高層建筑電氣防雷接地工程施工探討

陳超

【摘要】伴隨當前城市化的不斷發(fā)展以及城市人口數(shù)量持續(xù)增加，高層建筑的數(shù)量越來越多，高層建筑電氣防雷接地工程也成為重點工程項目，在高層建筑電氣安裝工程開展中應用有效的防雷接地技術，能夠提升電氣系統(tǒng)的安全性，并且還可以保護建筑物，使人們的生命財產(chǎn)安全得到保護，但由于當前高層建筑電氣系統(tǒng)比較復雜，所以還應該合理開展防雷接地工程。本文首先對防雷接地系統(tǒng)進行了簡要介紹，對高層建筑電氣安裝工程中開展防雷接地設計及施工內(nèi)容進行全面探討，從而為防雷接地工程的開展提供一定的借鑒。

【關鍵詞】高層建筑；電氣安裝工程；防雷接地工程；設計；施工

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021. 26.109

雷電災害是當前發(fā)生頻率較高的一種自然災害，其形式主要可分為兩種類型，其一為雷電直擊，其二為感應雷擊，當雷電釋放出的電流超出限值之后，將會形成磁場感應，造成周圍出現(xiàn)的金屬物體會產(chǎn)生感應電壓，且這種電壓不僅會對金屬物體附屬的電氣設備產(chǎn)生一定的損壞，而且還會造成建筑物火災發(fā)生，甚至威脅人們的生命財產(chǎn)安全。高層建筑居住或停留的人員比較多，電氣設備的需求量也比較高，若發(fā)生火災事故將會造成嚴重的損失。所以針對高層建筑電氣安裝工程，必須采取有效的防雷接地施工技術，為高層建筑保駕護航，對于防雷接地工程而言，其設計與施工同等重要，并且存在著密切的關聯(lián)，因此，本文將從高層建筑電氣安裝工程所采用的防雷基地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，對其設計及施工的技術方法進行探討。

1、高層建筑電氣防雷接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概述

高層建筑電氣防雷接地系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要是由接地極（接地體）、避雷帶（避雷針）以及引下線構(gòu)成。

1.1 接地極或接地體

高層建筑電氣防雷接地系統(tǒng)所使用的接地極通常是人工接地體或者是建筑基礎接地體，對于高層建筑而言，其建筑基礎通常是水泥灌注樁或者是預制管樁，通過建筑基礎樁基中的鋼筋當作自然接地極具有良好的防雷接地效果。將引下線同接地體進行連接時，應將其焊接到樁基主筋上，通過與地梁底部大于Φ16的鋼筋和主筋進行焊接，具體的接地極（體）位置及數(shù)量需要根據(jù)高層建筑電氣安裝工程的施工圖來進行確定[1]，見圖1所示。

1.2 引下線

引下線最好利用建筑物鋼混結(jié)構(gòu)中的梁、柱內(nèi)部鋼筋，通常來講，引下線需要利用鋼混結(jié)構(gòu)柱兩根≥Φ16的外側(cè)主筋，并進行連續(xù)焊接，將其作為引下線，引下線的上部應該與避雷帶（避雷針）連接，下部應該與接地線連接，根據(jù)電流效應這一原理，高層建筑的梁柱導下電流強度能夠達到最大值，若高層建筑機構(gòu)之中的鋼筋無法作為引下線，則應該在高層建筑外墻面上專門設置引下線，根據(jù)新規(guī)范之中的防雷要求，要求所設置的引下線數(shù)量應該在2根以上，并且還要均勻布置，引下線的間距還需要滿足標準規(guī)范[2]。

1.3 避雷帶

避雷帶應該設置在高層建筑的屋面上，制作材料為Φ12鍍鋅圓鋼，將其在引下點位置同外側(cè)梁柱主筋（Φ16以上的鋼筋）進行焊接，凡是不帶電且裸露的金屬物體均需要同避雷帶之間焊接，避雷帶在制作時還要使其形成閉合環(huán)路[3]，避雷帶安裝圖見圖2所示。

2、高層建筑電氣安裝防雷接地系統(tǒng)設計

從高層建筑電氣安裝防雷接地系統(tǒng)中可以了解到，該系統(tǒng)的設計關鍵在于對引下線及避雷帶的設計，而對于接地極而言，只需要選擇好接地體，并按照規(guī)范操作即可，因此，針對高層建筑電氣安裝防雷接地系統(tǒng)的設計，本文將重點從引下線設計和避雷帶設計兩個方面進行探討。

2.1 避雷帶設計

避雷帶屬于一種接閃裝置，其在整個系統(tǒng)之中發(fā)揮著接受雷擊的作用，通常來講，該裝置一般設置在高層建筑的頂部位置，對其有效設計能夠降低高層建筑受到雷擊的可能性，在對避雷帶進行設計的過程中，設計的重點在于避雷帶的規(guī)格尺寸和間距。此外，在安裝避雷帶前，還應該對高層建筑電氣安裝的實際情況進行全面地了解，從而確保避雷帶設計能夠滿足相關標準規(guī)范及工程實際情況。

2.2 引下線設計

在對引下線進行設計時，應該盡量避免引下線預留過長，主要是因引下線如果越短越有利于開展高層建筑四角垂直結(jié)構(gòu)。對于建筑高度在30m以上的建筑，應該對高層建筑結(jié)構(gòu)的主筋實施下線焊接，且需要保障該項工作每間隔三層樓實施一次[4]。此外，引下線設置還要根據(jù)不同情況來制定設置方案，在設計引下線時，設計人員還必須對高層建筑實際結(jié)構(gòu)以及電氣安裝情況進行全面考慮，還要合理安排引下線安裝工作。

3、高層建筑電氣安裝防雷接地系統(tǒng)安裝施工

完成高層建筑電氣防雷接地系統(tǒng)的設計后，便需要按照相關設計方案對該系統(tǒng)進行安裝施工，該系統(tǒng)安裝施工內(nèi)容主要是對接地裝置進行安裝、防雷引下線的安裝、均壓環(huán)防側(cè)擊裝置的設置、等電位連接以及防側(cè)擊雷系統(tǒng)的安裝，具體操作如下：

3.1 接地裝置的施工安裝

從上述內(nèi)容中可以了解到，接地裝置即接地極或接地體，接地方式主要包括自然接地以及人工接地。在對接地裝置進行實際安裝施工時，需要關注接地電阻值，如果接地電阻值比較小，則可以考慮通過建筑物基礎來完成接地，對于技術含量要求比較高的施工內(nèi)容，還必須依據(jù)相關設計方案嚴格執(zhí)行，從而保證施工的規(guī)范化，實現(xiàn)接地裝置安裝的質(zhì)量。

當前在普通的建筑電氣安裝工程之中，大部分均是采用這種建筑物基礎接地方式來完成安裝的，這種安裝方式通常能夠?qū)⑵胀ńㄖ姎夥览纂娮柚狄笥枰詽M足，但在高層建筑電氣防雷接地工程之中，對于防雷電阻值有了更高的要求，需要對防雷裝置電阻值予以增加，從而滿足高層建筑對電阻值的要求，一般情況下，可以采用多種材料來用于接地線，常見的材料包括鍍鋅圓鋼、鍍鋅扁鋼等，所以在進行室外接地安裝的過程中，還應該根據(jù)實際情況來對材料進行適當選擇，從而保證防雷接地的效果。

3.2 安裝防雷引下線

引下線主要包含三種常見的設置方式，其中最為常用的便是利用高層建筑周邊結(jié)構(gòu)中的主筋作為引下線或者是使用金屬物件來制作引下線。引下線的材料材質(zhì)通常為圓鋼或者是扁鐵。通過這種方式安裝防雷引下線時，還需要對其鍍鋅接口進行焊接，若通過弧焊進行焊接，則可將其處理工作減免，如果采取跨接的方式，則搭接長度還需要進行合理地控制，一般需要高于常規(guī)跨接直徑長度的六倍。

3.3 設置防側(cè)雷擊導線

高層建筑與普通建筑不同，其防側(cè)雷擊設計應該依照設計規(guī)范嚴格執(zhí)行，在高層建筑30m起，應該沿著建筑周邊每間隔6m之內(nèi)設置接閃器，同時同引下線之間進行穩(wěn)定連接；對于30m以上的外墻門窗、欄桿以及金屬物體必須同防雷裝置之間緊密連接，每個6m需要設置均壓環(huán)，在設置的過程中，均壓環(huán)可通過圈梁內(nèi)主筋兩個來進行焊接，形成閉合圈，并將該閉合圈與引下線穩(wěn)定連接，這樣做的目的是為了使6m高度范圍內(nèi)的金屬門窗均能夠同均壓環(huán)之間連接。若高層建筑外墻有保溫層，則應該將均壓環(huán)盡量與墻體靠近，使均壓環(huán)與水平接閃器的間距盡量減少。

3.4 避雷帶的施工

高層建筑避雷帶在施工時實際上就是將高層建筑頂部位置出現(xiàn)的各種凸出結(jié)構(gòu)設置避雷導線，從而使這些結(jié)構(gòu)免受雷擊，之所以在高層建筑頂部位置加設避雷帶，是因高層建筑與其他建筑物相比較高，會第一時間吸引雷電，所以在雷雨天氣時比較容易受到雷擊，并且高層建筑頂部凸起部分與平整部分相比更易遭受雷擊，一旦遭受雷擊則容易擊落碎片，從而引發(fā)安全事故，嚴重的情況下會使高層建筑受到嚴重破壞，所以需要在危險區(qū)域完成避雷帶安裝，從而使雷電災害發(fā)生的可能性降低。在開展高層建筑避雷帶設置時應該關注下列要點：

（1）重視材料選擇

從上述內(nèi)容中可知，避雷帶材料的選擇應以鍍鋅圓鋼為主要材料，采用該材料主要是為了使圓鋼受腐蝕風險降低，并使避雷帶使用年限增加，同時，如果有使用不銹鋼管需要時，還應該按照《建筑防雷設計規(guī)范》之中提出的相關標準要求來進行設計施工，所選不銹鋼管的管壁厚度應該保證在2.5mm以上[5]，在對接時還需要實施跨接處理，從而保證不銹鋼管所制備的避雷帶能夠有效接收雷電電流，并不會輕易受損。

（2）重視避雷帶寬度及高度的設計

在以上內(nèi)容中已經(jīng)將避雷帶寬度和高度的設計列為重點，在此具體講述避雷帶寬度及高度的設置方法，對于避雷帶的高度而言，可以采用45°角等效法來進行計算，通常寬度設置為0.12～015m，避雷帶寬度大概在0.052～0.065m范圍內(nèi)，保持在避雷帶高度的一半之內(nèi)。通常避雷帶寬度會受高層建筑高度所影響，若高層建筑越高，則避雷帶寬度便越有限，所以在對高層建筑頂端的女兒墻和屋檐上敷設避雷帶時，應該盡可能向外部邊緣處敷設，若施工工藝技術條件允許的情況下，可以將避雷帶的敷設與外墻邊緣之間平行，同時還要在高層建筑的四角處設置避雷短針，以免邊角受到雷擊發(fā)生損壞，若在女兒墻上敷設避雷帶可以按照圖2所示方法，盡量嚴格女兒墻上部的外沿進行敷設。

3.5 等電位連接施工

對于防雷接地系統(tǒng)的等電位連接施工，一般是將建筑物內(nèi)外部全部金屬物件采用連接導線以電氣連接的方式將其進行連接，也可設置端子箱。若高層建筑的一些電氣設備無法直接同地線之間連接，則可以設置電涌保護器，從而實現(xiàn)高層建筑及其附屬電氣設備的安全性。

4、防雷接地相關注意事項

除上述防雷接地設計和施工操作外，還應該在開展設計施工中注意以下事項，從而提升防雷接地施工的效果。

4.1 應重視防雷接地的設計水平和施工質(zhì)量

在開展防雷接地施工之前，應將施工目標、角度等內(nèi)容進行確定，對建筑結(jié)構(gòu)以及相關設計細則、標準進行全面的參考，從而確保防雷接地設計的全面性、科學性和整體性，避免防雷接地施工中出現(xiàn)若干問題；在施工環(huán)節(jié)，防雷接地施工主要包含內(nèi)部防雷和外部防雷兩部分，為了實現(xiàn)防雷接地施工質(zhì)量的提升，應該采取有效的項目管理方法，如精細化管理、全過程管理等，從而確保防雷接地施工質(zhì)量的提升。

4.2 應重視項目協(xié)作

為了保證高層建筑電氣防雷接地施工地有效完成，應該將防雷接地施工與電氣工程質(zhì)檢密切結(jié)合，保證電氣設備、電氣結(jié)構(gòu)等能夠通過有效的防雷接地使其得到保護。實際上由于高層建筑本身比較高，且其內(nèi)部安裝了各類電氣設備，這些電氣設備本身帶電，且多數(shù)由金屬元件裝配而成，一旦受到雷擊，將會導致電氣設備受到損壞，甚至發(fā)生火災，因此，需要重視防雷接地項目與電氣安裝項目之間的協(xié)作，保證防雷基地工程能夠有效地完成。

4.3 應重視高層建筑的內(nèi)部防雷

相對于低層建筑而言，高層建筑更易受到雷擊，并且大多數(shù)電氣設備均安裝在高層建筑內(nèi)部，因此，內(nèi)部防雷同等重要，高層建筑內(nèi)部全部金屬裝置均需保持等電位，并且還要在高層建筑地下層或者是較低層設置總等電位點，將高層建筑所有金屬裝置與該總等電位進行連接，從而有效實現(xiàn)防雷。

結(jié)語：

總而言之，高層建筑在雷雨天氣更易受到雷擊，尤其是附帶更多電氣設備的高層裝置更加容易受到雷電的侵擾，所以應該重視高層建筑電氣安裝防雷接地施工，在施工前根據(jù)高層建筑的實際情況，依據(jù)高層建筑相關的防雷設計規(guī)范，對高層建筑電氣防雷接地系統(tǒng)進行有效的設計，合理選擇材料，并重視施工過程中的關鍵節(jié)點，從而實現(xiàn)高層建筑防雷接地施工的有效性，以保證人們的安全。

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