淺談高層建筑的防雷設(shè)計(jì)

劉瀟憶

摘要：隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展，建筑物的規(guī)模不斷擴(kuò)大，其內(nèi)各種電氣設(shè)備的使用日趨增多，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的普及，建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設(shè)備。我國(guó)每年因雷擊破壞建筑物內(nèi)電氣設(shè)備的事件時(shí)有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。因此建筑物的防雷設(shè)計(jì)就顯得尤為重要。本文結(jié)合某高層建筑的實(shí)際情況，談?wù)勅绾巫龊梅览自O(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：高層建筑 防雷設(shè)計(jì)

0 引言

近年來我國(guó)大量興建了許多高層建筑，建筑物內(nèi)越來越多的裝備了各種信息化的電子、電氣設(shè)備，由于這些設(shè)備耐過電壓能力低，雷電高電壓以及雷電電磁脈沖侵入所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)、熱效應(yīng)都會(huì)對(duì)系統(tǒng)和設(shè)備造成干擾或永久性損壞，這也是如今雷電災(zāi)害事故頻繁發(fā)生、導(dǎo)致?lián)p失越來越大的一個(gè)原因。以上海為例，截至2006年底，僅陸家嘴金融貿(mào)易區(qū)已經(jīng)建成商務(wù)樓宇112幢，總建筑面積789萬平方米。這些高層的建筑面積高達(dá)幾萬甚至幾十萬m2。由建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)公式N=KNgAe(詳見GB50057--94)可知，高層建筑比一般建筑遭雷擊的概率要大得多，而一旦遭受雷災(zāi)，損失將非常嚴(yán)重，后果會(huì)不堪設(shè)想。因此，高層建筑的防雷設(shè)計(jì)，成了建筑領(lǐng)域十分關(guān)注的問題。本文將結(jié)合某高層建筑的實(shí)際情況，談?wù)勅绾巫龊酶邔咏ㄖ姆览自O(shè)計(jì)。

1 工程概況

工程總用地面積為40.5畝，總建筑面積143000m(含地下建筑面積27000m)，建筑高度99.5m，主體建筑地上31層，地下2層。該建筑物主要功能為商、住，主樓的1~3層為商場(chǎng)及少量辦公，4層為技術(shù)層及住宅的社區(qū)服務(wù)，5~30層為高檔商品住宅。

2 防雷、接地及等電位聯(lián)結(jié)

該工程為二類防雷建筑物。接地型式為TN—S-C系統(tǒng)。防雷接地、變壓器中性點(diǎn)工作接地、保護(hù)接地、弱電設(shè)備接地均共用接地裝置，即利用建筑物結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)作為共用接地極，其實(shí)測(cè)接地電阻不得大于1Ω。

2.1 防雷接閃器 用—40×4鍍鋅扁鋼在各棟住宅樓頂部，沿女兒墻、樓梯間、電梯機(jī)房屋頂四周暗敷，并焊接連通成環(huán)狀作為避雷連接線，避雷短針(用Φ12鍍鋅圓鋼高600mm間距3m)與避雷連接線焊接連通作防雷接閃器。

因在C和D座住宅大樓頂部有高出屋面8m的玻璃棚鋼構(gòu)架，且在C和D座的26-28層(距地81~90m)處，采用鋼結(jié)構(gòu)聯(lián)結(jié)成一體，建有2層空中茶吧(長(zhǎng)30m、寬8m、高9m)。故在C和D座屋頂鋼構(gòu)架的頂端各加裝了一根Satelit／ESE6000型提前放電避雷針作接閃器，以便更好地保護(hù)空中茶吧。

所有屋面板(含裙房)內(nèi)各2根≥Φ20的主鋼筋均相互焊接連通在屋面形成不大于10m×10m的網(wǎng)格，并就近與屋面避雷帶、避雷針及防雷引下線焊接連通。

2.2 引下線 利用結(jié)構(gòu)柱內(nèi)對(duì)角線2根(≥Φ20)主鋼筋，從上到下焊接連通，并作好專用標(biāo)記，引下線間距≤18m。在每根引下線距室外地坪下-0.8m處焊接引出-50×5鍍鋅扁鋼(為防腐蝕，包裹水泥沙漿后)埋地伸向室外，距外墻距離≥1.5m(本工程在實(shí)際施工中已將其引至環(huán)狀焊接連通的施工保護(hù)用的護(hù)坡鋼樁，并與之焊接連通)。

防雷引下線其上端與接閃器(避雷帶、避雷網(wǎng)格、避雷針)，下端與接地裝置，中間與各層均壓環(huán)均相互焊接連通。

2.3 接地裝置 利用結(jié)構(gòu)樁基基礎(chǔ)及承臺(tái)外側(cè)周邊內(nèi)各2根(≥Φ20)主鋼筋相互焊接連通作垂直接地體，周邊地梁上部的2根(≥Φ20)主鋼筋相互焊接連通成環(huán)形水平接地體。網(wǎng)格狀的地梁內(nèi)各2根、(≥Φ20)主鋼筋均相互焊接連通作為接地干線，與垂直接地體及環(huán)形水平接地體均相互焊接連通(并與所在處底板內(nèi)主鋼筋焊接連通)作為共用接地裝置。接地電阻不得大于1Ω(實(shí)測(cè)為0.3Ω)。

2.4 均壓環(huán) 4層(即裙房屋頂)以上，每層利用外墻周邊圈梁內(nèi)2根(≥Φ20)主鋼筋相互焊接連通作均壓環(huán)，并與經(jīng)過的防雷引下線焊接連通，同時(shí)在該處與所在層樓板鋼筋網(wǎng)焊接連通。

2.5 等電位聯(lián)結(jié) 該工程等電位聯(lián)結(jié)包括以下幾部分：①住宅和商場(chǎng)屋頂?shù)牟Ａ镤摻Y(jié)構(gòu)及所有突出屋面的金屬構(gòu)件、金屬爬梯、金屬屋面板、金屬欄桿均與屋面避雷帶焊接連通。②突出屋面的冷卻塔、風(fēng)機(jī)、航空障礙燈等設(shè)備不帶電的金屬外殼及其支架、水管、風(fēng)管、電線管等均與屋面避雷帶作等電位聯(lián)結(jié)。③空中茶吧的鋼屋面、鋼構(gòu)架的上部及下部底端均多點(diǎn)分別與避雷帶、均壓環(huán)或防雷引下線焊接連通，并按結(jié)構(gòu)要求在焊接處作軟彎(余量大于300mm)。④每層外墻的金屬欄桿、門窗等與均壓環(huán)連通(每一構(gòu)件不少于兩處)。玻璃幕墻的支架、鋼龍骨等(每層、多點(diǎn))與均壓環(huán)連通成等電位，以防側(cè)擊雷。⑤架空或埋地進(jìn)出建筑物的所有金屬管道、金屬構(gòu)件、電纜金屬外皮及其保護(hù)鋼管等，在進(jìn)出建筑物處(通過與由基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引出的200×200×6預(yù)埋鋼板相連通)與防雷接地裝置作等電位聯(lián)結(jié)。⑥各管道井及各電梯井所在處，均由基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引出-40×4鍍鋅扁鋼與金屬管道及電梯導(dǎo)軌作等電位聯(lián)結(jié)。⑦住宅衛(wèi)生間作輔助等電位聯(lián)結(jié)，并設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)端子箱。⑧水泵房、冷凍機(jī)房均設(shè)有局部等電位聯(lián)結(jié)用端子板(用40×4鍍鋅扁鋼由基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引出)。

2.6 柴油發(fā)電機(jī)房工作接地 室內(nèi)環(huán)形接地干線采用50×5鍍鋅扁鋼，與柱上由基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引出的4塊200×200×6預(yù)埋鋼板焊接連通，并與機(jī)房等電位聯(lián)結(jié)LEB端子板焊接連通。LEB端子板另外再與2根直接由基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引出的50×5鍍鋅扁鋼焊接連通，以保障實(shí)測(cè)接地電阻不大于1Ω。

2.7 變電所工作接地 室內(nèi)環(huán)形接地干線采用50×5鍍鋅扁鋼，與柱內(nèi)8塊200×200×6預(yù)埋鋼板焊接連通(通過柱內(nèi)2根≥Φ20主鋼筋與基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接連通而接地)，并與室內(nèi)等電位聯(lián)結(jié)LEB端子板連通。另外再用2根50×5銅排直接由基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引上與LEB端子板聯(lián)結(jié)(以保障接地電阻不大于4Ω)。各變壓器中性點(diǎn)均用50×5銅排與LEB端子板連通接地。

2.8 消控中心及各弱電機(jī)房工作接地 均直接從基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引出，采用一根BVR-50mm2導(dǎo)線穿UPVC32管，暗敷引至各機(jī)房工作接地端子板。弱電豎井豎向通長(zhǎng)敷設(shè)一根40×4銅排作為接地干線(由基礎(chǔ)接地主鋼筋網(wǎng)焊接引出)。

2.9 過電壓保護(hù) 變壓器高壓側(cè)裝有氧化鋅避雷器，低壓側(cè)裝有過電壓電涌保護(hù)器。高層屋頂電梯等設(shè)備的配電箱、高層住宅的各層總配電箱、消控中心及各弱電機(jī)房的配電箱均裝有過電壓電涌保護(hù)器。

3 結(jié)束語

對(duì)高層建筑物的防雷設(shè)計(jì)來講，每一個(gè)建筑物都有不同的設(shè)計(jì)方案，本文是針對(duì)某一高層建筑防雷設(shè)計(jì)的實(shí)際情況出發(fā)進(jìn)行探討的，不能千篇一律的將其賦予每一個(gè)建筑物，確保防雷設(shè)計(jì)方案能夠做到合理有效，防止或者減少雷電事故的發(fā)生。

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