重慶建筑物室內(nèi)燃?xì)夤艿婪览准夹g(shù)淺析

重慶燃?xì)饧瘓F(tuán)有限責(zé)任公司 劉 薇

雷電災(zāi)害是聯(lián)合國(guó)“國(guó)際減災(zāi)十年”公布的最為嚴(yán)重的十種自然災(zāi)害之一，被中國(guó)電工委員會(huì)稱為“電子時(shí)代的一大公害”。重慶地區(qū)是我國(guó)的多雷暴地區(qū)之一，而城市燃?xì)獗旧砭哂幸兹家妆奈ｋU(xiǎn)性，又具有關(guān)系國(guó)計(jì)民生的公共安全性，因此城市燃?xì)獾睦纂姙?zāi)害防御工作也就顯得極其迫切和重要。

1 重慶雷暴日和雷擊大地密度

根據(jù)李家啟博士的論文《基于LLS的重慶地區(qū)雷電活動(dòng)規(guī)律及其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究》，可知重慶地區(qū)的雷電參數(shù)，見表1。

表1 重慶地區(qū)各區(qū)縣雷電日和雷擊大地密度參數(shù)

雷暴日是反映雷電活動(dòng)規(guī)律的重要參數(shù)，是雷電科學(xué)研究和防雷工程設(shè)計(jì)的主要參數(shù)指標(biāo)。雷擊大地密度為平均每年單位面積上的地閃次數(shù)，單位為:次/(km2·a)，它能精確地反映雷電活動(dòng)的頻度和強(qiáng)度，是國(guó)際上防雷設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)參數(shù)。這兩個(gè)指標(biāo)都是計(jì)算年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)的依據(jù)。

從表1可見，重慶的平均雷暴日和雷擊大地密度均高于全國(guó)平均水平，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50057—2010)建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)的計(jì)算公式:

式中:N—建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)，次/a；

k—校正系數(shù)，在一般情況下取1～2；

Ng—建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度，次/(km2·a)；

Ae—與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積，km2。

據(jù)此計(jì)算，重慶市大部分高層建筑均為第二類防雷建筑物。

2 雷電對(duì)燃?xì)夤艿赖挠绊?/h2>

雷電主要通過直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波入侵及雷電反擊等方式對(duì)建筑物及建筑設(shè)備產(chǎn)生危害。室內(nèi)燃?xì)夤艿雷鳛榻ㄖ飪?nèi)的附屬設(shè)備，如果沒有采取相應(yīng)措施，也會(huì)遭到雷擊損害。

重慶市從上世紀(jì)70年代初開始大規(guī)模使用天然氣，到2013年，在用燃?xì)鈶魯?shù)已經(jīng)突破500萬戶，從有記載的建筑物室內(nèi)燃?xì)夤艿赖膿岆U(xiǎn)事故中顯示有兩例燃?xì)夤艿腊l(fā)生雷擊事故:

1999年4月23日，重慶市永川區(qū)跳蹬河農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)商住樓發(fā)生燃?xì)夤艿览讚羰鹿省Ｔ摌翘烊粴怃撡|(zhì)管道敷設(shè)在屋面上，沒有采取防雷措施，導(dǎo)致遭受雷電直擊，雷電波入侵造成調(diào)壓箱爆炸，引發(fā)火災(zāi)。

2003年，重慶渝中區(qū)兩江麗景酒店天然氣管道遭雷擊，管道受熱發(fā)燙但未引起進(jìn)一步火災(zāi)。該酒店樓高26層，因樓頂小餐廳用氣，該燃?xì)夤こ滩捎煤癖诓讳P鋼管道外墻敷設(shè)，并垮越大樓女兒墻引入樓頂餐廳。

這兩例燃?xì)夤艿涝饫讚羰鹿示怯捎谌細(xì)夤艿牢丛诮ㄖ锓览妆Ｗo(hù)區(qū)域?qū)е轮睋衾滓l(fā)產(chǎn)生，因此，燃?xì)夤艿婪览椎闹饕O(shè)計(jì)思路首先應(yīng)將燃?xì)夤馨惭b在原有避雷裝置的保護(hù)范圍之內(nèi)，并將燃?xì)夤艿琅c防雷裝置進(jìn)行等電位連接，避免感應(yīng)雷和雷電波入侵。

3 重慶建筑物室內(nèi)燃?xì)夤艿婪览自O(shè)計(jì)的做法

建筑物室內(nèi)燃?xì)夤艿酪话悴捎贸龅孛? m處引入至室內(nèi)廚房、外走廊或與廚房相連的生活陽臺(tái)上，室內(nèi)立管主要采用鋼制管道焊接安裝方式。由于建筑物用氣位置和結(jié)構(gòu)的要求，燃?xì)庖牍芤部赡懿捎猛鈮Ψ笤O(shè)至建筑物裙樓引入塔樓居民住宅，也有一直沿大樓外墻敷設(shè)燃?xì)饬⒐芊謶粢氲那闆r；當(dāng)用氣場(chǎng)所在頂樓時(shí)或其他特殊情況下，也會(huì)將燃?xì)夤艿酪廖菝娣笤O(shè)。

由于歷史原因，重慶燃?xì)庑袠I(yè)主管部門為重慶市經(jīng)信委，建委及市政委和其他政府部門對(duì)燃?xì)庑袠I(yè)不做過多管理要求，因此重慶市燃?xì)夤艿腊惭b一般都滯后于建筑物土建安裝，建筑物防雷系統(tǒng)中也沒有為燃?xì)夤艿李A(yù)留等電位連接點(diǎn)；同時(shí)也由于燃?xì)庑袠I(yè)的特殊性，燃?xì)夤艿赖脑O(shè)計(jì)、安裝和驗(yàn)收都自成體系。因此，2011年以前的重慶建筑物室內(nèi)燃?xì)夤艿阑旧衔床扇》览状胧?/p>

4 相關(guān)規(guī)范對(duì)燃?xì)夤艿捞岢龅姆览滓?/h2>

由于雷電災(zāi)害的危害性，我國(guó)的相關(guān)規(guī)范對(duì)室內(nèi)燃?xì)夤艿赖姆览滓蔡岢隽瞬煌囊?

《城鎮(zhèn)燃?xì)庠O(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50028—2006)對(duì)燃?xì)夤艿赖姆览滓篌w現(xiàn)以下章節(jié):10.2.4條，在避雷保護(hù)以外的屋面上的燃?xì)夤艿篮透邔咏ㄖ赝鈮茉O(shè)的燃?xì)夤艿?，采用焊接鋼管或無縫鋼管時(shí)其壁厚均不得小于4 mm；10.8.5條，進(jìn)出建筑物的燃?xì)夤艿赖倪M(jìn)出口處，室外的屋面管、立管、放散管、引入管和燃?xì)庠O(shè)備等處均應(yīng)有防雷，防靜電接地設(shè)施；防雷接地設(shè)施的設(shè)計(jì)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50057—2010)4.3.7條第1款則規(guī)定了建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架等主要金屬物，應(yīng)就近接到防雷裝置或共用接地裝置上；4.3.9條第3款規(guī)定外墻內(nèi)、外豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端，應(yīng)與防雷裝置等電位連接。

中國(guó)氣象行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》(QX/T 109—2009)對(duì)室內(nèi)燃?xì)饬⒐芴岢隽烁咭螅皇且?guī)定燃?xì)饬⒐苊扛舨淮笥?2 m應(yīng)與建筑物防雷裝置可靠連接；二是規(guī)定建筑物外墻立管與用戶分支管相接時(shí)，應(yīng)設(shè)絕緣法蘭或鋼塑接頭；三是規(guī)定絕緣法蘭或鋼塑接頭兩端的管道應(yīng)分別接地。

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范愈加嚴(yán)格無疑會(huì)增加安全系數(shù)，于此同時(shí)也會(huì)增加大量的安裝成本和管理難度，是不是標(biāo)準(zhǔn)越嚴(yán)格效果就越好呢，我們將在下文分析。

5 室內(nèi)燃?xì)夤艿缿?yīng)采取的防雷措施:

5.1 室內(nèi)立管防雷分析

在《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50057—2010)中，當(dāng)建筑高度超過60 m時(shí)在整個(gè)建筑主體外沿，柱內(nèi)的鋼筋、每層外側(cè)梁及屋頂女兒墻上沿的防雷帶。邊柱和邊梁形成接閃器組，整個(gè)系統(tǒng)和基礎(chǔ)接地有效連接，形成了可靠的防雷接地系統(tǒng)，建筑物內(nèi)部就在其保護(hù)范圍內(nèi)，所以燃?xì)饬⒐茉O(shè)置在建筑體內(nèi)就是安全的，可以不需要其他的防雷措施。在雷電活動(dòng)較為頻繁的重慶地區(qū)，沒有采取等電位連接的已有近500萬居民室內(nèi)立管，沒有發(fā)生一例因雷擊而致的事故。

另一方面，《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50057—2010)要求建筑物外墻內(nèi)外的金屬管道頂端和底端應(yīng)與防雷裝置等電位連接，但是在建筑物室內(nèi)底部和頂部，燃?xì)饬⒐苤荒芘c室內(nèi)混凝土鋼筋做等電位連接，由于混凝土內(nèi)金屬電位與室內(nèi)裸露管道之間存在電位差，這種電位差必然會(huì)引起管道發(fā)生腐蝕產(chǎn)生其他的危害，這也是燃?xì)庑袠I(yè)擔(dān)心的問題。

5.2 引入管防雷分析

燃?xì)庖牍軐⒀赝鈮σ胧覂?nèi)，是否在建筑物保護(hù)范圍里呢？根據(jù)國(guó)際電工學(xué)會(huì)推薦的避雷針保護(hù)角經(jīng)驗(yàn)公式，其保護(hù)范圍，見圖1。

圖1 避雷針保護(hù)角經(jīng)驗(yàn)公式和保護(hù)范圍示意

按照上述公式，建筑物高度越低，其保護(hù)面積越大。室內(nèi)燃?xì)庖牍苋绻麖牡孛? m處引入，按照上述原則，仍然處于建筑物防雷保護(hù)范圍中。但是為避免雷電波和感應(yīng)雷的入侵，防止雷電流在燃?xì)夤艿纼?nèi)產(chǎn)生火花，可以采取絕緣接頭與室內(nèi)外燃?xì)夤艿栏綦x。2011年，《城鎮(zhèn)燃?xì)庥梅览捉宇^》(CJ/T 385—2011)發(fā)布實(shí)施，該裝置為燃?xì)夤艿烙梅览纂婋娪拷氲慕宇^，重慶一些燃?xì)夤疽呀?jīng)要求燃?xì)庖牍芴帒?yīng)安裝防雷接頭。

如果引入管沿外墻敷設(shè)從較高地方引入或成外墻立管分戶引入時(shí)，這些燃?xì)夤艿揽赡懿辉诮ㄖ锉Ｗo(hù)范圍內(nèi)，應(yīng)采取以下防雷措施:

(1)管材選擇壁厚大于4 mm的無縫鋼管或不銹鋼無縫鋼管；

(2)沿外墻敷設(shè)立管，禁止跨越建筑物女兒墻；

(3)沿外墻豎直敷設(shè)的立管與用戶分支管相連時(shí)，應(yīng)設(shè)防雷接頭，其兩端的管道應(yīng)分別就近接地，接地電阻不應(yīng)大于10 ?；

(4)由于燃?xì)夤艿垒斔涂扇細(xì)怏w，具有一定的防腐要求。為避免因鋼材晶體結(jié)構(gòu)不同而造成的電位差，同時(shí)因此在等電位連接時(shí)，應(yīng)采用與燃?xì)夤艿劳徊牧系匿摬倪M(jìn)行焊接連接，其焊接處應(yīng)采取不低于燃?xì)夤艿赖某P防腐等級(jí)。建議采取管箍方式，通過等電位連接線接至等電位連接箱。

5.3 屋面上燃?xì)夤艿婪览追治?/h3>

按照《建筑物防雷技術(shù)規(guī)范》(GB 50057—2010)，屋面上的金屬燃?xì)夤艿缹⑼耆┞对诶纂姷囊u擊范圍之內(nèi)，因此必須采取嚴(yán)格的防雷措施，即嚴(yán)格執(zhí)行《城鎮(zhèn)燃?xì)夥览准夹g(shù)規(guī)范》(QX/T 109—2009)的要求，除采取上述引入管的要求之外，還必須采取金屬線跨接等措施。

6 結(jié)論和建議

(1)雷電是一種常見的自然現(xiàn)象之一，其強(qiáng)大的電流、炎熱的高溫、猛烈的沖擊波以及強(qiáng)烈的電磁輻射等物理效應(yīng)能夠在瞬間產(chǎn)生巨大的破壞作用，燃?xì)夤艿雷鳛榻ㄖ锔綄僭O(shè)施，應(yīng)該采取有效的防雷措施。

(2)根據(jù)實(shí)際情況，處于建筑物防雷保護(hù)區(qū)域之內(nèi)的建筑物室內(nèi)燃?xì)饬⒐芸梢圆徊扇∠鄳?yīng)的防雷措施。

(3)外墻燃?xì)饬⒐?、引入管、屋面燃?xì)夤艿酪蛱幱诮ㄖ锓览妆Ｗo(hù)區(qū)域之外，必須按照相關(guān)規(guī)范采取防雷防靜電措施，請(qǐng)有資質(zhì)的防雷設(shè)計(jì)單位進(jìn)行設(shè)計(jì)，安裝相應(yīng)的防雷接地裝置。同時(shí)，接地裝置應(yīng)有良好的防腐措施。