发布时间:2022-12-02 21:20:00
序言:写作是分享个人见解和探索未知领域的桥梁,我们为您精选了8篇的建筑物防雷设计规范样本,期待这些样本能够为您提供丰富的参考和启发,请尽情阅读。
随着现代社会的发展,建筑物的规模不断扩大,其内各种电气设备的使用日趋增多,尤其是计算机网络信息技术的普及,建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生,所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
直击雷和感应雷是雷电入侵建筑物内电气设备的两种形式。直击雷是雷电直接击中线路并经过电气设备入地的雷击过电流;感应雷是由雷闪电流产生的强大电磁场变化与导体感应出的过电压,过电流形成的雷击。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)规定,建筑物的防雷区划分为LPZOA,LPZOB,LPZ1,LPZn+1等区(各区的具体含义本文不再赘述)。将需要保护的空间划分为不同的防雷分区,是为了规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和等电位联结点的位置,从而决定位于该区域的电子设备采用何种电涌保护器在何处以何种方式实现与共同接地体等电位联结。
建筑物直击雷的保护区域为LPZOA区,其保护设计已为电气设计人员所熟知,根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版),设计由避雷网(带),避雷针或混合组成的接闪器,立柱基础的钢筋网与钢屋架,屋面板钢筋等构成一个整体,避雷网通过全部立柱基础的钢筋作为接地体,将强大的雷电流入大地。建筑物感应雷的保护区域为LPZOB,LPZ1,LPZn+1区,即不可能直接遭受雷击区域;感应雷是由遭受雷击电磁脉冲感应或静电感应而产生的,形成感应雷电压的机率很高,对建筑物内的电气设备,尤其低压电子设备威胁巨大,所以说对建筑物内部设备的防雷保护的重点是防止感应雷入侵。由感应雷产生的雷电过电压过电流主要有以下三个途径:(1)由供电电源线路入侵;高压电力线路遭直击雷袭击后,经过变压器耦合到各低压0.38KV/0.22KV线路传送到建筑物内各低压电气设备;另外低压线路也可能被直击雷击中或感应雷过电压。据测,低压线路上感应的雷电过电压平均可达10KV,完全可以击坏各种电气设备,尤其是电子信息设备。(2)由建筑物内计算机通信等信息线路入侵;可分为三种情况:①当地面突出物遭直击雷打击时,强雷电压将邻近土壤击穿,雷电流直接入侵到电缆外皮,进而击穿外皮,使高压入侵线路。②雷云对地面放电时,在线路上感应出上千伏的过电压,击坏与线路相连的电器设备,通过设备连线侵入通信线路。这种入侵沿通信线路传播,涉及面广,危害范围大。③若通过一条多芯电缆连接不同来源的导线或者多条电缆平行铺设时,当某一导线被雷电击中时,会在相邻的导线感应出过电压,击坏低压电子设备。(3)地电位反击电压通过接地体入侵;雷击时强大的雷电流经过引下线和接地体泄入大地,在接地体附近放射型的电位分布,若有连接电子设备的其他接地体靠近时,即产生高压地电位反击,入侵电压可高达数万伏。建筑物防直击雷的避雷引入了强大的雷电流通过引下线入地,在附近空间产生强大的电磁场变化,会在相邻的导线(包括电源线和信号线)上感应出雷电过电压,因此建筑物避雷系统不但不能保护计算机,反而可能引入了雷电。计算机网络系统等设备的集成电路芯片耐压能力很弱,通常在100伏以下,因此必须建立多层次的计算机防雷系统,层层防护,确保计算机特别是计算机网络系统的安全。
由此可见,对建筑物内各电气设备进行防感应雷保护设计是必不可少的一项内容;设计的合理与否,对电气设备的安全使用与运行有着至关重要的作用。
目前,在感应雷的防护当中,电涌保护器的使用已日趋频繁;它能根据各种线路中出现的过电压,过电流及时作出反应,泄放线路的过电流,从而达到保护电气设备的目的。
根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.4条规定:电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流,并应符合以下两个附加要求:通过电涌时的最大钳压,有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。即电涌保护器的最大钳压加上其两端的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。
现在,我们根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定的各类防雷建筑物的雷击电流值进行电涌保护器的最大放电电流的选择。
一、一类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为200KA,波头10us;二次雷击电流幅值为50KA,波头0.25us;根据图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计);首次雷击:总配电间第根供电线缆雷电流分流值为200*50%/3/3=11.11KA;后续雷击;总配电间每根供电线缆雷电流分流值为50*50%/3/3=2.78KA;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为11.11*8=88.9KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为100KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU100型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
二、二类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为150KA,波头10us;二次雷击电流幅值为37.5KA,波头0.25us;根据图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为150*50%/3/3=8.33KA;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电流的分流值为37.5*50%/3/3=2.08KA;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为8.33*8=66.6KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为65KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU65型。根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
三、三类防雷建筑物
1、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)附录六规定,其首次雷击电流幅值为100KA,波头10us;二次雷击电流幅值为25KA,波头0.25us;根据附图1,全部雷电流i的50%按流入建筑物防雷装置的接地装置计,另外50%按1/3分配于线缆计;首次雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为100*50%/3/3=5.55KA;后续雷击:总配电间每根供电线缆雷电流分流值为25*50%/3/3=1.39KA;如果进线电缆已经进行屏蔽处理,其每根供电线缆雷电流的分流值将减低到原来的30%,即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA,而在电涌保护器承受10/350us的雷电波能量相当于8/20us的雷电波能量的5~8倍,所以选择能承受8/20us波形电涌保护器的最大放电电流为5.55*8=44.4KA;即设计应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型,根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7条规定,该级电涌保护器应在总配电间处安装,即在LPZOA,LPZOB与LPZ1区的交界处安装。
2、根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9条规定,在分配电箱处,即在LPZ1与LPZ2区的交界处安装电涌保护器,其额定放电电流不宜小于5KA(8/20us),故此处应选用电涌保护器SPD的最大放电电流为40KA,额定放电电流为10KA;以法国SOULE公司产品为例,选用PU40型。
在供电线路中,电涌保护器的具体安装以较常用的TN-S系统,TN-C-S系统,TT系统为例,示意如下:
1)TN-S系统过电压保护方式
2)TN-C-S系统过电压保护方式
3)TT系统过电压保护方式
综上所述可见,在防雷保护设计中,总的防雷原则是采用三级保护:1、将绝大部分雷电流直接引入地下基础接地装置泄散;2、阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压;3、限制被保护设备上浪涌过电压幅值(过电压保护)。这三道防线,缺一不可,相互配合,各行其责。目前通常作法是以下三点:
1)建立联合共用接地系统,形成等电位防雷体系
将建筑物的基础钢筋(包括桩基、承台、底板、地梁等),梁柱钢筋,金属框架,建筑物防雷引下线等连接起来,形成闭合良好的法拉第笼式接地,将建筑物各部分的接地(包括交流工作地,安全保护地,直流工作地,防雷接地)与建筑物法拉第笼良好连接,从而避免各接地线之间存在电位差,以消除感应过电压产生。
2)电源系统防雷
以建筑物为一个供电单元,应在供电线路的各部位(防雷区交接处)逐级安装电涌保护器,以消除雷击过电压。
3)等电位联结系统
国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(局部修订条文)明确规定,各防雷区交接处,必须进行等电位联结;尤其建筑物内的计算机房等弱电机房,遭受直击雷的可能性比较小,所以在此处除采取电涌保护器进行感应雷防护外,还应采用等电位联结方式来进行防雷保护,本文不再叙述。
作为电气设计人员都非常清楚,建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容,但对建筑物的安全使用,电气设备的正常运行有着至关重要的作用,所以还有待于各位电气设计人员作进一步的研究与探讨;同时必须严格按照国家规范,善为谋划,精心设计。本文仅此设计作了一点粗浅的探讨,所以文中不足之处,望同行不吝赐教。
参考文献
1、国家标准建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年版)北京中国计划出版社2001
关键词:防雷 图审 问题
中图分类号:$42 文献标识码:A 文章编号:1007-3973(2010)011-091-02
新(改)建建筑物防雷设计图纸的审核是一项技术性较强的基础工作,也是防雷减灾工作的重要环节之一。防雷设计图纸审核是否全面。结论是否科学、正确,将直接影响防雷工程的施工质量。在近年防雷图纸的审核工作中发现很多设计人员对现行规范掌握了解不够,在施工图纸设计中常出现各种各样的问题,给建筑物防雷工程留下了安全隐患,现就防雷设计图纸审核中若干问题进行分析探讨。
1 设计依据的引用
设计依据作为防雷设计图纸的指导思想,在防雷项目设计图纸中必须首先确定,因为不同的设计依据将决定不同的设计思路与方法。如果使用了旧的、过时的、不匹配的设计依据,将导致整个防雷图纸设计内容的偏差。从防雷的角度出发,我们引用的依据应是《建筑物防雷设计规范))GB50057-94(2000年版)。目前很多设计人员引用《民用建筑电气设计规范》的有关条款来进行防雷设计,应加以更正,后者很多防雷设计理念与前者相矛盾。还有些设计人员未在《建筑物防雷设计依据))GB50057-94后注明为2000年版,而2000版中增补的第六章为建筑物防雷击电磁脉冲的设计提供了必要参考。
另外建筑物中若有信息系统的防雷设计,那么还应在设计依据中引用《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004,且其中的防雷设计应满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求。其它相关的设计依据还有《智能建筑设计规范))GB50314,-2000;《石油库设计规范》GB50074-2002《汽车加油加气站设计与施工规范》GB50156-2002:《电子计算机机房设计规范》GB50174,1993及雷电电磁脉冲的防护系列规范等。
2 防雷类别的划分
防雷类别的划分依据首先是重要性,其次是使用性质,第三是预计发生雷电事故的可能性和后果,最后是按建筑物年预计雷击次数的计算值来确定。设计人员经常只直接写出建筑物的防雷类别,而未对其划分依据作出说明。如果是按照年预计雷击次数值来确定的,还应标明计算时所用的年平均雷暴日数和建筑物等效面积。对于一些人员密集的公共建筑物(如集会、展览、博览、体育、商业、影剧院、医院、学校等)年预计雷击次数大于0.06次,a的应划为第二类防雷建筑物,小于或等于0.06次,a的应划为第三类防雷建筑物。另外参照GB50057第6.1.3条在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下,当该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其它建筑物或物体的保护范围内时,宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施。
3 雷电防护等级的划分
不同雷电防护等级的信息系统防雷设计有不同的要求,而大多数设计图纸中并未对信息系统的雷电防护等级进行划分,只是笼统地对信息系统的防雷进行设计,缺乏针对性,防雷效果亦不好。因此信息系统的防雷设计首先应确定其雷电防护等级,可根据建筑物电子信息系统雷击风险评估确定或根据建筑物电子信息系统的重要性和使用性质确定。
4 防雷图纸的类型
很多设计人员只提供了设计说明、低压配电系统图、屋顶防雷平面图,甚至连基础接地平面图都没有设计,而仅仅以上这些图纸是不能够完全体现所有的防雷设计内容的,还应设计相应的防雷接地系统图、均压环设置平面图及立面图、等电位连接平面图及立面图、等电位连接预留件图、弱电系统配置图、强、弱电系统电涌保护器配置图及其参数等。
5 图纸中防雷内容的设计
(1)避雷带建议明敷,不宜暗敷,且不同的女儿墙宽度要求避雷带的支撑高度是不同的,不能笼统地要求避雷带的支撑高度为lOcm或15cm,因为避雷带支撑高度与女儿墙宽之间关系极其密切。近年来发生多起女儿墙遭受直接雷击,造成石块坠落,砸伤地面物体的雷灾示例,其原因即避雷带暗敷或避雷带支撑架高度不够,无法完全保护到女儿墙。
(2)屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器,并和屋面防雷装置相连。
(3)金属物体可不装接闪器,但应和屋面防雷装置相连。
(4)当利用建筑物的基础内钢筋网作为接地体时,在周围地面以下距地面不小于0.5米,每根引下线所连接的钢筋表面积总和为:
第二类防雷建筑物应
第三防雷建筑物应
(5)当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时,宜将其接地装置互相连接。
(6)电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时,配电线路必须采用TN-S系统的接地方式(GB50343-2004第5.4.1第2条),但现在很多设计仍采用TN-C-S系统的接地方式。
(7)在TN系统中,PE或PEN线应与防雷装置连接,引入各楼层的PE线应采用局部等电位连接方式重复接地。
(8)低压配电间、配电箱、卫生间(淋浴间)、弱电设备机房、电梯机房、电气竖井等宜在一些合适的地方预埋连接板,做局部等电位连接及接地用。
(9)所有进入建筑物的外来导电物均应在LPZOA或LPZOB与LPZl区的界面处做等电位连接。当金属管道从不同地点进入时,宜设若干等电位连接排,并应将其就近连到环形接地体,内部环形导体或此类钢筋上。
(10)弱电线缆敷设时与防雷引下线、保护地线、电力电缆和电气设备的净距应符合GB50343-2004规范第5.3.3条的规定。且通信线缆的布放应尽量集中在建筑物的中部,通讯缆线槽布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁:设计时,应尽可能位于建筑物立柱或横梁较远的位置。在综合布线时,不仅要以合适的路径敷设线缆,对弱电系统的电缆宣采用屏蔽电缆或穿金属管线敷设(不宜穿PVC管),屏蔽层和金属管应有良好接地,这将对线路起到很好的屏蔽效果,可减小雷电流通过对电视线缆、通信线缆、控制信号电缆等线缆的感应造成系统的不正常运行。
(11)低压电源系统、弱电系统的信号、视频及控制部分应设计多级电涌保护器(SPD),且应根据雷电防护等级的规定在各防雷区的交界处设置,并应标明电涌保护器的技术参数,如波形、最大放电电流、标称放电电流、残压、额定电压、最大持续运行电压、信号传输频率等。而不是简单地按照线路的走向来确定第一、二、三级电涌保护器。例如很多处于屋面的信息系统设备虽然在线路走向上属于末端设备,但在电涌保护器的选择上却应根据其所处的防雷区来确定,往往应选择第一或第二级电涌保护器。
关键词:建筑物; 防雷设计; 审核 ;问题
中图分类号:TU2 文献标识码:A
建筑物的防雷设计技术审核是指,在建筑物安装防雷设备之前,通过图纸的形式将其安装过程所呈现出来,并交由专人对其进行审核,以确保其防雷设备的设计技术符合规范要求,能够正确的安装使用。由于建筑物防雷设计的技术审核要对大量的图纸进行分析,以致使审核过程比较繁琐,小细节上的忽略就可能造成巨大的经济损失,所以不仅要加强对设计审核的监控,还要对审核人员的工作素质有所要求。
一、防雷设计技术的审核
(一)对防雷类别审核
我们在审核中需要根据建筑物的使用性质、重要性及发生雷电事故的后果,按各项要求进行分类。首先要审核的是设计图纸中防雷的类别划分的正确与否。只有根据正确的防雷分类,才可以实行正确的防雷设计。
(二)引下线设计的审核
审核引下线的布置及规格等与规范的要求是否相符。审核出一类防雷建筑物是否每间隔12m的距离设置了一套引下线;二类防雷建筑物是否每间隔18m的距离设置了一套引下线;三类防雷建筑是否每间隔25m的距离设置了一套引下线。还需要评估出引下线与其它金属线管及人行道间的距离有没有达到防止高电位反击及防止跨步电压的要求。
在审核中应该尽量的利用建筑物上的混凝土柱内的对角主筋作为引下线。建筑物上的钢柱、竖直消防梯等金属类的构件也可以作为引下线,但是应注意的是各部件之间都要连接上电气通路并且与接地装置和接闪器装置相连接。
部分的设计图纸对建筑物的屋面并没有明确的进行突出部分的设计引下线以及给雷电流有最短的路径进行泄流入地。这些都是不符合要求的,在审核中必须提出。作者近几年在工作中发现,部分设计院在防雷的设计中并没有利用基础内钢筋作为接地的装置,而是另外采取人工接地体的方式。这样则会增加人力、财力、工程量,并且人工接地体的使用时间没有基础钢筋接地装置使用的时间长。应该在审核工作中明确的提出意见,进而做到技术先进、经济合理、安全可靠。
(三)天面接闪器设计的审核
在天面接闪器设计的审核中,需要对一类防雷建筑物的屋面进行审核是否每间隔6m×4m或5m×5m面积设置了一套防止直击雷的避雷装置,并且需要审核出在建筑物的屋脊、檐角、屋角等容易受到雷击的部分都需要设置一套防直雷的避雷带装置;在审核三类防雷建筑物时屋面需要每间隔20m×20m或24m×16m面积设置一套防直击雷的装置,并且在建筑物的屋角、檐角等容易受到雷击的部位分别设置一套避雷带与避雷针组合的接闪器装置。
(四)防侧击雷设计的审核
在审核一类防雷建筑物时,建筑物的高度在30m下的是否每间隔12m沿着建筑物四周每间隔12m水平都设置了均压环一套,建筑物在30m上的是否每间隔6m沿着建筑物四周每间隔12m水平设置了均压环一套,高度在30m上的外墙玻璃幕墙、金属栏杆、铝合金门窗等都应该与防侧击雷装置相连接。审核二类防雷建筑物的高度在45m上是否每间隔10m沿着建筑物的四周每间隔18m水平设置均压环一套,建筑物高度在45m上的外墙玻璃幕墙、金属栏杆、铝合金窗户等都应该与防侧击雷装置相连接。审核三类防雷建筑物时高度在60m上的是否每间隔10m沿着建筑物四周每间隔25m水平设置均压环一套,高度在60m上的是否每间隔10m沿着建筑物四周每间隔25m水平设置均压环一套,高度在60m以上的外墙玻璃幕墙、金属栏杆、铝合金门窗等都应该与防侧击雷装置相连接。
(五)电源防雷电波侵入的审核
审核变压器的低压、高压配电柜、单元及楼层的配电箱、建筑物总配电箱及用户的配电箱等有关的电源系统有没有采取防雷电波接地和侵入措施,审核电源线缆埋入地下的长度、屏蔽管的接地情况。进出建筑物的金属线、电缆应该在进出处与建筑物的防雷接地装置相连接,并且在进出口处的线缆金属套管和外皮与电气设备相连接。对于有图纸参考的防雷产品材料,还应该审核防雷产品材料的测试报告、合格证等等是否符合法律的规定。
二、防雷设计审核对审核人员的要求
(一)熟练掌握防雷技术及专业知识
作为一名设计审核人员,首先必须要熟练的掌握雷电的放电机制、基本原理、雷电的选择与破环途径、外部防雷的设置要求和计算方法、雷电的避雷原理、常见受害物的冲击能力等等,必须系统认真的学习《建筑物防雷设计规范》2000年版本、《智能建筑设计标准》、《民用建筑电气设计规范》、《石油库设计规范》等有关的技术规范。
(二)熟悉相关的法律法规知识
作为一名合格的设计审核工作人员首先在了解《中华人民共和国气象法》、《防雷减灾管理办法》等相关的法律法规外,还应该了解有关的法律知识,例如《中华人民共和国行政诉讼法》等。
(三)具有事业心和良好的职业道德
防雷装置的设计审核是防雷减灾和防雷工程建筑中的一项重要工作。在认真做好审核工作的同时,也需要结合防雷装置的竣工验收、常规坚持、施工监督及防雷安全知识宣传等每一个环节,只有这样才会更有效的保护我们生活中的建筑物及内部人员的生命安全和财产安全,预防及减少雷电灾害,做好防雷减灾的工作。审核工作人员在工作中必须要有清晰的头脑,不被任何因素所影响,保持一个好的心态、好的事业心、较强的原则性和责任心。工作中要时刻坚持以安全为前提,以事实为工作依据,以法律为工作准绳。在工作中做到公正客观、不谋私利、不徇私情。
总结:
综上所述,在建筑物防雷设计的审核过程中,审核人员需要对建筑物的设计性能进行充分的了解,并在此基础上,严格按照业内相关规范对建筑物防雷设计进行审核,从而使防雷设备最大限度的发挥其作用。与此同时,设备的设计人员应对建筑物当地的气候有充分的了解,并根据其地区的雷电风险报告,设计出能够适用于当地的防雷设施装置,以减少和避免雷电灾害事故再次出现在我们的生活当中。
参考文献
[1]周圣军.建筑物自然接地体设计常见问题与防雷设计[J].低压电器,2009,(16).
[2]覃宽泽,陈华宣.新建建筑物防雷设计技术评价应注意的问题[J].气象研究与应用,2010,32(2).
[3]关俊华.雷电对建筑物内电磁环境的影响[A].第28届中国气象学年会――Sl3雷电物理、监测预警和防护[c].2011.
[4]刘军,杨新.建筑物防雷工程设计中存在的问题分析与对策[J].中国科技信息,2009(10):109-111.
关键词: 超高层建筑; 防雷;设计
Abstract: the rapid development of the construction industry, more and more super-tall buildings appeared in major cities. Tall building because of its high floor, the function is complex, protection requirements higher characteristic, the lightning protection design plays a significant role. This paper summarizes the domestic tall building lightning protection examples, briefly discusses the key points of the design of the lightning protection.
Keywords: tall building; Lightning protection; design
中图分类号:TU97文献标识码: A 文章编号:
1 超高层建筑防雷设计概述
我国《民用建筑设计通则》(GB50352—2005)规定:当建筑高度高于100m时,不论住宅及公共建筑均为超高层建筑。信息技术的快速发展让超高层建筑物内的计算机等电子设备增多,而这些设备灵敏度高、耐压低,受雷电电磁脉冲影响大,雷击将对其产生不对程度的影响。超高层建筑的防雷设计也越来越得到人们的重视。
雷电对于建筑屋的作用主要体现在两个方面:第一是直击产生的热效应和电动力;第二则是雷电流带来的静电感应、电磁感应及雷电波侵入。这样就使建筑防雷设计分为两个方面:一是针对与前者的外部防雷;二是针对与后者的建筑内部防雷。
一般来说,《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-2010)对于建筑物防雷设计提供了有关的依据,主要分为三类建筑物,其防雷设计规范各异,本文不再赘述。在防雷设计规范中,我们可以知道防雷设计的实现关键在于防雷装置,规范也对其防雷材料的选择做了相应的规定,一般是利用建筑物本身存在的钢材。超高层建筑往往会被划分至第二类防雷建筑物,其一般防雷如规范所示包括设置接闪器、引下线和接地设备来防直击和侧击,以及防止雷电效益两个方面。然而,超高层建筑的形式各异,防雷设计规范并未涉及全部情况,当规范未涉及时,应根据实际情况做特殊保护处理。
2 超高层建筑防雷设计要点
一般,超高层建筑防雷设计主要分为建筑外部防雷和内部防雷两个方面。
2.1外部防雷
如前文所述,针对防直击、侧击雷产生的热效应和电动力作用而进行的外部防雷设计,其主要的防雷装置为接闪器、引下线和接地装置三个方面。
(1)接闪器。接闪器主要有避雷针、避雷带和避雷网。避雷针通过将雷电引向自己,从而达到了对保护对象免遭直击的效果,宜采用短针多针保护。避雷针的局限性就在于其高度增加,雷击概率增越大。此时,可利用避雷带、避雷网来进行放雷设计。一般来说,在屋面或者易受雷击部位设置的避雷针或避雷带,网格尺寸不大于10m x 10m(或是12 x 8m)。避雷带一般用的直径不小于6mm的圆钢,或是不小于24mm×4mm的扁钢,其可直接利用结构刚接焊接,或是暗设表面抹灰层内。此外超高层建筑屋接闪器应考虑屋顶存在的特殊设备在其保护范围。
(2)引下线。引下线连接了避雷设备和接地装置,从而形成了电流通路。它一般利用柱主筋或是剪力墙钢筋。实际设计工作中,其数量和布置对分流效果有着明显的影响,一般沿建筑物四周对称设置,其间距和数量应符合规范要求,规范规定第2类防雷建筑,引下线一般不少于2根,间距不超过18m。理论上,应尽可能减小线上的电流,所以可通过增加数量,适当减小间距来达到这一效果。然而,超高层建筑引下线很长,雷电感应强烈,需要按一定距离设置均压环,并做好连接。此外,引下线应符合基本的机械强度、耐腐蚀、热稳定等要求,设计工作也应考虑施工存在的问题。
(3)接地装置。一般有接地体和接地线。按规范规定,建筑物高于45米,45米以上建筑让防雷装置与金属外墙向连,同时应将自然接地体作为接地装置.但是基础内钢筋作为接地装置有一定的条件,要求基础采用硅酸盐水泥,采用无防腐层或沥青防腐层的基础,同时其周围土壤的含水量至少达到4%。
2.2内部防雷
建筑内部为了防止雷电流带来的感应作用及雷电波的侵入而设置的防雷措施一般有等电位联结、屏蔽等措施。
(1)等电位联结。利用导线或过电压保护器,将防雷装置、金属装置、外来导体、电气装置等连接。只有保证这一通路处于相同电位,建筑物内部才不会产生危险的接触电压。因此,实际的建筑物内斗预埋了雨防雷导体相连的等电位连接板,其实际的设置要求也严格参照规范进行设计。一般来说等电位联结分为总等电位联结、局部等电位联结及辅助等电位联结三种。总电位联结作用的范围是建筑物全体,局部等电位联结则是针对于部分范围将各可导电部分连通,两种都能降低危险电压的危害。
(2)屏蔽。屏蔽能有效达到防雷电电磁干扰的效果。屏蔽措施的有效性与以下几个方面相关:仪器金属外壳;防过电压;等电位联结;接地措施等。电气线路的主干线应远离引下线柱筋,应保证穿线钢管线槽与接地母线和等电位联结板连接完好。超高层建筑物内应通过各种措施和有效的设计形成一个总体的等电位,形成一个“法拉第笼”,这样才能更好的防止电磁作用对其用超高层建筑的影响。
国内的相关工作者对于超高层建筑的防雷设计有着不少的工程实例,例如广州电视塔项目、青岛万邦中心、山东商业大厦、青岛开发区国贸中心等等,在这些工程实例中,超高层建筑防雷设计针对于超高层建筑存在的某些特殊结构例如停机坪,不仅考虑了这些特殊结构对于防雷设计工作的影响,并结合规范规定的设计要求和实际情况,设计人员也做了许多创造性的分析和尝试,为超高层建筑的防雷设计提供了宝贵的工程经验。
结语
超高层建筑物防雷设计是一项系统性设计工作,占有重要的地位。相关工作者应总结实际经验,综合考虑雷击对于超高层建筑的危害特点、途径,有针对性的设置准确的防雷措施,这样才能确保超高层建筑物的安全性。
参考文献:
[1] 韩松柏.超高层建筑的防雷设计[J].电气应用,2008,27(7).
[2] 林艳,陈潇,成明.超高层建筑物综合防雷技术应用——以广州新电视塔项目为例[J].科技与生活,2010(18).
[3] 陈莹,庄钧.超高层建筑防雷接地设计探讨[J].建筑电气,2010,29(z1).
【关健词】建筑;防雷设计;图纸审核;危害;防护效果;把握的问题
引言
从近年来建筑图纸审核结果看还存在着设计不够专业、不够规范及不够系统等问题,设计者往往采用针与带的组合来保护建筑物及天面上的设施,忽视了用主钢筋(作为引下线和“法拉第笼”)来防护直击雷和对信息系统的屏蔽;在实际检测工作中也进一步证实,造成建筑物防雷先天不足的主要因素是设计者往往只重视了建筑物自身防雷的设计,即防直(侧)击雷的设计,对建筑物内部设备的防雷尤其是对信息系统的屏蔽防护方面考虑不够全面;尤其是对近几年一些雷电灾害的分析结果看,产生雷害的主要原因是无防雷设计或设计不当,最多的是设计者仅对建筑物作了防直击雷处理,而没有考虑防感应雷措施。资料表明,在每年所发生的雷击事故中,感应雷击事故占所有雷击事故的80%,75%以上的雷灾事故是从低压架空线路、架空信息线路侵入的高电位造成的[1]。所以,探讨和研究建筑物防感应雷的图纸设计是非常必要的。
1 防雷设计不当危害更大
1.1 避雷针安装不当会加大雷电的危害
有人认为建筑物安装了避雷针后,建筑物及建筑物内的电器设备和人便不会遭受雷击,这种认识是不正确的。避雷针是金属体,它是把雷电引向自身来保护其他对象免遭直接雷击的,也就是说避雷针的保护是靠“引火烧身”来实现的。但在这“引火烧身”的过程中会产生感应雷、增加雷击概率和地电位反击[2]。这就需要在防雷图纸设计时根据《建筑物防雷设计规范》计算好避雷针的安装位置、安装高度、引下线位置等。
1.2 引下线数量设置不当会起不到防雷作用
假如有1幢二类防雷建筑物,楼天面及四周利用建筑物结构钢筋形成一个格栅屏蔽网。如果附近100m处发生雷击(I为150kA;T为10/350μs)时,我们分别以15根引下线和5根引下线来分析屏蔽网内网外的雷电电磁感应强度的大小及在屏蔽网内信息系统距墙的安全距离。当设有15根引下线时,根据关磁场强度衰减计算方法[3]可以计算出屏蔽网外电磁感应强度B=2.988Gs >2.4Gs, 屏蔽网内的电磁感应强度B =0.46Gs
当只有5根引下线时,由通电直导线的磁场分布计算公式可以计算出距引下线距离为1m处的雷电电磁感应强度B=60Gs。因为只有当B
1.3 缺少感应雷的防护措施会引发严重雷害
我们知道,当闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中就会产生电流,这种现象叫电磁感应现象。由于雷电电流迅速变化,在其周围空间产生瞬变的强电磁场,使附近导体上感应出很高的电动势。当建筑物进出各保护区的电缆、金属管道、电线、电话线、闭路电视线等未安装过电压保护装置或未进行良好接地,雷电感应引起的电磁能量就不能及时泄入地下,就会产生放电火花,破坏电器设备,甚至引起火灾、爆炸或造成触电事故。
2 防雷图纸设计要重视防护效果的分析
2.1 防雷图纸设计要重视对建筑物防护效果的分析
防雷图纸设计前首先要根据建筑物的防雷分类方法[4],对建筑物防雷的分类做出正确判断,再根据有关防雷设计规范[3-4]的具体要求,对接闪器的用材规格、设置位置、安装方法、保护范围,对引下线的用材、位置、间距,以及对接地装置的规格尺寸、埋设深度、接地电阻、接地体间距和是否共用接地等做出分析和规定,然后再对防雷设计方案进行论证分析,看直击雷防护措施是否到位,侧击雷防护措施是否完善,防感应雷及电磁脉冲措施是否合理。
2.2 防雷图纸设计要重视对建筑物内设备防护效果的分析
根据防雷设计规范[3-4]的对建筑物内防感应雷及电磁脉冲措施做出分析和规划,对接地形式、屏蔽措施、等电位连接、电涌保护器的设置级数、屏蔽层的安全距离、接地电阻的阻值提出建议和具体要求,然后对此做出防护效果分析。
2.3 防雷图纸设计要重视对建筑物内人员安全效果的分析
随着人们生活水平的提高,放置室内的电器设施越来越多。设备外露金属导体因雷击发生时,在不同的导体上会产生电位差,当人体靠近时很容易对人员产生伤害。所以,要严格按照规范要求,对室内插座、金属门窗、进出线路、出入管道和电器设备的等电位联结做出规划和效果分析。
3 建筑物防雷图纸设计应把握的问题
3.1 屏蔽和综合布线
感应雷击看起来很神秘,似乎无孔不入,阻止它的有效手段就是屏蔽[7]。要利用钢筋混凝土结构内的顶板、地板、墙面、梁柱以及建筑物墙体中的钢筋并金属门窗,通通联结起来使它们构成一个六面体的网笼,即法拉第笼式避雷网,使其达到屏蔽的目的。此外,所有的线路都要穿金属管保护或选用双层屏蔽电缆及同轴电缆,并将金属管和屏蔽层两端可靠接地。
由于雷电流是由建筑物外墙四周柱子内的钢筋接地的,因而外墙处的电流密度大,其周围的磁场强,所以建筑物内的所有电子设备的交流电源线、通信线、数据传输线的主干线不应该在靠近外墙处敷设,最好作优化设计并架设在大楼的中心部位。
3.2 等电位联结和共用接地装置
在防雷装置的设置上人们往往比较注意外部防雷装置和内部的电涌保护,容易忽视等电位连接和共用接地在雷电防护的重要作用[8-9]。根据IEC标准,建筑物内的各个电器系统通常只能共用一个接地系统。采用独立接地,虽然可使各系统之间不会造成互相干扰,但是当发生雷击的时候,各系统的接地就会出现不同的电位,产生电位差,使电子设备因这瞬间的高位差而被击穿。而等电位连接的目的,在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差,防止雷电反击。所以应把建筑物内及附近的所有金属管道、电缆金属屏蔽层、电力系统接地线、防雷接地线以及金属地板框架、设施管路、金属门窗等统一用电气连接的方法连接起来,使整座建筑物空间成为一个良好的等电位体[8],并以最短的线路连到最近的等电位连接带上。采用等电位连接和共用接地系统后,可使讯号接地不形成闭合回路,共模型态的杂讯不易产生,同时可消除静电和电场的干扰,不易受磁场干扰。
4 结语
【关键词】防雷装置;图纸审核;防雷工程
一、引言
建筑物防雷图纸的审核是一项技术性较强的基础工作,也是防雷减灾工作的重要环节之一。城市中的高层建筑物不断增加,建筑物及内部设备对防雷安全的要求也越来越高,做好防雷图纸的技术审核工作就显得尤为重要,防雷图纸审核是否全面,结论是否科学、正确,将直接影响到防雷工程的施工质量。在施工图纸设计中常出现各种各样的问题,给建筑物防雷工程留下了安全隐患。现就防雷图纸审核中应该注意的几个方面进行分析探讨。
二、防雷图纸设计依据的引用
1.防雷图纸的提供
建设单位应该提供建筑物的电气设计说明、低压配电系统图、屋顶防雷平面图,基础接地平面图等,同时还要提供均压环设置平面图及立面图、等电位连接平面图及立面图、等电位连接预留件图、弱电系统配置图、强(弱)电系统电涌保护器配置图及其参数等。
有些大工程,由于分管的人多或其它原因,有时提供的图纸只是该工程的一部分,可能就会影响防雷图审工作的准确判断,特别是高层、人员密集型、重要场所等建筑,一定要求建设单位提供的图纸齐全。
2.防雷图纸设计依据
防雷设计依据作为防雷设计图纸的指导思想,如果使用了旧的、过时的、不匹配的设计依据,将导致整个防雷图纸设计内容的偏差。从防雷的角度出发,我们目前引用的依据应该是《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010,但很多设计人员还在引用《民用建筑电气设计规范》中的有关条款来进行防雷设计,另外建筑物中若有信息系统的防雷设计,那么还应在设计依据中引用《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004,且其中的防雷设计应满足雷电防护分区、分级确定的防雷等级要求。
防雷类别的划分正确如否是防雷设计的关键。很多图纸设计者根据主观想象预测建筑防雷类别,然后在图纸电气说明中随便填入一个年预计雷击次数,所以经常出现一批图纸中,不论建筑规格,年预计雷击次数均为一个固定值的现象。我们在防雷图纸审核时,一定要结合建筑物重要性,内外结构、周围的地理环境和建筑内各部位的电气、电子信息设备设置等情况,严格计算出实际的年预计雷击次数,推算出科学的防雷类别。
三、外部防雷装置设计
1.接闪器
现在建筑物接闪器部分的设计基本都是很规范的,多数采用明敷接闪带,使用的材料也能满足规范的要求。但是要注意接闪带暗敷在女儿墙中的情况,不同的女儿墙宽度要求避雷带的支撑高度是不同的,接闪带支撑架如果高度不够,可能无法完全保护到女儿墙,当女儿墙遭受直接雷击时,会造成石块坠落,砸伤地面物体或人员的现象。突出屋面的金属物可不安装接闪器,但一定要与屋面接闪装置相连接。不同类别的建筑物,屋面防雷网格的尺寸有不同的要求,在图审时一定要注意:一类防雷网格不大于5m×5m或6m×4m;二类防雷网格不大于10m×10m或12m×8m;三类防雷网格不大于20m×20m或24m×16m。
2.引下线
现行的建筑物引下线设计,多利用柱筋作为防雷接地引下线,柱筋的线径一般要求在12mm以上。在审核时要注意引下线布局设计是否合理,包括引下线条数、间隔、位置,四角及拐角处有无设置引下线,对引下线的设计审核比较简单。
3.接地装置
现在建筑物大多数利用基础作自然接地体,审核是应注意桩利用率、钢筋利用情况、接地电阻、基础网格与天面网格布置是否相符合。如果是人工接地体则审核时应注意接地体的形式、接地电阻、安全距离。当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时,宜将其接地装置互相连接。
四、内部防雷装置设计
为确保建筑物内微电子设备安全正常运行,对防雷击电磁脉冲的防护特别重要,现代防雷保护不仅要保护建筑物,还要做好对建筑物内部的微电子设备的防雷保护。
内部防雷装置包括等电位连接、屏蔽设施、浪涌保护器(SPD)以及合理布线和良好接地等措施。
1.电磁屏蔽
对于建筑物的屏蔽可利用建筑物的延伸金属部件(如金属屋顶和立面、混凝土中的钢筋、墙中的金属板网、格栅、金属支撑结构和管道等)通过其网格化的互连,构成建筑物的法拉第笼,形成有效的电磁屏蔽,屏蔽对建筑物内部的分流和均压都能够达到良好的效果。
对弱电系统的电缆宜采用屏蔽电缆或穿金属管线敷设(不宜穿PVC管),屏蔽层和金属管应有良好接地,这将对线路起到很好的屏蔽效果,可减小雷电流通过对电视线缆、通信线缆、控制信号电缆等线缆的感应造成系统的不正常运行。
2.等电位连接
等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属与各系统之间的电位差。所以进入建筑物的外来导电物均应在LPZOA或LPZOB与LPZ1区的界面处做等电位连接。当金属管道从不同地点进入时,宜设若干等电位连接排,并应将其就近连到环形接地体,内部环形导体或此类钢筋上。建筑物内所以的电梯轨道、大尺寸的内部导电物,其等电位连接应以最短的路径连到最近的等电位连接带或其地已做了等电位连接的金属物体,各导电物体之间宜附加多次互相连接。
3.浪涌保护器
低压电源系统、弱电系统的信号、视频及控制部分应设计多级电涌保护器(SPD),SPD安装位置、型号、数量等是否符合要求。特别要根据建筑物雷电防护等级的规定在各防雷区的交界处设置,并应标明电涌保护器的技术参数。而不是简单地按照线路的走向来确定第一、二、三级电涌保护器。例如很多处于屋面的信息系统设备虽然在线路走向上属于末端设备,但在电涌保护器的选择上却应根据其所处的防雷区来确定,往往应选择第一或第二。
4.供电系统
电子信息系统设备由TN交流配电系统供电时,配电线路必须采用TN-S系统的接地方式(GB50343-2004第5.4.1第2条),但现在很多设计仍采用TN-C-S系统的接地方式。
在TN系统中,PE或PEN线应与防雷装置连接,引入各楼层的PE线应采用局部等电位连接方式重复接地。
五、结语
防雷图纸审核工作是一项综合技术性工作。可能有些设计人员对现行规范更新掌握了解的不够及时,在施工图纸设计中常出现与现行规范相矛盾的地方,给建筑物防雷工程留下了安全隐患。就防雷工程,防雷图纸是指导施工的重要依据,特别是重要建筑物的防雷工程,这就对建筑物防雷工程设计图纸审核工作提出了更高要求。对图纸审核中发现的问题一定要与建设方及时沟通,或直接发图纸修改建议书,确保在工程没有建设开始前图纸审核中发现的问题得到解决。
参考文献
[1]程琳,钱美,袁湘玲.防雷设计图审中若干问题的探讨[J].科协论坛(下),2010(11):91-92.
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[3]GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷设计规范[S].2004.
[4]GB/T 21714.1-2008雷电防护,第1部分:总则[S].2008.
[5]GB/T 21714.4-2008雷电防护,第4部分:建筑物内电气和电子系统[S].2008.
【关键词】建筑物防雷 避雷器 安全性
引言:雷电是自然界中的一种具有极大破坏性的自然现象,我国每年因雷电造成的人员伤亡和经济损失数额巨大,为了减灾防灾,防雷工作成为我国各级气象部门的重要职责。本文主要讨论建筑物防雷施工问题,由于现代化建筑物的施工越来越智能化和高层化,且大部分施工都是高空露天作业,易使雷电以直击雷、雷电波及感应雷等多种形式入侵攻击,为了增强建筑物防雷施工的安全性,我们常见的防雷工程项目包括桩基础的焊接、柱筋引下线通长焊接及均压环、避雷网、避雷针、避雷器安装等,一直伴随着建设施工全过程。由于建筑物防雷施工的环节较为复杂,且施工工期较长,施工项目易受设计、材料、机械、地质、水文、施工工艺、等多方面因素影响,在施工过程中易出现各种不安定因素,影响施工的安全性、规范性。如何避免和控制建筑物防雷施工中存在的种种问题,就必须要严格控制施工环节,才能保证整体施工工程质量。
1.建筑物防雷施工中常见问题
1.1施工材质问题
防雷装置一般由接闪器、引下线和接地几个部分组成,而在实际施工过程中,经常出现防雷装置的材质不符合标准要求,存在材质型号不符、质量差等不同程度问题。比如导电材质截面积尺寸偏小,若发生雷击,未能安全导电,存在雷击隐患;若使用的材料出现锈蚀等现象,会影响导电效果,尤其锈蚀出现在连接部位,将极大降低导电性能;另外部分单位存在使用螺纹管作为避雷装置的接地体,接地体与大地之间未能有效接触,不利于良好导电。
1.2防雷装置焊接问题
焊接是建筑物防雷施工中伴随全程的工艺,对施工防雷质量有决定性影响,一些工程为节约成本、减少施工时间,在焊接时我们常见的焊接质量问题表现为夹渣、漏焊、焊接不够饱满、焊接长度不够等,降低了结构防雷性能。比如地筋网作为接地体时,连接点出现漏焊、错焊情况,或焊接时电流过大将主筋焊融面积较大。搭接钢筋需要弯曲时,直接用焊机点焊加热再弯,结果导致钢筋被这段的可能。外引接地联接点或检测点预埋件出现漏设,尤其是建筑结构转换层,在构造柱内主钢筋调整时未做防雷引下线标记,导致出现引下线与钢筋错焊的现象。所有施工引下线到屋面时,出现部分引下线被留在女儿墙内,该部分引下线未与屋面避雷带做有效连接,降低了雷电流的泄流能力,极大降低了防雷安全性。
1.3接地系统存施工问题
接地是防雷施工的重要环节,接地施工中经常出现接地体埋设深度不够、未能按照图纸做好基础接地系统引出的电气预留或人工接地体直接敷设在基础坑底等多种问题。对于接地体的埋设深度要求最低为0.6米,若距离出入口或人行通道3米范围内则要求埋深大于1米。一般情况下使用地梁钢筋作为接地体时,若埋设较浅则不符合防雷要求,通常使用地梁底部钢筋做水平接地体。若是接地系统未按照图纸设计规范要求,会造成后期整改麻烦。根据《民用建筑电气设计规范》,直接将接地导体敷设在基础坑底与土壤接触时,长期受到土壤腐蚀,接地体出现破损或被压在下边,难以修复,应敷设在散水线外。
1.4设备连接问题
建筑物防雷施工中出现部分设备连接不当问题,比如设备的支线与干线之间未连接,或利用不合格材料对其连接,连接片之间接触不良,屋面的金属设备与防雷系统连接、线路终端设施未进行并联等情况,都使建筑物在防雷施工中存在各种安全隐患,降低建筑物防雷质量。
2.加强建筑物防雷施工对策
2.1严格审查设计图纸
设计图纸是建筑物施工的重要依据,因此要求我们施工人员首先要对建筑设计中的结构、设备的布置要有初步认识,熟悉电气图,对弱电系统中的智能化工程、计算机监控及信息通讯等特殊项目施工时,由于该部分在图纸中一般未明确标注,常以规范要求为施工标准进行预留预埋的,因此在施工时要注意对照强制性标准,规范施工。对于施工工艺不符合规范或使用防雷装置材料不合格等问题时,及时与相关单位沟通改进,并形成设计文件,以便执行及备案。另外建筑物的施工防雷设计图纸较多,在进行防雷图纸审核时,一定要严格对照建筑图、结构图、基础图等,避免出现错误施工问题。对于易出现施工问题的环节要加强监管,或适当起草书面意见,提醒施工单位执行。
2.2严控材料检验,保证焊接质量
防雷装置材质验收可较好确保装置的合格性,材料验收要做到首先验证材料三证,再看材料规格;最后检查施工中是否使用设计和规定的镀锌材料,确保材质过关。由于焊接是伴随建筑物防雷施工整个过程,若施工过程中,发现焊接时使用普通结构钢筋进行焊接,用普通钢材代替镀锌材料或用冷镀锌材质代替热镀锌材质时应及时纠正,避免出现不当焊接。另外可通过审核防雷施工队伍资质的办法,提高防雷施工规范性、安全性,确保防雷工程质量。
2.3规范性验收
验收是检验建筑物防雷施工的最后关键环节,直接决定建筑物防雷施工项目是否符合标准规范,达到防护需求。而做好规范性验收,应按照防雷工程进度及时做好隐蔽验收。对于人工接地、自然接地、避雷针及易忽视或重要的防雷项目,应在施工完成后及时进行接地电阻值测试,确认阻值是否符合设计要求。电涌保护器安装、管线布设、屏蔽和接地等施工措施是否符合防雷设计规范要求,认真核对其布设规格、数量级技术参数等是否符合设计要求,确保施工的各个环节与设计要求相符,保证防雷施工的完整性、安全性、规范性等。
3.结语
根据我国《建筑物防雷设计规范》规定,各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人的措施,因此我们要做好建筑物防雷施工布设。从上文我们了解建筑物施工防雷是一项综合性较强的工艺,防雷工程涉及到配电系统、通讯系统等多项工程,综合应用到接地、屏蔽、焊接等多种防护措施,对我们施工人员的专业技术上有一定要求,为了提高建筑防雷性能,还应加强施工方面的改进,尽量避免问题的发生,重视施工中各个细节部分,确保防雷的安全性,提高工程质量。
参考文献
[1] 余晓红 新建建设项目防雷工程施工过程中常见问题解析 2013-01
[2] 王成香 贾彬 建筑物防雷施工中的常见问题及质量控制对策 建筑工程技术与设计 2015-04
[3] 建筑物防雷工程施工常见问题
关键词:轻钢结构 防雷设计 接闪器 引下线 接地装置
随着时代的发展,现代建筑设计中采用轻钢结构类型日益增多,尤其是标志性建筑、公共建筑。轻钢结构承载力高,可以实现结构的大开间布置,构件截面小,与砼结构和砖混结构相比,自重比较轻,地基的处理比较容易。另外钢结构还有用料少、造价低、施工周期短,抗震能力优良,安全可靠,造型美观,结构稳定等优势,得到了广泛应用。但轻钢结构接闪器的选择、引下线及接地系统与传统的钢筋混凝土建筑均略有区别。2012年我有幸参与了一幢轻钢结构建筑物的工程设计与现场验收环节,现就轻钢结构建筑物防雷设计相关问题作一些粗浅的探讨。
一、工程概况
本轻钢结构建筑物共上下两层,工程建筑面积226.18m2,面积统计如下:
建筑使用年限为50年,建筑耐火等级:二级;屋面防水等级:Ⅲ级;抗震设防烈度:7.0度;结构类型:钢框架结构;根据雷电风险评估确定本工程防雷等级为三类防雷建筑物,电子信息系统防雷等级为D级,建筑物的防雷装置应满足防直击雷、防侧击雷、防雷电感应和防雷电波侵入。
二、防雷设计
1、接闪器
此工程根据设计屋面外板采用角驰Ⅲ760型卷边防水彩钢板,外板厚0.6mm,内板厚0.4mm,屋面内部采用150mm厚铝箔玻璃丝绵复合材料。这样夹有铝箔玻璃丝绵的双金属板可否直接作为接闪器呢?
《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)第5.2.7条中提到利用金属屋面作为接闪器需满足四个要求:其一,防雷实验室屋面彩钢板是每坡整板铺设,不做搭接;其二实验室只限于学员实训学习之用,不放置易燃物品,规范要求当利用钢板做接闪器时,厚度不应小于0.5mm,只要上层金属板的厚度满足此要求即可,因为直击雷只会将外板熔化穿孔,不会击到下层金属板,而且外板的熔化物受到内板的阻挡,不会滴落到内板下方,所使用的玻璃丝棉属A级建筑材料,导热系数为0.038?0.042,为非燃烧体,也符合此项规范要求;其三,规范注释中还提到“金属板应无绝缘被覆层”,而彩色涂层钢板无绝缘被覆层,而镀锌钢板更是良好的导体。所以,笔者认为《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)第5.2.7条的四个要求均得到满足。
综上所述,笔者认为此工程采用角驰Ⅲ760型卷边防水彩钢板完全可以作为接闪器使用。
2、引下线
此建筑物利用外墙钢柱作为引下线,结构柱顶外挑角钢与钢柱可靠焊接,钢柱与接地装置通过地脚螺栓紧固连接方式,构成由上而下的电气通路。另外通过利用4102A型接地电阻测试仪测得其钢柱引下线接地电阻为1.1Ω,符合规范对于三类防雷建筑冲击电阻值的要求。另外在建筑物四周暗敷设置均压环,均压环敷设两根Ф16以上的主筋通长焊接,绑扎形成,与钢柱可靠焊接,且与本层外墙上的所有金属窗、金属栏杆、金属构件、空调板预埋扁钢用Ф8的钢筋进行焊接,具体做法见O5D10―P25?30,均压环在外墙敷设标高为0.7m,3.0m,4.7m,7.0m。引下线上端与避雷带焊接,下端与接地极焊接。建筑物四角的外墙引下线在室外地面0.5m处设测试端子卡。凡突出屋面的金属构件、金属通风管均与避雷带可靠焊接,室外接地处凡焊接处均应刷沥青防腐。
3、接地装置
该建筑物的接地体采用的是由6个独立基础又称柱式基础接地体作为自然接地体。基础沟槽长为15m,宽为9m,深为2m,基础埋深在0.8?1.0m.。用蛙式打夯机夯实地基做好场地平整工作。基础采用钢筋混凝土独立基础与基础墙联合的基础形式,其优点既可以防止产生较大的不均匀沉降,同时可以增加抗弯刚度,将集中荷载较均匀地分散到整个地基平面上。同时在基础墙上方设置有地梁,地梁施工时,将地梁钢筋与钢柱进行可靠的电气连接,其焊接的搭接长度和焊接方法应参照圆钢与扁钢的焊接要求实施,地梁通过钢柱与独立基础相连,可有效的均衡泄放雷电流过程中,各独立基础间的电位。另外为了有效降低自然接地体的接地电阻,在此次施工过程中,从建筑物四周独立基础内利用镀锌扁钢外引至基础外距地面1m位置处,再利用不小于40X4mm的镀锌扁钢沿建筑物四周独立基础构成闭合环形人工接地体,按照图纸设计要求应在环形人工接地体的适当位置引出接地扁钢,接地扁钢在通过地梁时也应与地梁内钢筋进行连接,此接地扁钢可作为接地干线使用,为后面室内设置等电位接地端子板留出预留。
需要注意的是,轻钢结构建筑物在基础施工时需预埋地脚螺栓,加垫片后才能和钢柱相连。用≤250V的普通电压测量金属屋面板或金属屋架至地或固定柱子的地脚螺栓之间的电阻可能会很大或者是不通的,但在雷击条件下,即在高电压下,是很容易被击穿导通的。为了其更加安全可靠,施工时用φ10钢筋或圆钢将基础钢筋和接地螺栓可靠焊接,具体做法参见国家标准图集《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》(03D501-3)的17页。这样,从接闪器到引下线,再到接地装置,雷电流才具备完整的泄放通道。
4、结束语
综上所述,在钢结构防雷设计时,应充分利用钢结构自身的优势,利用其金属屋面作为接闪器、钢架中钢柱作为引下线,利用6个独立基础作为自然接地体,将防雷做到简单化、最优化。同时,也要考虑轻钢结构施工工艺是否能够满足防雷需要,确保人身和设备安全。
参考文献:
[1]《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)
[2]李英姿.《建筑电气》华中科技大学出版社
[3]《建筑物防雷设施安装》(99D501-2)