)相對(duì)比，則二次效應(yīng)所產(chǎn)生的雷電波、變電磁場、雷電流等能夠?qū)е轮車慕饘傥镔|(zhì)感應(yīng)電流，在短時(shí)間內(nèi)特定的范圍中有線通訊和無線通訊受到嚴(yán)重干擾，同時(shí)當(dāng)電子設(shè)備的信號(hào)入口侵入了相應(yīng)的雷電流后，電子設(shè)備內(nèi)部構(gòu)件則存在燒毀、擊穿的威脅，繼而導(dǎo)致電子設(shè)備報(bào)廢。高科技、信息技術(shù)為人們的生產(chǎn)生活提供了極大的便利，但是雷電災(zāi)害作為高科技、信息技術(shù)的天敵，對(duì)人們的生產(chǎn)生活存在直接的威脅。
（一）雷電災(zāi)害分析
1、雷電與雷云
每年的夏季大氣中發(fā)生隆隆響聲伴有閃光的自然現(xiàn)象就是人們常說的雷電現(xiàn)象，而雷擊現(xiàn)象主要是指大氣中兩片異種電荷的云層相互作用對(duì)地面放電，雖然云層放電對(duì)人、畜、鳥等并沒有嚴(yán)重的生命威脅，但是對(duì)于建筑物、飛行器以及電子設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)則具備較為嚴(yán)重的影響。雷擊的形式主要為直擊雷、二次雷或雷電感應(yīng)和雷電反擊。一般情況下雷云中負(fù)電荷在上，正電荷在下，但是更為全面的分析可知雷云中的氣流并不限制與上下移動(dòng)或左右移動(dòng)，通過總結(jié)與歸納國內(nèi)外大量文獻(xiàn)，對(duì)典型的雷云電荷分布有了更為深刻的認(rèn)知，如下圖1所示，當(dāng)?shù)孛媸艿嚼纂娭睋魰r(shí)，大多數(shù)情況都是負(fù)電荷，少數(shù)情況為正電荷，且地面所受到的最后一次雷電直擊通常是正電荷放電。
首先雷電的發(fā)生是否具備一定的破壞作用決絕予雷電的峰值電流和雷電的波形，而雷電流發(fā)生的大小則與區(qū)域地理位置、季節(jié)和氣象存在直接關(guān)系，國內(nèi)眾多學(xué)生將統(tǒng)計(jì)學(xué)作為研究基礎(chǔ)尋找雷電流的特性和雷電的分布，發(fā)現(xiàn)不同種類的雷電放電存在較大的差異，正負(fù)閃電值受限于云層的政府電荷，正電荷的雷擊電相較于負(fù)電荷的雷擊閃電更為猛烈，一般在100KA至200KA以上。
3、雷電災(zāi)害
雷電災(zāi)害能夠通過各種途徑威脅人畜生命安全，破壞建筑物、電子設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。雷電災(zāi)害的發(fā)生所造成的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)損失難以估量。隨著人力社會(huì)進(jìn)入信息時(shí)代人力受雷電災(zāi)害的影響范圍也逐漸擴(kuò)大，例如從以往的電力和建筑領(lǐng)域逐漸擴(kuò)展到通信、計(jì)算機(jī)、石油化工及航天領(lǐng)域。同是雷電災(zāi)害80%發(fā)生于微電子器件和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上，本質(zhì)上雷電災(zāi)害并沒有發(fā)生改變，而是人類社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步增加了人類社會(huì)受雷電災(zāi)害威脅的概率。
（二）智能建筑分析
1、智能建筑的概念
首先對(duì)建筑物的基本要素進(jìn)行分析，明確建筑結(jié)構(gòu)、建筑系統(tǒng)、建筑服務(wù)與建筑管理為建筑物的四項(xiàng)基本要素，且四項(xiàng)要素之間存在著緊密的聯(lián)系。其次對(duì)智能建筑的概念進(jìn)行分析，明確智能建筑是在建筑物四項(xiàng)基本要素的基礎(chǔ)上借助信息技術(shù)，為人們提供智能化服務(wù)，應(yīng)用智能系統(tǒng)進(jìn)行建筑物的管理，建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)更為科學(xué)合理，同時(shí)能夠使智能建筑物管理者得到最大的經(jīng)濟(jì)效益。建筑智能化的目的就是利用4C技術(shù)構(gòu)建智能建筑結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)，集現(xiàn)代服務(wù)管理理念于一身為人類的工作和生活提供更多的可能性。
2、智能建筑的構(gòu)成
智能建筑有IB（建筑平臺(tái)）、CNS（通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)）、OAS（辦公自動(dòng)化系統(tǒng)）、BAS（設(shè)備自動(dòng)化系統(tǒng)）共同組成，其中IB為平臺(tái)，CNS、OAS、BAS為系統(tǒng)。
3、智能建筑的發(fā)展方向
目前我國各個(gè)省市區(qū)域的智能建筑已經(jīng)不局限于辦公，正在逐步向酒店、商場、公寓方向發(fā)展，同時(shí)智能建筑不局限于一棟建筑，正在逐步向智能廣場、智能小區(qū)的方向發(fā)展，隨著時(shí)代的進(jìn)步與發(fā)展智能建筑將逐步發(fā)展成為每一個(gè)城市區(qū)域的高端建筑，具備良好的發(fā)展前景。
二、智能建筑雷電災(zāi)害安全防御
（一）外部防雷
1、接閃裝置
智能建筑物外部接閃裝置主要為避雷針、避雷網(wǎng)格、避雷帶設(shè)備，三種設(shè)備能夠任意組合構(gòu)成接閃裝置，具體選擇可以依照智能建筑外觀建設(shè)需求及風(fēng)格要求酌情選擇經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)的組合方式。但是當(dāng)建筑物的高度大于防雷裝置的保護(hù)級(jí)別時(shí)，避雷針防雷設(shè)備不適用于滾球半徑的智能建筑物，而避雷帶設(shè)備適用于外部結(jié)構(gòu)為窄長條形的智能建筑物。此外還可以利用智能建筑物的金屬樓頂面、屋面做接閃裝置，但是必須滿足一下要求：金屬板搭接長度≥100mm；金屬板厚度≥0.5mm（板下無易燃物品）；當(dāng)金屬板下存在易燃物品，那么鐵板厚度≥4mm、銅板厚度≥5mm、鋁板厚度≥7mm。
如果智能建筑物建造獨(dú)立的接閃防雷裝置，那么需要滿足式（2-1）要求。其中k i一級(jí)為0.075；二級(jí)為0.05；三級(jí)為0.05。Km空氣1；固體為0.5。
2、引下線
引下線的原理就是將接閃裝置導(dǎo)體進(jìn)行延續(xù)。引下線的布置主要分為獨(dú)立引下線方式、非獨(dú)立引下線方式和自然引下線方式。當(dāng)接閃裝置由多個(gè)桿塔或一根桿塔組成，或接閃裝置由網(wǎng)格導(dǎo)體組成都需要獨(dú)立布置引下線。要求非獨(dú)立引下線的數(shù)量≥兩根，智能建筑物引下線間的平均距離為一級(jí)≤12m；二級(jí)≤18m；三級(jí)≤25m。
3、接地體
接地體的布置目的主要是為了將雷電流泄放入大地，不對(duì)人畜及建筑物造成損害，一般情況下智能建筑物與周邊建筑物可以共同應(yīng)用一個(gè)單一的接地體裝置，既能夠達(dá)到防雷保護(hù)的目的，又能夠保證網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全。一般情況下接地體可以由建筑本身的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋作為接地體，也可以在智能建筑四周布置環(huán)形的接地體結(jié)構(gòu)。其中環(huán)形接地體結(jié)構(gòu)由兩個(gè)方向的結(jié)構(gòu)組成，分別為水平和處置，要求垂直接地體長度范圍在1.5m至2.5m之間，間距為其長度的1.5至2倍。
（二）內(nèi)部防雷
智能建筑內(nèi)部雷電災(zāi)害的防御主要從以下一個(gè)方面展開：優(yōu)化智能建筑內(nèi)部電磁環(huán)境；針對(duì)智能建筑內(nèi)部的信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及電子設(shè)備在其周圍布置金屬屏蔽網(wǎng)；應(yīng)用等電位連接方式；智能建筑主機(jī)房應(yīng)設(shè)置在建筑低層的中心部位并設(shè)置防雷保護(hù)區(qū)；光纜接地；必要情況安裝浪涌保護(hù)器，如信息系統(tǒng)中心、監(jiān)控中心、應(yīng)急機(jī)房等。
結(jié)束語
我國的防雷技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用落后于智能建筑技術(shù)的發(fā)展，而防雷設(shè)計(jì)作為一項(xiàng)繁瑣復(fù)雜的電氣設(shè)計(jì)工程，要想保證防雷設(shè)計(jì)的全面性，本文提倡從氣象學(xué)、電氣工程設(shè)計(jì)、建筑學(xué)等多學(xué)科展開研究。智能建筑為人類的工作和生活提供了更高質(zhì)量的服務(wù)，而雷電災(zāi)害安全防御水平的提升是保證智能建筑內(nèi)部各系統(tǒng)設(shè)備得以穩(wěn)定安全運(yùn)行的必要條件，所以在智能建筑施工建設(shè)期間應(yīng)對(duì)雷電災(zāi)害安全防御予以高度重視。
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