雷電對現代城市建築影響及預防建築論文

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一、雷電的成因及其對城市建築所造成的危害

雷電對現代城市建築影響及預防建築論文

(一)雷電的形式

雷電一般來說,有三種保險形式,分別為直擊雷、感應雷和球形雷。直擊雷是帶電的雲層和大地上某點之間發生的迅猛放電現象。雷電直接擊在建築構架、動植物上,通過因電效應、熱效應和機械效應等從而造成建築物損毀及人員傷亡。感應雷是帶電雲在於靜電感應作用下,讓地面某一範圍內帶上異種電荷。球形雷則是一種特殊的雷電現象,簡稱球雷。因為球形雷存在的時間較為短暫,對它的研究比較困難,因此到現在為止還沒有統一的說法。球形雷主要是沿著建築物的孔洞或者開啟的門窗進入室內,有的通過煙囪或通氣管道滾進房子,多數沿帶電體而消失。但是這種“火球”到底是怎樣的東西,又是怎樣形成的,則是多種說法,目前還沒有一種說法可以比較完善地解釋這種現象,或在實驗中完整的重構這個現象。

(二)雷電對城市建築所造成的危害

雷電發生時多半會產生強烈的光,並伴隨著巨大的響聲,這種大自然的`強大放電直接擊於建築物或者防雷裝置之上,或者從建築物的側、旁擊在建築物之上,危害地面上的建築物等物件和人、畜安全;同時雷電產生了強大的電磁脈衝(LEMP),也具有非常大的破壞性。歸納起來,雷電所造成的危害包括直擊雷電所造成的危害和雷擊電磁脈衝所造成的危害。

1、直擊雷電對建築物造成的危害

在雷雲對地放電的時候,強大的雷電流從雷擊點進入了被擊的物體,由於雷電流幅值高達數十乃至數百千安,其熱效應可以在雷擊點的區域性範圍內產生高達6000——10000攝氏度乃至於更高的溫度

2.雷擊電磁脈衝的危害

雷擊電磁脈衝為一種干擾源,是指閃電直接擊在建築物防雷裝置和建築物附近從而引起的效應。雷擊電磁脈衝絕大多數是通過連線導體的干擾,比如雷電流或部分雷電流以及被雷電擊中裝置的電位快速升高以及電磁輻射干擾。今年以來,由於資訊處理技術的普遍應用,多種電子裝置正在普遍地進入各種建築物內,各個建築物之間的資訊交換與傳遞也日益加強,這就使得雷電脈衝磁場的危害越來越大。雷電流不只是能夠產生脈衝磁場,同時能夠產生脈衝電場,並且能夠以電磁波的方式直接輻射到電子裝置中去從而,使電子裝置受到干擾甚至被損壞。

二、城市建築防雷技術

隨著現代科技的發展,人們對防雷技術也有了更進一步的探索,從而採用了一些城市建築的防雷技術,歸結起來主要有7種:避雷針防雷法、法拉第籠式防雷法、滾球防雷法、E·F避雷保護系統、消雷器防護法、避雷設施保護法、人工影響雷電防雷法。這裡主要探討避雷針防雷法及球形雷的預防方法。

(一)避雷針防雷法的原理及適用範圍

1、避雷針防雷法的原理:避雷針防雷法主要利用避雷針高於被保護建築的高度,讓雷雲下的電場發生畸變,以此將雷電流吸引到避雷針上,並且通過引下線和接地裝置匯入地面,使被保護的建築避免遭遇雷電直擊。也就是說避雷針防雷法的實質並不是避雷,而是引雷。

2、避雷針防雷法的適用範圍:避雷針防雷法主要用在防直擊雷,該系統的接閃器有很多,比如避雷針、避雷線、避雷網帶等等。3、避雷針防雷法的侷限(1)保護範圍不夠穩定。避雷針的保護範圍為一個傘形或屋脊形保護區,保護範圍的張開角度受接閃器設定高度、雷電強度等各引數影響,一些採用30,一些採用60,儘管關於保護角的計算公式有不少,但怎樣精確的確定一直是富蘭克林防雷理論的最大困擾所在。(2)存在反擊問題。當雷擊避雷針或避雷帶的時候,因為有引下線阻抗,對地電壓可能會達到較高的數值,因此可能會造成接閃器和引下線向周圍裝置跳火反擊。此外,避雷針系統也同時存在感應電壓危害、接觸電壓與跨步電壓等問題,這些都需要引起重視。

(二)球形雷的預防方法

球形雷的預防方法經過了很長時間的探索,主要是因為根據實驗,球形雷為空中的帶靜電荷氣霧層運動相互作用放電電離所形成的,球形雷本質上是一個由高速旋轉電子所封閉的電漿球體。其成因主要是來自空氣中的氣霧層電離產生了強電場和高頻電磁振盪,從而產生一團漩渦狀電漿體。漩渦體不論從存在或消失來說,主要取決於其內部電磁平衡以及能量補充。

三、城市氣象防雷技術工作發展前景分析

(一)不斷強化預測能力。因為進行氣象防雷過程中,無論是事中還是事後控制,都比不上事前對於將要發生的雷電襲擊進行合理規避,所以作為非常重要的事前預測技術工作,氣象防雷工作在日後的發展中,測報雷電襲擊技術的發展是必然趨勢。

(二)創新防雷工作機制。應借鑑傳統上氣象防雷技術工作的不足之處進行持續的改革創新,圖片現有成果的侷限性方能更好地推進氣象防雷技術工作的發展。一定要避免以往的錯誤重複出現,在氣象領域內推行總體規劃、分層實施、上下協同的措施,保證防雷工作不管是從縱向還是橫向上,都可以確保信度高度統一與流通,還可以對各方面的資源進行協調,從而真正實現高度配合與工作效率,防止出現因重複工作所導致的浪費問題。