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1 雷電活動的基本規(guī)律 在我國 ,，春夏季節(jié)是雷電的活躍期 ,，其中夏季為高發(fā)期 ， 冬季則為零,。從全球范圍來看 ,，赤道附近是雷電的活躍地帶 ， 隨著緯度的南北增加 ,，其發(fā)生的次數(shù)也在減少 ,，南北兩極幾乎 為零。平均雷暴日是對特定區(qū)域內(nèi)發(fā)生的雷電活動大小的評價 標準 ,，同時 ,，該標準也為防雷工程、建筑工程以及設(shè)計與評估 提供了參考,。地區(qū)的不同雷電的強度也有差異,。從國內(nèi)情況分 析 ，可劃分 4 個雷電日分布區(qū)域,。北回歸線以南 ,，出現(xiàn)大于 80 天的雷電日 ；長江以南區(qū)出現(xiàn)超過 40 天的雷電日 ,；長江以 北地區(qū)出現(xiàn) 15 ～ 40 天的雷電日 ,；西北地區(qū)的雷電日出現(xiàn)天數(shù) 少于 15 天,。我國最為劇烈的雷電活動地區(qū)在海南省以及雷州 半島 ，年均出現(xiàn)的雷電日為 120 ～ 130 天,。為此 ,，可以說 ，我 國雷電活動強弱隨著緯度的南移而下降,。 2 高層建筑的結(jié)構(gòu)特點和防雷設(shè)計 當前 ,，城市建筑日漸向著“高”的方向發(fā)展 ，因為垂直高 度較大 ,，建筑基礎(chǔ)必須往下做延伸 ,，在防雷設(shè)計時 ，這是非常 好的條件,。按照“法拉第籠”理論 ,，防雷系統(tǒng)為籠式 ，將接地 裝置,、引下線,、避雷帶或網(wǎng)三者相連 ，構(gòu)建為大網(wǎng)式的鋼鐵籠,。 建設(shè)好雷電波,、防側(cè)擊雷、防直擊雷與防雷電感應系統(tǒng) ,，在分 流與接閃功能綜合考慮的基礎(chǔ)上 ,，實現(xiàn)建筑物內(nèi)外部的防雷功 能綜合兼顧 ，保證安全防雷,。 3 高層建筑側(cè)擊雷防護設(shè)計 3.1 閃擊距離 3 高層建筑側(cè)擊雷防護設(shè)計 3.1 閃擊距離 通常說來,，如果先導是由雷云的上部往下發(fā)生，形式為梯級式跳躍,，周圍大 氣對其影響較大,，其襲擊對象與方向不確定。但是,，在最后的梯級或跳躍時,，變 化明顯，選擇終極的雷擊對象成為必然,。這時,，地球表面的許多物體都受其電場 的作用，出現(xiàn)由下往上的先導,，發(fā)展方向為上下先導的合并,。如果安裝接閃器在 被保護的建筑物樓頂，接閃器產(chǎn)生的先導更加的強烈，其會加速與下先導合并,， 在雷擊未接觸建筑物時雷擊已經(jīng)發(fā)生,。我們把最后的梯級叫做閃電距離。接閃器 即吸引閃電的儀器,，接閃器在閃電距離范圍內(nèi),，將累吸引,。如果下行先導不再閃 電距離內(nèi),，那么接閃器不會起作用。閃電距離不斷變動,，如果雷電流幅值大,，那 么閃電距離的值也隨之增加。相反,，閃電距離也變小,。所以，對于強而遠的閃電,， 接閃器同樣可吸引之,，但是，如果閃電較弱,，接閃器可能不會發(fā)揮作用（如圖 1）,。 圖 1 高層建筑側(cè)面遭受雷擊圖 分析上圖發(fā)現(xiàn)，在高層建筑頂?shù)慕娱W器,，對于雷擊為 50kA,、100m 范圍內(nèi)， 接閃器可發(fā)揮作用,，保護建筑物,。如果雷擊先導為 10kA、50m,，因閃電距離為 圖 1 高層建筑側(cè)面遭受雷擊圖 通常說來 ,，如果先導是由雷云的上部往下發(fā)生 ，形式為梯 級式跳躍 ,，周圍大氣對其影響較大 ,，其襲擊對象與方向不確定。 但是 ,，在最后的梯級或跳躍時 ,，變化明顯 ，選擇終極的雷擊對 象成為必然,。這時 ,，地球表面的許多物體都受其電場的作用 ， 出現(xiàn)由下往上的先導 ,，發(fā)展方向為上下先導的合并,。如果安裝 接閃器在被保護的建筑物樓頂,，接閃器產(chǎn)生的先導更加的強烈， 其會加速與下先導合并,，在雷擊未接觸建筑物時雷擊已經(jīng)發(fā)生,。 我們把最后的梯級叫做閃電距離。接閃器即吸引閃電的儀器 ,， 接閃器在閃電距離范圍內(nèi) ,，將累吸引。如果下行先導不再閃電 距離內(nèi) ,，那么接閃器不會起作用,。閃電距離不斷變動 ，如果雷 電流幅值大 ,，那么閃電距離的值也隨之增加,。相反 ，閃電距離 也變小,。所以 ,，對于強而遠的閃電 ，接閃器同樣可吸引之 ,，但 是 ,，如果閃電較弱 ，接閃器可能不會發(fā)揮作用（如圖 1）,。 分析上圖發(fā)現(xiàn) ,，在高層建筑頂?shù)慕娱W器 ，對于雷擊為 50kA,、100m 范圍內(nèi) ,，接閃器可發(fā)揮作用 ，保護建筑物,。如果 雷擊先導為 10kA,、50m，因閃電距離為 40m,，大于此距離 ,，雷擊 將不會被吸引 ，建筑物也將被雷擊中 ,，雷擊的發(fā)生 ,，使我們不 得不研究防側(cè)擊問題。 3.2 防側(cè)擊雷的設(shè)計 參考相關(guān)的雷電測試數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn) ,，雷云距離地面的最小距離 為 20m,，足見距離之小。在城市高層建筑中 ，超過 50m 的建筑 隨處可見 ,，這也說明 ,，其是“身在雷云不知雷”。所以 ,，防止 高層建筑受到雷擊 ,，有必要做好側(cè)擊防雷的工作 ，當前 ,，高層 建筑超過 20m,，結(jié)構(gòu)體系多為鋼筋混凝土或鋼構(gòu)架 ，雷電流在 此種結(jié)構(gòu)形式條件下 ,，可平行分布多電流 ,，是避雷的好方法。 3.2.1 高層建筑的屏蔽 若雷擊中建筑物樓頂?shù)姆览自O(shè)備,，在防雷引下線的疏導下， 最終到達防雷接地裝置 ,，將雷電引向大地,。最大的雷電流峰值 能超過 200kA，但其持續(xù)時間非常短 ,，以微秒計量,。這時 ，接 地設(shè)備電阻,、防雷引下線電阻與電感上 ,，電壓降比較大。通過 理論分析與模擬實驗 ,，可以得知有超過 10000V 以上的電壓在 引下線上,。如果建筑物高度大于 100m，那么接地設(shè)備與防雷設(shè) 備間的電位差可以超過一百萬 V,，這可能造成和引下線連接的 金屬體 ,，或某些相鄰的金屬體出現(xiàn)反擊放電。此時 ,，雷電波形 陡峭且強大 ,，在進入引下線時 ，周圍導體出現(xiàn)電磁感應,。此時 ,， 防雷引下線上附近的未經(jīng)屏蔽的導體很容易出現(xiàn)高電位 ，絕緣 也會因為反擊導體放電而出現(xiàn)被擊穿的情況,。如果導線具有屏 蔽層 ,，向鐵管穿線 ，將防雷引下線與屏蔽層做等電位的連接。 當屏蔽層接收到雷電的分流 ,，互感電勢將會出現(xiàn)在屏蔽層中的 導體之上 ,，屏蔽層預期數(shù)值有相等電壓降。導體一端與屏蔽層 存在等電位式的相連,，那么導線的絕緣兩端會出現(xiàn)0的電位差,， 絕緣也就不會被擊穿。此外 ,，高層建筑物中心是布置主干電氣 線路的主要部分 ,，布置時 ，不能與引下線過度的靠近 ,，減少受 到干擾的距離,。所以 ，鐵管配線是高層建筑內(nèi)部配置電氣線路 的主要形式,。若是使用電纜 ,，電纜也應該做好屏蔽措施 ，若在 金屬線槽中封閉敷設(shè)電纜,。
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