陳 車， 常 菲

(中信建筑設計研究總院有限公司，武漢 430014)

0 引言

建筑物防雷一直是電氣專業(yè)設計與施工中的熱點和難點。從GB 50057-2010《建筑物防雷設計規(guī)范》(以下簡稱“《防雷規(guī)范》”)的發(fā)布，到2015年D500系列標準圖集《防雷與接地》(以下簡稱“《防雷圖集》”)的修編實施，建筑物防雷的設計與施工參照 GB/T 21714.3-2015/IEC 62305-3∶2010《雷電防護第3部分：建筑物的物理損壞和生命危險》(以下簡稱“《IEC規(guī)范》”)進行了較大的修改，其中對防直擊雷也有很多新的要求。但很多電氣工程師沒有很好地理解《防雷規(guī)范》中防直擊雷中的防側(cè)擊的要求，認為防直擊雷措施就是在屋面設置接閃網(wǎng)，這是不正確的。

下文筆者將從防直擊雷的基本概念入手，結(jié)合相關規(guī)范中對建筑物防直擊雷中防側(cè)擊的要求，深入地分析建筑物防側(cè)擊設計與施工的一些具體措施。

1 基本概念

根據(jù)《防雷規(guī)范》第2.0.13條術語可知，直擊雷是指閃擊直接擊于建(構(gòu))筑物、其他物體、大地或外部防雷裝置上，產(chǎn)生電效應、熱效應和機械力者。

《IEC規(guī)范》第5.1.1條描述“外部LPS(筆者注：lightning protection system防雷裝置)是在沒有引起熱和機械損壞，也沒有觸發(fā)火災或爆炸的危險火花的情況下，截獲擊向建筑物的直擊雷(包括建筑物側(cè)邊的閃擊)，把雷電流從雷擊點引導到地面并泄放到地球內(nèi)部”。

由上述定義可知，建筑物防直擊雷應該包括雷電直接擊于建筑物屋頂、陽臺、側(cè)墻等處的防護措施，可見防側(cè)擊只是防直擊雷措施的一部分，并無“側(cè)擊雷”之說。

而JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規(guī)范》(以下簡稱“《民范》”)第11.3.1條中描述“第二類防雷建筑物應采取防直擊雷、防側(cè)擊和防雷電波入侵的措施”、第11.4.1條中描述“第三類防雷建筑物應采取防直擊雷、防側(cè)擊和防雷電波入侵的措施”將防直擊雷和防側(cè)擊并列有欠妥當。新版《民用建筑電氣設計規(guī)范》征求意見稿(以下簡稱“《民規(guī)意見稿》”)中也未調(diào)整，希望能引起規(guī)范編制組的重視。

由于建筑物屋頂?shù)姆乐睋衾状胧┮驯浑姎夤こ處焸兪熘?，相關規(guī)范中的措施、做法也基本相同，本文就不做過多的探討。下面將重點探討防直擊雷中的防側(cè)擊的要求及做法。

2 相關規(guī)范中防側(cè)擊的要求及分析比較

以第二類防雷建筑物為例來分析防側(cè)擊的不同要求，詳見表1。

從表1可以看出，《防雷規(guī)范》和《IEC規(guī)范》主要是強調(diào)建筑物上部外墻上的接閃器設置，而《民規(guī)》和GB50601-2010《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》(以下簡稱“《防雷驗收》”)主要強調(diào)的是防雷等電位連接。幾本規(guī)范的側(cè)重點不同，宜綜合分析各規(guī)范相關條款目的，選用經(jīng)濟、合理、美觀的防雷措施。

首先，通過《IEC規(guī)范》附圖及一棟100m高建筑物防雷示意圖來分析《防雷規(guī)范》中第二類防雷建筑物應采用的防直擊雷措施，詳見圖1～2。

不同規(guī)范中防側(cè)擊要求 表1

由圖1可看出，《IEC規(guī)范》要求建筑高度大于60m的建筑物上部20%部分側(cè)墻要像屋頂一樣設置接閃器。

由圖2可知，屋頂和露臺等處的接閃器布置是通用做法，沒有什么異議，關鍵是側(cè)墻處接閃器的設置，要仔細分析一下。如表1中《防雷規(guī)范》第4.3.9條要求“在建筑物上部占高度20%并超過60m的部位，各表面上的尖物、墻角、邊緣、設備以及顯著突出的物體，應按屋頂上的保護措施處理”、“接閃器應重點布置在墻角、邊緣和顯著突出的物體上”。即要求在建筑物上部側(cè)墻的墻角、邊緣和顯著突出的物體上按屋頂防雷保護措施設置接閃網(wǎng)。然而，《防雷圖集》中并未給出側(cè)墻的接閃網(wǎng)做法，故電氣設計師大都按照規(guī)范要求在設計說明中描述防側(cè)擊的做法，畫出側(cè)墻接閃網(wǎng)，施工單位也大都不了了之。

下面將進一步根據(jù)建筑物外墻的建筑結(jié)構(gòu)形式來分析側(cè)墻的防雷做法，詳見表2。

通過表1可知，相對于《防雷規(guī)范》，《IEC規(guī)范》還一條另外的規(guī)定“對于高于120 m的建筑物，高于此值的所有部分都受到威脅，應加以防護”?，F(xiàn)通過1棟200m高建筑物防雷示意圖來分析兩者的差別，詳見圖3～4。

圖3是滿足《防雷規(guī)范》要求的防雷示意圖，圖4是滿足《IEC規(guī)范》要求的防雷示意圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，圖4的防側(cè)擊保護范圍大很多。因為隨著建筑物高度的增加，遭雷擊的風險也會明顯增 加。故建議建筑高度超過150m的建筑物，除應滿足《防雷規(guī)范》的防側(cè)擊要求外，還宜在高于120m的側(cè)墻增設防側(cè)擊措施。

不同外墻形式的防側(cè)擊建議做法 表2

圖1 根據(jù)“滾球”法LPS接閃器設計(IEC62305-3：2010附圖A.6的一部分)

圖2 100m高建筑物防雷示意圖

圖3 200m高建筑物防雷示意圖(一)

圖4 200m高建筑物防雷示意圖(二)

接下來分析《民規(guī)》及《民規(guī)意見稿》中的防側(cè)擊要求。其防側(cè)擊的核心條款是“結(jié)構(gòu)圈梁中的鋼筋應每三層連成閉合回路，并應同防雷裝置引下線連接”、“當建筑物高度大于或等于250m時，結(jié)構(gòu)圈梁中的鋼筋應每層連成閉合環(huán)路，并應同防雷裝置引下線連接”，即是“均壓環(huán)”的設置、防雷等電位的連接。按照《防雷規(guī)范》和《IEC規(guī)范》的規(guī)定是屬于內(nèi)部防雷范疇，雖說后續(xù)有條文“應將45m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大金屬物直接或通過預埋件與防雷裝置相連”是外部防雷的要求，但缺失對建筑主體的防側(cè)擊要求。

同時，根據(jù)《防雷規(guī)范》第4.3.5條有關描述及其條文說明，采用土建施工的綁扎法、螺絲、焊接等也算是較可靠的電氣連接，即土建施工時結(jié)構(gòu)圈梁中的鋼筋本身已形成閉合回路，電氣專業(yè)再強調(diào)形成閉合回路無必要，還會使施工時增加大量電氣連接的工作量，所以《防雷規(guī)范》中沒有“均壓環(huán)”的要求。但《民規(guī)》中強調(diào)結(jié)構(gòu)圈梁中的鋼筋與同防雷裝置引下線連接是有必要的。

3 幾個防雷接地問題探討

3.1 屋面接閃帶的安裝

《防雷規(guī)范》第4.3.1條描述“接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂直面上，也可設在外墻外表面或屋檐邊垂直面外”。新版圖集15D501《建筑物防雷設施安裝》也有多種相關做法，如圖5。

圖5 屋面女兒墻、挑檐接閃帶做法

針對上述做法，筆者認為：因雷電最容易擊向建筑物頂部最外側(cè)的邊、角，故接閃帶也應布置于建筑物頂部的最外側(cè)，以防止雷電對建筑物的損壞。

然而在筆者近期參與驗收的幾個項目中，其屋面女兒墻上接閃帶還是按老圖集做法，設在女兒墻的中間，不滿足《防雷規(guī)范》要求。當雷電擊中建筑物頂部最外側(cè)墻角(邊)時，易造成建筑物損壞及建筑碎塊高空墜落傷人事故。

3.2 地下室防水層對接地電阻的影響

筆者近期參與到一個有四層地下室、筏板基礎的大型高層建筑的相關建設工作，發(fā)現(xiàn)地下室施工完回填后測試幾處接地電阻為(0.90～0.95)Ω，電阻值明顯偏高(此項目位于武漢的一個湖邊，土壤電阻率應該較低)，待建筑主體施工完后，屋頂測試的接地電阻很可能大于1Ω。筆者調(diào)研分析后發(fā)現(xiàn)，因本項目為筏板基礎，無樁基礎，地下室外墻和底板外都有一層絕緣防水層，大大提高了基礎的接地電阻。后通過地下室四周預留的接地連接板補充了一圈人工接地體才把地下室接地電阻降到0.6Ω以下。

同時，筆者查閱《防雷規(guī)范》第4.3.5條第2款有規(guī)定“當基礎的外表面有其他類的防腐層且無樁基可利用時，宜在基礎防腐層下面的混凝土墊層內(nèi)敷設人工環(huán)形基礎接地體?！倍F(xiàn)在大部分地下室都有絕緣防水層、保溫層，所有當無樁基礎時，應特別注意補充人工接地體。

4 結(jié)束語

綜合以上分析，筆者建議：(1)D500系列標準圖集中補充防側(cè)擊的具體做法，方便設計和施工人員統(tǒng)一做法。(2)《防雷規(guī)范》中宜補強超高層建筑的防雷措施，特別是防側(cè)擊要求。(3)《民規(guī)》中宜重新梳理區(qū)分外部防雷和內(nèi)部防雷條文，并將防側(cè)擊措施作為防直擊雷的一部分，而不是二者并列。還宜弱化“均壓環(huán)”的概念，強調(diào)圈梁內(nèi)鋼筋應與防雷引下線連接即可。(4)電氣設計師宜在設計交底及后期檢查驗收時，把防雷接地做法落到實處，以免留下安全隱患，并造成不必要的損失。