淺析建筑物防雷接地設(shè)計

黃益輝 王亮亮

中建四局第六建設(shè)有限公司 安徽 合肥 230001

1 工程概況

某辦公樓為一般性民用建筑物，地下2層，地上17層，主體建筑高度為77.66m，主樓長91.5m，寬60.5m。主要為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)類型。建筑物主體結(jié)構(gòu)合理使用年限50年。

2 建筑物防雷計算及分類

2.1 年預(yù)計雷擊次數(shù)計算

K--校正系數(shù)，一般情況取1(本設(shè)計取1)；其他特殊場合的取值，參照規(guī)范相關(guān)要求。

Ng--建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度（次/km2/a）。

Td--年平均雷暴日，一般根據(jù)氣象站資料確定（d/a）。本設(shè)計查資料后取值40。

Ae--與建筑物接收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）。

當建筑物的高度小于100m時，其每邊的擴大寬度和等效面積應(yīng)按下式計算：

L,W,H--分別為建筑物的長、寬、高（m），本設(shè)計的取值分別為91.5m,60.5m,78.66m。

經(jīng)計算，Ae=0.06522，N=0.2609。

2.2 建筑物防雷分類

本建筑物為預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.25次/a的辦公樓，是一般性的民用建筑，根據(jù)規(guī)范要求，屬于第二類防雷建筑物[2]。

3 建筑物防雷措施

本建筑物按第二類防雷建筑物設(shè)置防雷措施，電子信息系統(tǒng)雷電防護等級為D級。建筑物防雷裝置的設(shè)置，外部應(yīng)滿足防直擊雷要求，內(nèi)部應(yīng)滿足防閃電感應(yīng)及雷電波侵入要求。

3.1 外部防雷措施

本建筑物采用在屋面暗敷25×4熱鍍鋅扁鋼作為接閃網(wǎng)（接閃網(wǎng)尺寸不大于10m×10m或12m×8m），另在女兒墻四周設(shè)Φ12熱鍍鋅圓鋼作為接閃器和接閃器支架，支架高度為150mm，支架間距1m，端頭及轉(zhuǎn)彎處支架間距0.5m。突出屋面的所有金屬構(gòu)件均須與避雷帶或接閃器可靠焊接。具體做法詳見國標15D501《建筑物防雷設(shè)施安裝》。利用建筑物鋼柱/鋼筋混凝土柱子等內(nèi)的兩根不小于Φ16的主筋通長焊接作為引下線，引下線間距沿周長計算不大于18m，防雷引下線要與接閃帶焊接，下端與接地極焊接。建筑物四角的防雷引下線在距室外地面上0.6m處設(shè)防雷接地測試卡子，用于接地電阻的測試。本建筑利用建筑物的基礎(chǔ)作為接地極，其做法滿足相關(guān)規(guī)范及圖集的要求。室外裸金屬接地裝置的焊接處均應(yīng)刷瀝青防腐[1]。 本建筑物高度超過45m，還應(yīng)采取防止側(cè)向雷擊措施，玻璃幕墻等的預(yù)埋件及其他金屬構(gòu)架均應(yīng)與防雷引下線在適當位置焊接。

3.2 內(nèi)部防雷措施

在建筑物地下室處，建筑物金屬體/裝置、建筑物內(nèi)系統(tǒng)、進出建筑物的金屬管道及電纜等應(yīng)與防雷裝置就近做防雷等電位連接。建筑物內(nèi)各種豎向金屬管道每三層與樓層內(nèi)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋連接。外部防雷措施與建筑物金屬體、建筑物內(nèi)系統(tǒng)等之間的距離，應(yīng)滿足相關(guān)的要求。其中在金屬框架的建筑物中，或在鋼筋連接在一起、電氣連接貫通的建筑物中，金屬物與防雷引下線之間的間隔距離不做要求。當間隔距離不能滿足要求時，金屬物與防雷引下線應(yīng)直接連接，如線路是可能帶電的線路，還應(yīng)通過浪涌保護器與防雷引下線相連，在電氣裝置和防雷裝置共用的前提下，低壓配電柜總進線斷路器后應(yīng)設(shè)置符合Ⅰ級試驗要求的電涌保護器，其它配電箱均設(shè)置相應(yīng)等級的電涌保護器。

3.3 防雷擊電磁脈沖措施

凡是與建筑物合在一起的大體積金屬構(gòu)件，都應(yīng)與等電位及防雷裝置相連。建筑物的金屬支撐物/框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然金屬構(gòu)件、金屬管道、配電系統(tǒng)的保護接地系統(tǒng)等均與防雷裝置組成一個聯(lián)合接地系統(tǒng)，并應(yīng)根據(jù)工程實際情況，在合理位置預(yù)埋等電位連接板。本建筑物的配電系統(tǒng)統(tǒng)一采用TN-S接地系統(tǒng)。

在防雷擊電磁脈沖的保護范圍內(nèi)，屏蔽電纜的屏蔽層應(yīng)至少在兩端接地（一般在防雷區(qū)交界處），對于系統(tǒng)要求，屏蔽電纜只需一端做接地時，要采用雙層屏蔽或單層屏蔽電纜加穿鋼管敷設(shè)，此時雙層屏蔽層的外層屏蔽或單層屏蔽穿鋼管的鋼管應(yīng)至少兩端做等電位連接。對于金屬物或鋼筋等自然構(gòu)件構(gòu)成的建筑物，或大空間屏蔽，穿入其中的金屬物應(yīng)就近做等電位連接[3]。

4 接地及安全

本建筑物的工作接地、保護接地、信息系統(tǒng)接地及防雷接地等，統(tǒng)一采用聯(lián)合公共接地體，利用基礎(chǔ)內(nèi)所有鋼筋網(wǎng)(周圍地面以下距地面不應(yīng)小于0.5米)及樁基作接地體作為聯(lián)合共用接地體，接地電阻應(yīng)小于1Ω；如實測接地電阻值不滿足要求時，需外引熱鍍鋅接地扁鋼增加人工接地極。整個建筑物作總等電位聯(lián)結(jié)，將建筑物內(nèi)設(shè)備進出金屬管道、保護干線、建筑物鋼柱應(yīng)在地面處與接地體做等電位連接，自動門、裝卸平臺及金屬橋架等的所有金屬構(gòu)件及附屬電氣設(shè)備的外露可導電部分均采用40×4熱鍍鋅扁鋼與接地體做不少于2處可靠焊接。設(shè)有洗浴設(shè)備的衛(wèi)生間、浴室、游泳池、風機房、(無)機房電梯、強弱電井、分配電間設(shè)LEB局部等電位箱。

凡是正常運行時不帶電的電氣設(shè)備，當絕緣層被破壞時可能帶電，則該電氣設(shè)備的可能帶電部分均應(yīng)可靠接地。

5 結(jié)束語

由于雷電會產(chǎn)生高溫、強烈的沖擊波以及電磁輻射等物理效應(yīng)，能在極短時間內(nèi)產(chǎn)生劇烈的破壞作用，嚴重危害財產(chǎn)和人身安全，因此建筑物的防雷接地設(shè)計是電氣設(shè)計中極為重要的環(huán)節(jié)。設(shè)計時要根據(jù)計算結(jié)果合理劃分建筑物的防雷等級并采取相應(yīng)的防雷措施，做到從源頭預(yù)防雷擊損害。