半開放長廊式教學樓防雷引下線設計思考

何 薇,劉彥章

(江西信息應用職業(yè)技術學院,南昌330043 )

農(nóng)村中小學是義務教育的重要組成部分。學校人員密集，活動頻繁，一旦發(fā)生雷擊，會帶來嚴重后果。

農(nóng)村中小學教學樓大部分是90年代初以前建的混合結(jié)構樓房，和框架結(jié)構建筑物不同，建筑物內(nèi)鋼筋沒有充分相互連接，做不到各處電氣連通，不能實現(xiàn)好的等電位連接效果，因此必須防范雷電反擊。做好安全有效的防雷措施勢在必行。

1 半開放式長廊式的建筑物

農(nóng)村中小學教學樓是一種半開放式長廊式的建筑物，外廊一部分懸在外面，另一部分占用室內(nèi)空間，在教學樓建筑物中，半開放式外廊既可作為學生納涼、活動使用，又可在緊急情況時作為疏散通道。

若照搬《GB50057-2010》的條文設計防雷裝置，由于中小學生活潑好動，容易靠近、接觸防雷裝置，有很大的安全隱患。應根據(jù)實際情況設計安全可靠的防雷裝置，按第三類防雷建筑物設計。

2 雷電反擊

若安裝接閃器和引下線的時候沒有考慮到與周圍鋼筋、金屬管道、電力線、信號線、金屬構件等導電物體的間隔距離，雷電流接地的途中會擊向它們，造成反擊。對于農(nóng)村中小學教學樓這種沒有做好完善等電位連接的建筑物，必須保證足夠的間隔距離，杜絕雷電反擊。

第三類防雷建筑物引下線與被保護裝置的安全距離公式如下：

Sa—金屬物與引下線之間的距離(m)

lx—引下線的計算點到地面長度(m)

kc— —分流系數(shù)

農(nóng)村中小學教學樓按六層樓高計算，樓高取24m，分流系數(shù)取0.44，代入公式Sa≥0.04×0.44×24=0.42m。引下線與被保護裝置的安全距離不得小于0.42m。

3 直擊雷防護系統(tǒng)

直擊雷防護系統(tǒng)中的引下線是接閃器與接地裝置過渡部分，將直擊雷的雷電流從接閃器通過接地裝置泄放入地。引下線既要能夠安全承受強大直擊雷電流的沖擊，又要避免由于直接接觸、反擊或者雷擊電磁脈沖對人員或設備設施造成危害。

第二類、第三類防雷建筑物宜利用框架結(jié)構建筑物內(nèi)基礎、梁、板、柱內(nèi)鋼筋作為防雷裝置。因為它們各處之間均形成電氣連接，形成了法拉第籠。

（1）多條柱內(nèi)鋼筋作為引下線，實現(xiàn)分流，降低各支路上流過的雷電流大小，降低了引下線附近的接觸電壓和跨步電壓。

（2）多條柱內(nèi)鋼筋作為引下線，使得雷電流能均勻、同步的向接地裝置泄放，因為在同一時間內(nèi)，任一平面可視作等勢面，杜絕了局部的雷電反擊。

（3）建筑物整體框架作為防雷裝置，起到了屏蔽的作用，減小了建筑物內(nèi)的電磁場強度，有利于保護電氣電子系統(tǒng)。

對于磚混結(jié)構建筑物，由于其內(nèi)部鋼筋沒有充分相互連接，達不到等電位連接效果，必須防范雷電反擊。引下線的布置應和周圍鋼筋、金屬管道、電力線、信號線、金屬構件等導電物體有足夠的間隔距離。引下線可明敷或暗敷，均應做好防接觸電壓和跨步電壓措施。

4 防雷引下線的設計

建筑物內(nèi)走廊、樓梯是學生、教職工頻繁活動區(qū)域，人員密集程度比建筑物外高。故防雷引下線宜優(yōu)先設置在建筑物外，并做好相關防護措施。第三類防雷建筑物應在沿周長方向每隔不大于25m處設置引下線，每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于30Ω，引下線應沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置，按需在建筑物內(nèi)裝設其余的引下線。

為避免學生因好奇心對明敷引下線動手動腳，引下線均采用暗敷。在建筑物外墻四角處分別暗敷4根引下線，材料采用Φ12熱鍍鋅圓鋼。引下線與屋頂接閃器焊接，并挖開屋面，與屋面板鋼筋及柱內(nèi)鋼筋焊接。引下線與基礎內(nèi)鋼筋及地面處柱內(nèi)鋼筋焊接。采用雙面焊接，焊接長度大于圓鋼直徑6倍。各處做好等電位連接，減小局部電位差，杜絕雷電反擊。

在距離地面1.7m--地下0.3m處的引下線穿PVC管，降低接觸電壓。在建筑物對角的兩個引下線距離地面1m處分別設置2個斷接卡，并用金屬盒子封閉上鎖，避免學生接觸。

在引下線3m范圍內(nèi)地面敷設5cm厚瀝青層，增大地面電阻率，降低接觸電壓。在該范圍內(nèi)0.5m深處設置網(wǎng)狀接地裝置，用3mm*30mm鍍鋅扁鋼組成4個1m*1m的正方形網(wǎng)格，均衡該區(qū)域電位，防止人員經(jīng)過引下線附近時造成的跨步電壓。

當4根引下線滿足不了防雷規(guī)范《GB50057-2010》4.4.3關于專設引下線平均間距不應大于25m時，應在建筑物其它地方均勻設置引下線。由于長廊處人員活動頻繁，此處的引下線應按更高標準設計。

這些引下線全程穿耐熱絕緣高強度材料，最大程度避免接觸電壓。引下線經(jīng)過的所有樓板層的3m范圍內(nèi)的地面，換成7cm厚瀝青層。地面涂上和周圍底板相同的顏色并找平，最大限度減小跨步電壓。

5 防雷引下線的維護方法

引下線均為暗敷。做好了與接閃器、建筑物內(nèi)鋼筋、接地裝置的等電位連接，杜絕雷電反擊的發(fā)生；暗敷在混凝土內(nèi)并在人可能接觸到的地方穿絕緣管道，杜絕了接觸電壓；在地面距離引下線3m范圍內(nèi)鋪好足夠厚度的瀝青層，最大程度降低了跨步電壓。

由于是暗敷，且混凝土保護層和瀝青保護層防機械損傷能力強，不容易出現(xiàn)引下線損壞等問題。

綜上所述，引下線能安全的將雷電流泄放入地，并不引起雷電反擊，造成接觸電壓和跨步電壓。實現(xiàn)了應有的防雷效果，做到了安全可靠。

[1]肖穩(wěn)安，張小青.雷電及防護基礎[M].北京:氣象出版社,2008.

[2]中華人民共和國建設部.GB50057-2010.建筑物防雷設計規(guī)范[G].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010.

[3]林維勇.防雷擊電磁脈沖磁場強度的近似計算[J].中國防雷與防護,2003(02).