王力寧

1 概述

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大、建筑高度也不斷的增加,特別是現(xiàn)代家電器具日趨增多,這些對(duì)建筑防雷都帶來(lái)不利影響,也為雷電防護(hù)提出了大量新的問題。我國(guó)每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備及雷擊事件時(shí)有發(fā)生。因此,建筑物的防雷設(shè)計(jì)與構(gòu)造就顯得尤為重要。

2 防雷設(shè)計(jì)構(gòu)造要點(diǎn)

2.1 確定建筑物的防雷等級(jí)

對(duì)建筑物防雷類別的劃分,除了由建筑物的功能定性外,第二、三類防雷建筑,還取決于建筑物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)。民用建筑物防雷按規(guī)定劃分為第二類和第三類防雷等級(jí)。

2.2 確定保護(hù)范圍

在防雷裝置中,只對(duì)避雷針和避雷線確定其空間保護(hù)范圍,避雷針、避雷線的保護(hù)范圍與布局形式和高度有關(guān)。避雷針、避雷線的布局形式取決于被保護(hù)物的結(jié)構(gòu)尺寸(高度和面積),通常有單支、雙支、三支等高、雙支不等高避雷針和單根、兩根平行等高、兩根平行不等高避雷線等布局形式。

2.3 合理的構(gòu)造措施

常用的構(gòu)造措施有:1)防直擊雷。a.接閃器采用避雷針、避雷帶(網(wǎng)),或兩者混合的方式,還宜利用建筑物的金屬屋面作為接閃器,但應(yīng)符合規(guī)范要求。b.引下線應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土柱或剪力墻中的主鋼筋,還宜利用建筑物的消防梯、鋼柱、金屬煙囪等作為引下線。c.接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋。有鋼筋混凝土地梁時(shí),應(yīng)將地梁內(nèi)鋼筋連成環(huán)形接地裝置;沒有鋼筋混凝土地梁時(shí),可在建筑物周邊無(wú)鋼筋的閉合條形混凝土基礎(chǔ)內(nèi),用-40×4鍍鋅扁鋼直接敷設(shè)在槽坑外沿,形成環(huán)形接地。當(dāng)將變壓器和柴油發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)工作接地、電氣保護(hù)接地和弱電系統(tǒng)工作接地等共用接地裝置時(shí),接地電阻值應(yīng)不大于1 Ω。2)防側(cè)擊雷。a.鋼構(gòu)架和鋼筋混凝土的鋼筋應(yīng)互相連接;b.應(yīng)利用鋼柱或鋼筋混凝土柱內(nèi)鋼筋作為防雷裝置引下線;c.應(yīng)將30 m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置相連;d.豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端應(yīng)與防雷裝置連接;e.沒有組合柱和圈梁的建筑物,應(yīng)每隔三層在外墻內(nèi)敷設(shè)一圈φ 12的鍍鋅圓鋼做均壓環(huán),有組合柱和圈梁時(shí),利用圈梁的鋼筋做均壓環(huán)。將建筑物的各種豎向金屬管道每隔三層與均壓環(huán)連接一次。均壓環(huán)應(yīng)與防雷裝置引下線連接。3)防雷電感應(yīng)和雷電波侵入。a.建筑物內(nèi)的設(shè)備外殼、管道、構(gòu)架等主要金屬物,應(yīng)就近接到防雷接地裝置或電氣設(shè)備的保護(hù)接地裝置上。b.平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮的長(zhǎng)金屬物,其凈距小于100 mm時(shí)應(yīng)采用金屬線跨接,跨接點(diǎn)的間距不應(yīng)大于30 m;交叉凈距小于100 mm時(shí),其交叉處亦應(yīng)跨接。4)防雷電波入侵。a.低壓線路宜全線采用電纜直接埋地引入,在入戶端將電纜金屬外皮或保護(hù)鋼管接到防雷接地裝置上;若為架空線應(yīng)換接50 m電纜進(jìn)戶,線纜換接處應(yīng)裝設(shè)避雷器,若采用架空線引入時(shí),引入處應(yīng)裝設(shè)避雷器。b.架空和埋地的金屬管道,應(yīng)在進(jìn)出建筑物處與防雷接地裝置相連。工程上防雷常用構(gòu)造見圖1,圖2。

3 工程實(shí)例

3.1 設(shè)計(jì)及構(gòu)造要點(diǎn)

某住宅小區(qū),總建筑面積80 000 m2,最高層數(shù)12層,最高建筑高度38 m。其中6號(hào)樓為6層,框架結(jié)構(gòu),樁基礎(chǔ),防雷類別為第三類防雷建筑。

本工程防雷與接地系統(tǒng)主要包括:利用基礎(chǔ)底板做接地極,室外地面-1 m敷設(shè)-40×4的環(huán)形均壓帶,利用結(jié)構(gòu)鋼筋做避雷引下線,屋面敷設(shè)φ 12和-25×4作為避雷帶。接地系統(tǒng)要求總接地電阻小于1 Ω。屋面采用小于20 m×20 m或24 m×16 m的避雷網(wǎng)保護(hù),將建筑物外圈的金屬欄桿和金屬門窗等較大的金屬物體與防雷裝置連接。整個(gè)防雷接地系統(tǒng)形成一個(gè)法拉第籠,能有效防止雷電與戶外無(wú)線電波等對(duì)建筑和建筑內(nèi)設(shè)備的影響和干擾。防雷電波侵入措施凡進(jìn)入建筑物的各種線路及管道,包括水管、強(qiáng)電線路穿管、弱電線路穿管等,盡可能全線埋地引入,并在入戶處將電纜金屬外皮、鋼管、金屬管道等與總等電位接地端子聯(lián)結(jié)。整個(gè)電源采用TN-S系統(tǒng)供電,屋頂所有不帶電的設(shè)備外殼均用兩根以上連接線(φ 12鍍鋅圓鋼)與屋頂避雷裝置連接,電梯軌道等從建筑物底一直到頂?shù)慕饘傥矬w除底端應(yīng)與總等電位接地端子聯(lián)結(jié),機(jī)房?jī)?nèi)電機(jī)機(jī)座等金屬不帶電部分均應(yīng)接地,連接線采用φ 12鍍鋅圓鋼暗敷。敷設(shè)的長(zhǎng)金屬管道、長(zhǎng)構(gòu)架、電纜金屬外皮凈距小于100 mm時(shí),按規(guī)范要求進(jìn)行跨接。

在該樓防雷設(shè)計(jì)方案中,選用通流量大、抗風(fēng)強(qiáng)度強(qiáng)、安裝方便、經(jīng)濟(jì)適用等優(yōu)點(diǎn)的LGZ3040-1A/C型組合形避雷針輔助避雷帶(網(wǎng))保護(hù)。

該小區(qū)中心機(jī)房的防雷設(shè)計(jì),根據(jù)GB 50343-2004建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范規(guī)定按C級(jí)設(shè)置防雷裝置,與大樓基礎(chǔ)共用接地。同時(shí)采取防感應(yīng)雷及防雷電波侵入措施,以及防雷電干擾的屏蔽措施。設(shè)總等電位聯(lián)結(jié)、局部等電位聯(lián)結(jié),安裝相匹配的SPD保護(hù)裝置。

3.2 施工要求

1)材料要求。鍍鋅扁鋼、圓鋼、銅排等規(guī)格應(yīng)符合規(guī)范要求,鍍鋅良好,材質(zhì)本身不得有裂紋、褶皺等,各種型材全部由正規(guī)廠家進(jìn)貨并有產(chǎn)品合格證和檢測(cè)報(bào)告。2)施工工藝要求。鍍鋅扁鋼、圓鋼連接均采用焊接,要求圓鋼雙面焊接,焊接長(zhǎng)度不小于6D,扁鋼三面焊接,焊接長(zhǎng)度大于扁鋼寬度的2倍,焊縫平整、飽滿,無(wú)夾渣、咬肉現(xiàn)象,在混凝土結(jié)構(gòu)外的各焊點(diǎn)應(yīng)涂瀝青漆兩道以避免腐蝕,屋面避雷帶應(yīng)涂銀粉漆兩道。銅排采用兩個(gè)M8鍍鋅螺絲連接,搭接長(zhǎng)度大于銅排寬度的2倍。3)主要施工方法及注意事項(xiàng)。a.接地裝置。本工程采用TN-S系統(tǒng),要求從低壓配電柜引出的N(工作零線)與PE(保護(hù)零線)完全分開。所有配電箱、柜內(nèi)均分設(shè)N線與PE線母排。本工程中所有電氣設(shè)備的金屬外殼、配線鋼管、電纜橋架、電氣設(shè)備的構(gòu)件、支架、金屬線盒、電纜鎧裝等均須與PE線可靠聯(lián)結(jié),以確保安全。沿豎井利用-50×6銅排敷設(shè)各專用接地干線?？偱潆姲惭b通流量大于100 kA的SPD保護(hù)裝置。b.引下線與均壓環(huán)。按設(shè)計(jì)要求,本工程從地面30 m起每隔三層利用圈梁主筋做均壓環(huán),并與樓板內(nèi)鋼筋及柱內(nèi)避雷引下線多點(diǎn)焊接。所有外墻金屬門窗、幕墻鋁框、金屬構(gòu)件、管道等均應(yīng)與均壓環(huán)作可靠焊接,利用φ 12鍍鋅圓鋼與均壓環(huán)焊接連通,一側(cè)預(yù)留在窗洞旁,以便門窗欄桿等安裝時(shí)就近焊接連通,幕墻鋁框的接地將結(jié)構(gòu)施工時(shí)的預(yù)埋鋼板與接地系統(tǒng)焊接連通。c.避雷帶。在屋頂女兒墻上采用φ 10鍍鋅圓鋼明敷避雷帶與避雷引下線焊接,屋面用水泥墩或支架敷設(shè)-25×4避雷帶,屋面上所有的金屬管道、構(gòu)架、設(shè)備金屬外殼利用φ 12鍍鋅圓鋼與避雷帶作就近聯(lián)結(jié)。d.等電位聯(lián)結(jié)。通過進(jìn)線配電箱近旁的總等電位聯(lián)結(jié)端子板與進(jìn)線配電箱的PE(PEN)母排、進(jìn)出入建筑物的金屬水管、煤氣管道、弱電設(shè)備、SPD接地等作等電位聯(lián)結(jié)。做法按等電位聯(lián)結(jié)安裝圖集02D501-2安裝。

4 結(jié)語(yǔ)

建筑防雷系統(tǒng)直接關(guān)系到建筑及建筑內(nèi)設(shè)備、人員安全,所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)、施工時(shí)必須加強(qiáng)管理、加強(qiáng)監(jiān)督,防止因?yàn)榉览紫到y(tǒng)的不合理導(dǎo)致意外事故的發(fā)生,特別對(duì)容易造成火災(zāi)事故損失重大或人員傷亡的建筑物及高層建筑物,防雷系統(tǒng)必須符合設(shè)計(jì)規(guī)范及各項(xiàng)施工要求。

[1] GB 50057-94,建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] JGJ 16-2008,民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3] 藍(lán)奇勇.住宅建筑的防雷與接地設(shè)計(jì)探討[Z].2003.

[4] 蘇邦禮.雷電與避雷工程[M].廣州:中山大學(xué)出版社,1996.

[5] GB 50343-2004,建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范[S].