高層建筑防雷接地安裝技術(shù)

陳超

摘 要：以某建筑防雷接地安裝為例，分析了提前放電避雷針選型和在網(wǎng)架、金屬幕墻上安裝過程中遇到的問題，說明了同時(shí)使用金屬幕墻、玻璃幕墻和石材幕墻時(shí)防雷施工技術(shù)措施的要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：高層建筑；防雷接地；安裝技術(shù)；接閃器

中圖分類號：TU976.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.146

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷增長和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們越來越關(guān)注建筑的安全性能，防雷接地安裝工程的重要性突出。但是由于防雷接地的安裝施工是一項(xiàng)綜合性工程，如果沒有全面考慮每一個(gè)因素，就會(huì)影響建筑的安裝性能。因此，如何采取有效的措施提高防雷接地的安裝施工水平成為了施工人員需要解決的問題。下面就結(jié)合實(shí)例對此進(jìn)行討論分析。

1 建筑概況

本工程地上33層，地下2層，為二類防雷建筑，接閃裝置為金屬屋面，輔助接閃裝置為提前放電避雷針，金屬屋面東西向坡度6%，金屬屋面最高處為158.97 m，其下方137 m處為結(jié)構(gòu)屋面，結(jié)構(gòu)屋面與金屬屋面之間是中空的，用來存放擦窗機(jī)設(shè)備。

利用網(wǎng)架和結(jié)構(gòu)主筋、幕墻自身防雷裝置做防雷引下線。東、西兩側(cè)為金屬幕墻，南、北兩側(cè)為玻璃幕墻和石材幕墻。本工程功能分區(qū)復(fù)雜，防雷接地做法較多，細(xì)節(jié)處理較復(fù)雜。

2 接閃器

本工程利用金屬屋面做接閃器，提前放電避雷針做輔助接閃裝置。

2.1 金屬屋面

金屬屋面上設(shè)有隱蔽式虹吸雨水天溝、隱蔽式擦窗機(jī)（使用時(shí)自動(dòng)提升至屋面導(dǎo)軌處）、航空障礙燈和防護(hù)鋼繩。《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第3.3.2條規(guī)定：“金屬物體可不做接閃裝置，但應(yīng)與屋面防雷裝置相連?！北竟こ汤媚粔埞菍⒉链皺C(jī)導(dǎo)軌、防護(hù)繩支座與金屬網(wǎng)架連接，同時(shí)根據(jù)圖集《民用建筑電氣設(shè)計(jì)與施工》在航空障礙燈支座處設(shè)置避雷針。由于虹吸雨水天溝為隱蔽式，被金屬屋面覆蓋，在檢修時(shí)才暴露在外面，因此天溝不做單獨(dú)接地。

金屬屋面（鈦鋅板）表面沒有涂層，符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.1.4條“金屬板接閃器無絕緣被覆層”的要求。鈦鋅板壁厚2 mm，由于采用剛性鋁板防水，金屬屋面下無易燃物品，因此滿足《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第4.4.1條“金屬板下面無易燃物品時(shí)，其厚度不應(yīng)小于0.5 mm”的要求。

2.2 提前放電避雷針

2.2.1 避雷針的選擇

本工程選擇法國杜爾-梅森（中國）防雷有限公司的satelit+提前放電避雷針，根據(jù)產(chǎn)品說明，對于二類防雷建筑物，在避雷針高度高于建筑物3 m時(shí)，保護(hù)半徑為58 m，可以保護(hù)到本建筑屋面最遠(yuǎn)點(diǎn)。

2.2.2 避雷針的安裝定位

避雷針的定位極為重要，要同時(shí)考慮以下因素：①由于本工程屋面東西方向傾斜，為保證避雷針垂直，避雷針底座需安裝在南北向網(wǎng)架的弦桿件上。②避雷針需避開金屬幕墻外皮的上、下龍骨。③雨水通過波谷處排入天溝，為減少雨水的影響，避雷針需安裝于幕墻波峰處。④避雷針安裝需避開屋面防水鋁板直立鎖邊突出的搭接縫，以減少防水隱患。⑤為控制避雷針桿的重量，需盡量降低避雷針的高度，確保避雷針桿對防水鋁板和金屬幕墻的開孔最小。避雷針應(yīng)盡量安裝在高處，以減少避雷針桿的直徑。⑥避雷針需安裝在所在網(wǎng)架上弦桿件一側(cè)的1/3以內(nèi)，以減少網(wǎng)架桿件的承重。⑦首先根據(jù)設(shè)計(jì)圖樣，由測量人員放線指出避雷針的圖示位置，由于網(wǎng)架的坐標(biāo)系可能與結(jié)構(gòu)專業(yè)和幕墻專業(yè)的坐標(biāo)系不同，因此在測量過程中，需轉(zhuǎn)換坐標(biāo)系。

2.2.3 底座、針桿的安裝

由于網(wǎng)架桿件不允許焊接固定避雷針底座，因此避雷針底座要采取抱箍的形式固定在網(wǎng)架桿件上。

根據(jù)屋頂風(fēng)力和避雷針桿高度確定避雷針的底座和底座肋板厚度、肋板高度、針桿壁厚、避雷針桿分段安裝長度（便于針桿的分段安裝）和分段桿件連接方式。其中，避雷針底座肋板的高度應(yīng)低于網(wǎng)架桿件與防水鋁板之間的高度，防止破壞鋁板防水。

由于避雷針底座抱箍較厚（12 mm），為場外加工配件，所以必然與桿件的結(jié)合面不會(huì)很緊密，因此，在現(xiàn)場利用扁鐵確定底座抱箍的模型后，要在工廠采取一次沖壓成型制作避雷針底座，以保證抱箍與桿件結(jié)合緊密。

避雷針底座與網(wǎng)架球直接用角鐵焊接。避雷針固定要從多個(gè)方向與網(wǎng)架球采用角鐵焊接，防止避雷針傾斜，保持垂直；同時(shí)，要將角鐵與網(wǎng)架連接，起到導(dǎo)通電流作用。

由于本工程金屬網(wǎng)架桿件表層噴涂了防火涂料，因此桿件除在加工出場時(shí)噴涂環(huán)氧富鋅漆外，還要噴涂封閉漆和環(huán)氧云鐵漆作為中間漆，以起到防腐的作用。因此，避雷針底座的安裝固定應(yīng)在網(wǎng)架桿件中間漆噴涂前完成，防止重復(fù)防腐工作。

2.2.4 其他安裝需求

安裝避雷針前，要保證結(jié)構(gòu)預(yù)埋防雷引下線與網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)焊接完成，接地裝置測試符合設(shè)計(jì)要求，確保雷電流向下導(dǎo)通。在屋頂金屬幕墻全部安裝驗(yàn)收完畢后，將避雷針安裝在避雷針桿上，防止金屬幕墻外皮拆除導(dǎo)致避雷針還需重新安裝。

由于國內(nèi)還沒有明確提前放電避雷針的保護(hù)半徑，提前放電避雷針產(chǎn)品只具備國內(nèi)防雷檢測中心提前放電檢測報(bào)告。因此，盡量不要將提前放電避雷針作為保護(hù)建筑的主要接閃裝置。

提前放電避雷針進(jìn)口產(chǎn)品較多，在《建筑電氣工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50303—2002）和資料管理系統(tǒng)中，要求進(jìn)口產(chǎn)品有商檢。實(shí)際上，大部分提前放電避雷針并沒有列入國家要求商檢的名單中，這影響了避雷針選樣、報(bào)驗(yàn)和竣工驗(yàn)收工作。在選擇提前放電避雷針型號時(shí)，要注意產(chǎn)品的保護(hù)半徑通常為避雷針高于建筑最頂端后剩余的高度，這是核對其保護(hù)半徑的依據(jù)。通常，提前放電避雷針的保護(hù)半徑為60 m、45 m或30 m。在安裝避雷針前，應(yīng)檢查其是否取得了具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測機(jī)構(gòu)出具的避雷針提前放電性能檢測報(bào)告，并確保檢測報(bào)告在有效限期內(nèi)。

3 鋼網(wǎng)架、金屬幕墻等的防雷措施

本工程東、西兩側(cè)為金屬幕墻，南北兩側(cè)為石材幕墻，分別根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 102—2003）和《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 133—2001）對幕墻防雷措施進(jìn)行分析。

3.1 鋼網(wǎng)架和金屬幕墻

金屬屋面通過幕墻龍骨與鋼網(wǎng)架球節(jié)點(diǎn)焊接，根據(jù)《二類防雷建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50057—2000）第3.3.3條要求，引下線不應(yīng)少于2根，并應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ分布，其間距不應(yīng)大于18 m。本工程鋼網(wǎng)架水平桿件間距3 m，豎向間距小于18 m，受拉桿件最薄壁厚6 mm（受壓桿件壁厚大于受拉桿件），受拉桿件直徑120 mm（受壓桿件直徑大于受拉桿件直徑），以鋼柱最小界面計(jì)算其壁厚面積大于110 mm2，均符合規(guī)范對防雷引下線標(biāo)準(zhǔn)的要求。屋面鋼網(wǎng)架在138 m混凝土結(jié)構(gòu)屋面處，通過15處結(jié)構(gòu)柱內(nèi)預(yù)埋主筋將雷電流釋放。同時(shí)，根據(jù)《金屬與石材幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 133—2001）第4.4.2條，在幕墻結(jié)構(gòu)中，應(yīng)自上而下地安裝防雷裝置，并應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷裝置可靠連接。在主體結(jié)構(gòu)4個(gè)邊角敷設(shè)φ12圓鋼作為單獨(dú)防雷裝置，與首層環(huán)形避雷網(wǎng)處連接導(dǎo)通，引入接地裝置。

3.2 玻璃幕墻和石材幕墻

在幕墻龍骨埋件安裝階段，利用φ12圓鋼焊接鋼制埋件和結(jié)構(gòu)預(yù)埋防雷引下線。由于不同金屬之間連接存在電化學(xué)腐蝕，因此玻璃幕墻鋁龍骨與鋼制作埋件之間需增加絕緣片。為保證龍骨與埋件之間電氣導(dǎo)通，需采用歐姆環(huán)（防雷片）將龍骨與埋件連接起來。由于鋁龍骨為明敷設(shè)，龍骨表層有40 μm氟碳噴涂層，為滿足《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》（JGJ 102—2003）第4.4.13條要求，幕墻的金屬框架應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷體系可靠連接，并清除連接部位的非導(dǎo)電保護(hù)層和防雷片與龍骨連接處的氟碳涂層。

4 水景接地

本工程計(jì)劃在首層的宴會(huì)廳設(shè)置環(huán)形水池，在5層中庭設(shè)置水景，在水景內(nèi)設(shè)置鋼琴演奏臺(tái)。為保證人員安全，參考《民用建筑電氣設(shè)計(jì)與施工》噴水池局部等電位聯(lián)結(jié)示例，在水景、水池位置設(shè)置接地裝置。

本工程水景燈具與噴水管為一體式，噴水管道由燈具中心伸出，為增加噴水管道壽命，噴水管道采用PVC塑料管道，水景燈具選樣時(shí)增加接地螺釘。由于燈具較多，如果燈具接地線采用PVC管敷設(shè)至燈具，就會(huì)造成配管布線困難；同時(shí)，考慮到安全和維修等因素，應(yīng)將接地扁鋼引入燈具安裝基礎(chǔ)內(nèi)，用BVR線連接扁鋼與燈具，以此降低燈具的施工難度。為了降低漏電危險(xiǎn)，燈具電源配管均為PVC管，PVC管口采用防水膠密封后用防水膠帶和絕緣膠帶包裹，防止PVC管進(jìn)水漏電。鋼琴吧臺(tái)和踏步臺(tái)階均為鋼制，利用扁鋼焊接。

5 結(jié)束語

綜上所述，建筑的安全性能是建筑正常使用的保障，我們必須要做好高層建筑的防雷接地安裝施工，并結(jié)合實(shí)際情況，采取合理、有效的施工技術(shù)和措施，做好施工全過程的質(zhì)量管理工作，及時(shí)解決遇到的問題，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，這樣才能真正提高建筑防雷接地安裝施工質(zhì)量，保證建筑的安全性能。

參考文獻(xiàn)

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[2]宋葉峰，李建兵，茆華.論高層建筑防雷接地施工技術(shù)的應(yīng)用探討[J].中國科技博覽，2014.

〔編輯：王霞〕

Abstract： This paper in a lightning protection grounding and installation as an example， analyzes the early selection of the discharge of lightning rod and the problems encountered in the process of installation on the rack， metal curtain wall， illustrates the simultaneous use of metal curtain wall， glass curtain wall and stone curtain wall the technical measures for lightning protection construction points.

Key words： high-rise building； lightning protection grounding； installation technology； air terminals