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雷电是发生于大气中的一种瞬态大电流、高电压、强电磁辐射的天气现象,由于雷电发生、发展过程的特殊性,常常引起重大的灾害事故,目前被联合国“国际减灾十年”列为“最严重的十种自然灾害之一”。随着国民经济的高速发展,我国现已迈入以电力和电子为主的现代化时代,特别是微电子器件和信息技术应用的日渐普及,雷电灾害造成的经济损失越来越大,影响也越来越广,被中国国家电工委员会称为“电子时代的一大公害”。因此,全面开展雷电防护工作,对于减轻国民经济损失,促进经济建设的顺利进行,保护国家和人民的生命财产安全具有十分重要的意义。
以人们现在掌握的科技水平,是不能够完全消除雷电的。因此,现阶段开展雷电灾害防护工作的重点是如何合理化的规避雷电以及研究有效的雷电防护技术,使其最大限度地减轻雷电造成的灾害损失。因此,防雷技术的研究在雷电防护工作中就显得尤为重要。随着经济建设和城市化的快速发展,城市规模日益扩大,高层建筑物也越来越多。很大一部分高层建筑物所采用的塑料门窗,而塑料门窗的雷电防护一直得不到有效解决,其雷电安全问题日益凸现。
塑料门窗是以改性硬质聚氯乙烯(UPVC)为原料,经挤出机加工成型为各种断面的中空异型材,定长切割后,在其内腔衬入钢质型材加强筋,再用热熔焊接机焊接组装成门窗框、扇,装配上玻璃、五金配件、密封条等构成门窗成品。塑料型材内腔以型钢增强,形成塑钢结构,故称为塑料门窗。按照国家目前的防雷技术规范要求,高层建筑物外墙金属门窗应做等电位连接并可靠接地。但是塑料门窗用于高层建筑物时,许多塑料门窗生产单位、设计单位、监理单位、施工单位对于塑料门窗防雷抗静电接地的意识非常淡薄,将塑料门窗等同于绝缘的木门窗,来考虑塑料门窗防雷抗静电接地,给防雷安全留下隐患。
由于目前国家及地方相关防雷技术规范中尚未明确规定塑料门窗内金属构件等电位连接技术和塑料门窗内金属构件与建筑物防雷装置的等电位连接防侧击雷技术,导致很多塑料门窗未考虑防雷安全接地,留下隐患。本文通过建立雷击建筑物塑料门窗的物理及电路等效模型,从理论上分析了塑料门窗受侧击雷和雷电的静电感应机理及其防雷的必要性,并运用数学模型和高电压击穿试验,详细研讨了塑料门窗是否会遭受雷击以及雷击建筑物塑料门窗后所会产生的后果分析。最终根据理论数据、试验数据以及塑料门窗在实际运用中的情况,提出了高层建筑物塑料门窗防雷安全的防护措施并得到了广泛的应用。