建筑金屬結(jié)構(gòu)防雷接地

錢 江

（海晨建筑工程咨詢有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 建筑金屬結(jié)構(gòu)防雷接地的優(yōu)點(diǎn)

防雷接地是影響建筑物防雷效果的一個(gè)重要措施。利用建筑物基礎(chǔ)中的金屬結(jié)構(gòu)作為接地體。這樣做可以節(jié)約資金、降低開挖土方和回填土的工作量，并且由于基礎(chǔ)中的金屬結(jié)構(gòu)受到混凝土的保護(hù)，使用壽命長。

2 建筑金屬結(jié)構(gòu)防雷接地的條件

根據(jù)國家有關(guān)設(shè)計(jì)及實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，利用鋼筋混凝土基礎(chǔ)接地應(yīng)滿足以下幾個(gè)條件：

（1）當(dāng)基礎(chǔ)采用硅酸鹽為基料的水泥和周圍土壤的含水量不低于4%，且基礎(chǔ)的外表面無防腐層或?yàn)r青防腐層時(shí)，鋼筋混凝土基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋宜作為接地裝置。

（2）敷設(shè)在混凝土基礎(chǔ)中作為防雷裝置的單根鋼筋或圓鋼，其直徑不應(yīng)小于10mm。

（3）利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋網(wǎng)作為接地體時(shí)，每根引下線應(yīng)接至地面以下，距地面深度不應(yīng)小于0.5 mm，所連接的基礎(chǔ)鋼筋表面積總和對(duì)一級(jí)防雷建筑來說不能小于4.24KC（m2），而對(duì)二、三類建筑來說不能小于1.89 KC（m2），其中，KC為分流系數(shù)，一般取最大值：KC=1。

（4）應(yīng)在與防雷引下線相對(duì)應(yīng)的室外深度0.8~1m外，在被用作引下線的鋼筋上焊出一根直徑12mm，或40mm×4mm的鍍鋅導(dǎo)體。此導(dǎo)體伸向室外，距外墻的距離不宜小于1m。

（5）當(dāng)利用鋼筋混凝土構(gòu)件和基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作為接地裝置時(shí)，構(gòu)件內(nèi)或基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋應(yīng)進(jìn)行焊接。各構(gòu)件或基礎(chǔ)之問必須連成電氣通路，進(jìn)出鋼筋混凝土構(gòu)件的導(dǎo)體與其內(nèi)部鋼筋體的每一個(gè)連接點(diǎn)必須焊接，且與其主筋相焊接。

（6）對(duì)于第一類、第二類防雷建筑物，每根引下線的沖擊接地電阻應(yīng)滿足R≤10Ω。當(dāng)土壤電阻率小于或等于3000Ω時(shí)，如防雷的接地裝置同其他接地裝置和進(jìn)出建筑物的各種管道相連，可以不計(jì)其沖擊接地電阻，但需滿足基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)的水平投影面積或閉合環(huán)所包圍的面積應(yīng)滿足S≥80m2。否則，應(yīng)計(jì)算基礎(chǔ)接地體的沖擊接地電阻值。由于建筑物防雷接地一般與電氣接地采用共同接地方式，其接地電阻應(yīng)滿足其中最小接地電阻的要求。此時(shí)，仍要計(jì)算基礎(chǔ)的工頻接地電阻。

3 建筑金屬結(jié)構(gòu)的防雷接地

建筑物的防雷設(shè)施與建筑物防雷設(shè)施接地二者密不可分。雷電擊中地面物體，在這些物體中通過雷電流，引起熱效應(yīng)與機(jī)械效應(yīng)；當(dāng)防雷裝置接受雷擊時(shí)，在引下線和接地體上會(huì)產(chǎn)生很高電位，并在接地體的附近形成跨步電壓和接觸電壓；由雷電流引起的強(qiáng)大電磁場還會(huì)在附近產(chǎn)生很高的感應(yīng)電動(dòng)勢等。為了防止人畜受傷及建筑物受到破壞，作者提出幾點(diǎn)看法。

3.1 熱效應(yīng)

強(qiáng)大雷電流產(chǎn)生熱量。由于作用時(shí)間極短，只要金屬導(dǎo)體有足夠大截面，就不會(huì)引起熔化。施工當(dāng)中引下線截面必須符合規(guī)范要求。在引下線間的接觸點(diǎn)上，接觸亦應(yīng)良好。如接觸不良、接觸電阻很大時(shí)，在這些地方有可能產(chǎn)生金屬熔化。所以接閃器、引下線、接地體之間金屬連接必須可靠，施工時(shí)應(yīng)特別注意。工程驗(yàn)收應(yīng)分別測量引下線、接地體的接地電阻，使之符合要求，確保萬無一失。

3.2 機(jī)械效應(yīng)

平行導(dǎo)體通過同方向電流，會(huì)在導(dǎo)體之間產(chǎn)生吸引力；導(dǎo)體彎曲部分通過電流，越靠近彎曲部分，應(yīng)力越大。施工時(shí)，混凝土柱或基礎(chǔ)內(nèi)作為引下線和接地體的鋼筋，綁扎或焊接均可，防雷等級(jí)較高的物體，建議采用焊接。接閃器與引下線，引下線與接地體，接地體之間的連接應(yīng)焊接。在采用獨(dú)立引下線時(shí)，必須焊接。引下線應(yīng)盡量避免采用直角或銳角，在彎曲處應(yīng)采用牢固的機(jī)械固定方法。

3.3 跨步電壓和接觸電壓

雷電流散入大地，在土壤周圍形成電壓降。人如果站在此處，兩腳所處電位不同，有電流通過兩腳流過人體，這種電位差就是跨步電壓。這時(shí)如果有人用手接觸到引下線，由于手腳所處電位不同，形成接觸電壓。保證防雷裝置對(duì)人畜的安全，可包以絕緣或隔離起來；接地裝置做成環(huán)狀或加均壓網(wǎng)都可改善接地裝置附近地面的電位分布，以降低跨步電壓。

3.4 雷電感應(yīng)

當(dāng)金屬屋頂或其他導(dǎo)體處于雷云和大地之間形成的電場下，導(dǎo)體上就會(huì)感應(yīng)積累與雷云電荷極性相異的電荷叫束縛電荷。雷云放電后，雷云與大地之間的電場突然消失，導(dǎo)體上的電荷如來不及流散，就會(huì)產(chǎn)生很高電位，叫靜電感應(yīng)電壓。為防止其造成危害，應(yīng)將建筑物的金屬屋頂，房屋中的大型金屬物體等予以接地，以迅速泄放束縛電荷。

3.5 電磁感應(yīng)

強(qiáng)大的雷電流通過導(dǎo)體時(shí)，會(huì)在周圍空間產(chǎn)生強(qiáng)大的電磁場，處在磁場中的導(dǎo)體會(huì)感應(yīng)出較高的電動(dòng)勢，導(dǎo)體之間產(chǎn)生火花放電。為防止雷電流電磁感應(yīng)產(chǎn)生高電壓引起火花，平行敷設(shè)的長金屬管道、構(gòu)架中的鋼筋等，每隔一定距離要用金屬物跨接并加以接地。高層建筑物除按一般建筑物安裝防雷設(shè)施外，還要考慮側(cè)擊雷對(duì)建筑物有可能造成的危害。按規(guī)定做均壓環(huán)，20m以上建筑物外露金屬如門窗等較大金屬物都與防雷裝置連接，利用柱內(nèi)或剪力墻中鋼筋作為防雷引下線應(yīng)可靠焊接，提高防雷可靠性。

4 總結(jié)

雷電會(huì)引起建筑物的損壞、人員傷亡，對(duì)電力、電訊等設(shè)備造成損壞。雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用和電磁感應(yīng)作用以及雷電波侵入作用。高層建筑更易遭受雷擊，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，在設(shè)計(jì)、按規(guī)定做均壓環(huán)，20m以上建筑物外露金屬如門窗等較大金屬物都與防雷裝置連接，利用柱內(nèi)或剪力墻中鋼筋作為防雷引下線應(yīng)可靠焊接，提高防雷可靠性。

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