高層住宅電氣設計中防雷接地設計

林強

（四川南充水利電力建筑勘察設計研究院 四川南充 637000）

高層住宅電氣設計中防雷接地設計

林強

（四川南充水利電力建筑勘察設計研究院 四川南充 637000）

隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展城市生活的快節(jié)奏，高層建筑也越來越多的出現(xiàn)在人們的生活中，人們物質上生活的快速發(fā)展如今的物質生活水平已經(jīng)不能滿足人們對生活的需求，高層建筑隨之營運而生。高層建筑中最常見、最大的問題是耗能和防雷設計，在高層建筑設計中這是迫在眉睫也是至關重要的。在高層建筑中，防雷接地設計師保證人們生命安全的重要措施，在此方面也對電氣設計人員的要求更加嚴格，因此在高層建筑中，防雷接地設計系統(tǒng)的安裝問題應該充分的得到電氣設計人員的關注。

高層建筑；防雷接地裝置；設計施工

引言

人們生活水平的不斷提高，人們不僅僅只追求簡單的溫飽更加注重物質生活水平，人們要求從溫飽到富裕，住房也從低級轉變的更加高端和高層，因此高層住宅應運而生。高層住宅盡管在舒適度、寬敞度上更加符合人們的要求，但是在高層建筑施工建造過程中不得不考慮到陰雨天氣的防雷接地措施和消耗能量的問題，防雷接地設計系統(tǒng)一旦出現(xiàn)雷擊問題就會直接危害居民的生命和財產(chǎn)安全，由于高層住宅在建造中需要各種各樣的電氣設備和許多的金屬構件，在抗雷性上就需要更高的標準，利用樁基和大地緊密的連接接觸已經(jīng)成為高層住宅在防雷接地設計中的最普通常用的方法。

1 電氣設計中的防雷接地概述分類

雷電可以致使建筑物損壞，危害人們的生命財產(chǎn)安全，雷電對電力設施的破壞也是十分大的。我們將雷擊的危害和破壞性歸納為兩種類型：①陰雨天氣的雷電不通過任何的導體直接擊在建筑物上后，發(fā)生一系列的電磁熱效應和電動力反應；②雷電通過導體傳播產(chǎn)生靜電或者是電磁感應等。隨著改革開放的不斷深化經(jīng)濟建設的腳步不斷加快，高層建筑越來越適應人們對住宅的追求，從而得到很好的發(fā)展。在高層建筑中更容易受到陰雨天氣的雷擊，受到雷擊以后損壞嚴重，在我們國家經(jīng)常出現(xiàn)因為雷擊而造成的建筑物損壞的事件，在建筑物的防雷設計和施工工作十分重要。高層建筑物的防雷接地設計系統(tǒng)主要是建筑物的內(nèi)外兩部分的防雷措施，外部防雷接地措施包括了防止直擊雷和側擊雷，由于要保護建筑自身的完整性，保護建筑物本身不受到雷擊的破壞，保護居民的正常生活和生命、財產(chǎn)安全，因此在防雷接地措施中主要通過使用接閃器、引下線和接地裝置相連接為一體的方式進行防雷措施。

2 工程實例防雷接地設計介紹

以某小區(qū)為研究對象，共12層，地下一層做車庫；1～2層做商鋪倉庫，3～12層均為居民的生活住宅區(qū)，結合高層建筑的防雷接地設計系統(tǒng)和高層建筑防雷接地規(guī)范，關于防雷接地設計種類選擇的具體內(nèi)容進行詳細的論述。

2.1 建筑物防雷接地規(guī)范

現(xiàn)代建筑綜合防雷措施的三大部分在對建筑物的防護功能來區(qū)分，在完整的防雷防護措施中包括接閃、分流、屏蔽均壓和接地等技術措施。根據(jù)高層建筑的《建筑物防雷設計規(guī)范》（GB50057-94）規(guī)定，按照建筑物的所處地段的不同性和重要的因素，可能發(fā)生陰雨天氣雷擊事件的比例與建筑物之間要做的防雷接地系統(tǒng)措施相互協(xié)調(diào)，保證建筑物的美觀；在建筑物防雷過程中要根據(jù)地質地貌和天氣環(huán)境等條件，因地制宜的采取相應防雷措施，對采用的接地裝置做經(jīng)濟比較，做到安全可靠，經(jīng)濟適用以及施工便利和安全；在建筑物防雷過程中要注意防雷工程是一個系統(tǒng)工程要注意結合內(nèi)外部的防雷措施整體進行考慮；根據(jù)不同地區(qū)的雷暴等級結合實際情況采取不同的防護措施，防雷設備要設置在不同的雷電防護區(qū)內(nèi)因地制宜的進行建筑物的電子信息系統(tǒng)標準設置。在建筑物的防雷接地設計時要明確的分辨出防雷分類等級、防雷保護措施和相應的防雷方法（可以采用接閃器、引下線、接地裝置等連接進行安全距離的屏蔽和防雷設計等）。

在防雷接地設計中首先可以利用建筑物內(nèi)部的金構件自身的結構鋼筋等金屬作為防雷接地設計裝置的一部分。

2.2 建筑物防雷措施實例分析

該建筑物高46.5m，按照第三種防雷建筑物來處理，在頂樓進行防直接雷的接閃器安裝，把建筑物內(nèi)部結構中的支護柱網(wǎng)的鋼筋主筋作為引下線，利用建筑物內(nèi)部結構基礎中的鋼筋柱網(wǎng)作為接地體。在建筑物的墻體上安裝避雷針或者是安裝直徑為φ12的鍍鋅圓鋼或者是扁鋼作為避雷帶，φ12間隔1m高0.1m的支持固定在屋頂墻壁上，根據(jù)《建筑物防雷設計規(guī)范》采用滾球法，選取hr半徑的球體沿著防直擊雷的部位滾動，在避雷針的保護范圍之內(nèi)只觸及避雷針或避雷針與地面，球體半徑為hr按照建筑物的防雷類別選取不同的值，見表1。

表1

按照建筑物的防雷類別確定滾球球體的半徑和避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸，安裝不少于兩根的引下線，在鋼筋混凝土柱或者剪力墻中的主鋼筋上做防雷引下線（防雷引下線的φ≥16）利用建筑物基礎做接地體，自上而下，上部與接閃器焊接下部與基礎焊接并且分別與每一層的板筋等構件進行焊接，構成一體的電氣通路。三類的防雷建筑設計引下線應該是小于等于25m，在室外的防雷防護處半米的柱子外部焊接一段圓鋼（圓鋼的直徑φ≥10m）延伸到柱體的外部作為防雷測試點。

2.3 防雷接地安裝要求和電波入侵措施

垂直于地面的防雷接地系統(tǒng)的接地體的長度，一般情況下不能小于2.5m，垂直于地面的防雷接地系統(tǒng)的接地體和與地面水平的防雷接地體之間的最合適距離是5m，這樣就可以減少相鄰兩個或者多個接地體的屏蔽效應；接地體的填埋應該大于0.6m且遠離受到高溫影響發(fā)生土壤電阻上升的地方；接地裝置與建筑物出口和安全逃生口、人行道的距離必須要大于3m。

降低建筑物之間由于間接接觸電擊產(chǎn)生的電壓和不用減數(shù)不見不同導電的之間得電位差，且消除危險故障電壓的危害，采用總等電位連接，該連接只要通過進線配電箱附近的總等電位連接端子板和PE母排和進出建筑物的金屬水管和煤氣罐做總等電位連接。而該類防雷措施在防止雷電入侵上應該符合：①如果低壓線全部采用埋設或者架空鋪設時，在電路的入戶端要將電纜的金屬皮、接地線槽、避雷器與絕緣體連接成一體；②架空的或者直接埋在底下的金屬管道不管是在進入建筑物還是引出建筑物都應該就近與建筑物防雷接地裝置連接（如果不接地，那么接地的電阻必須小于10）；③防止電波入侵在建筑物的通風管道內(nèi)設置球體的直徑φ＞4mm，網(wǎng)格的孔隙不能是大于10mm的金屬網(wǎng)絲，金屬網(wǎng)絲還要接地。在建筑物內(nèi)的金屬結構框架、金屬管道、件數(shù)構件和金屬機械設備要實行就近連接防雷接地的原則，就近的與防雷接地體或者電氣設計系統(tǒng)的機械設備防雷接地，防雷接地電磁感應與接地干線和防雷接地裝置的連接點最少不能少于兩個連接點。

該住宅的防雷接地類型等級為第三類，運用直徑φ10m的鍍鋅圓鋼沿著外圍墻體與屋頂裝置焊接形成防雷帶，在所有外部突出的金屬構件上運用φ10m的鍍鋅圓鋼和避雷帶相連，避雷帶的網(wǎng)格≤20×20或者是≤24×16，結構柱的內(nèi)部鋼筋主筋φ＞16m作為防雷引下線的通長線，在引下線距離接地裝置0.5m的引接線端子做防雷測試點。運用相互結合的接地方法基礎構件內(nèi)的鋼筋住進和引下線焊接后作為建筑物的水平接地體，并且它的電阻不能超過1Ω。

3 建筑物內(nèi)外部的防雷措施

高層建筑物的防雷接地設計系統(tǒng)主要是建筑物的內(nèi)外兩部分的防雷措施，外部防雷接地措施包括了防止直擊雷和側擊雷，因此在防雷接地措施中主要通過使用接閃器、引下線和接地裝置相連接為一體的方式進行防雷措施，根據(jù)雷擊不同建筑物的不同位置總結規(guī)律并結合規(guī)律在建筑物的頂樓是否需要安裝避雷針、避雷網(wǎng)甚至是避雷帶，要視情況而定。避雷設備中一般都采用鍍鋅圓鋼或者扁鋼，在鋪設時應該平直的進行鋪設，焊接長度應該滿足防雷焊接規(guī)范。在等電位線的基礎上，有序的對導線、電壓保護器進行連接，然后再將防雷接地裝置、金屬設備導體和電氣設計相互連接，建筑物地面、墻體線路和金屬構件保持在同一個電位上，可以避免產(chǎn)生接觸電壓、跨步電壓等危險電壓。

建筑物進行合理的屏蔽是為了保證不是防雷系統(tǒng)的電氣線路的正常運行，用金屬布線來保證在防雷接地裝置接閃時不是防雷接地系統(tǒng)中的電氣線路可以正常運行。運用法拉第籠原理，在高層建筑的防雷接地的設計和施工中根據(jù)實際情況結合建筑物防雷接地系統(tǒng)內(nèi)外部防雷裝置，統(tǒng)籌兼顧接閃和分流技術之間的關系，從而可以更高質量進行防雷接地施工，提出更適合該建筑物的施工設計方案，最終達到防雷接地的最佳效果，同時保障居民的生命安全。

4 結束語

生活住宅是隨著人們水平的發(fā)展，為滿足人們追求高質量生活的需求提出來的高層建筑物，對生活的影響也是十分大的，特別是生活節(jié)奏不斷加快的城市人群對住宅的質量要求更高，其中高層建筑的防雷接地設計給電氣設計帶來了不容小覷的挑戰(zhàn)。在高層建筑物中防雷接地系統(tǒng)是關系人們生命健康的重要也是首要因素，建筑物受到雷擊后建筑物自身會出現(xiàn)一些裂縫和存在電流，嚴重影響人們的居住，更會對人體帶來傷害甚至危及生命，雷擊后會出現(xiàn)強烈的電流摩擦產(chǎn)生電流的熱效反應，從而會破壞建筑物內(nèi)的電氣裝置和建筑物的結構（金屬構件、結構）。由于防雷接地裝置的步驟簡單，技術性要求低和適應的范圍較窄等因素，在施工過程中由于施工人員的不重視和不規(guī)范的防雷接地裝置操作作業(yè)造成防雷問題的出現(xiàn)。當今社會在高層建筑中最主要最常見的防雷接地問題就是施工人員對防雷擊的措施的操作不合理性，而在電氣裝置的安裝過程中它自身的安全性、可靠性等是至關重要的，防雷接地系統(tǒng)安裝是一個建筑物電氣裝置系統(tǒng)的最關鍵的一部分，一榮則榮一損俱損，所以建筑物的防雷接地系統(tǒng)的安裝是非常值得關注和重視的步驟。

[1]張郁芳.淺談某高層住宅電氣設計中的防雷接地設計[J].山西建筑，2013，20.

[2]陳秋瑜.多高層住宅建筑電氣接地設計分析[J].黑龍江科技信息，2015，03.

[3]崔婧.某高層住宅小氣地基承載力深度修正的合理算法[A].第三節(jié)全國建筑結構技術交流會論文集[C].2015.

TU855

A

1004-7344（2016）25-0083-02

2016-8-19

林 強（1978-），男，四川武勝人，電氣工程師，本科，主要從事電氣設計工作。