民用建筑物防雷設(shè)計(jì)及施工的構(gòu)造要點(diǎn)

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(wèn)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(méi)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(mén)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(méi)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(jiàn)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(mén)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(kāi)。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(mén)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(mén)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(guò)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].