高层建筑防雷系统的设计要点施工

摘 要：建筑物的防雷分为外部防雷和内部防雷,外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷.内部防雷包括防雷电感应,防反击以及防雷电波侵入.本文阐述了高层建筑防雷系统的设计要点及施工措施,并赋予实例加以说明.

关 键 词：高层建筑；防雷系统；设计要点；施工措施

中图分类号：TU972文献标识码：A

随着建筑业的迅猛发展,高层建筑越来越多,加上高层建筑正在向智能化发展,特别是现代家电器具日趋增多,大量电子设备和网络系统一旦遭受雷击,损失将很严重,这些对建筑防雷都带来不利影响,也为雷电防护提出了大量新的问题.我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备及雷击事件时有发生,防雷系统可靠与否极为重要,因此建筑物的防雷设计与施工就显得尤为重要.

1防雷设计要点

工程上防雷常用构造见图1和图2.

（1）防直击雷：①接闪器采用避雷针、避雷带(网),或两者混合的方式,还宜利用建筑物的金属屋面作为接闪器,但应符合规范要求.②引下线应优先利用建筑物钢筋混凝土柱或剪力墙中的主钢筋,还宜利用建筑物的消防梯、钢柱、金属烟囱等作为引下线.③接地装置应优先利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋.有钢筋混凝土地梁时,应将地梁内钢筋连成环形接地装置；没有钢筋混凝土地梁时,可在建筑物周边无钢筋的闭合条形混凝土基础内,用-40×4镀锌扁钢直接敷设在槽坑外沿,形成环形接地.当将变压器和柴油发电机的中性点工作接地、电气保护接地和弱电系统工作接地等共用接地装置时,接地电阻值应不大于1Ω.

（2）防侧击雷：①钢构架和钢筋混凝土的钢筋应互相连接.②应利用钢柱或钢筋混凝土柱内钢筋作为防雷装置引下线.③应将30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置相连.④竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端应与防雷装置连接.⑤没有组合柱和圈梁的建筑物,应每隔3层在外墙内敷设一圈Φ12的镀锌圆钢做均压环,有组合柱和圈梁时,利用圈梁的钢筋做均压环.将建筑物的各种竖向金属管道每隔3层与均压环连接1次.均压环应与防雷装置引下线连接.

（3）防雷电感应和雷电波侵入：①建筑物内的设备外壳、管道、构架等主要金属物,应就近接到防雷接地装置或电气设备的保护接地装置上.②平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮的长金属物,其净距小于100mm时应采用金属线跨接,跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时,其交叉处亦应跨接.

（4）防雷电波入侵：①低压线路宜全线采用电缆直接埋地引入,在入户端将电缆金属外皮或保护钢管接到防雷接地装置上；若为架空线应换接50m电缆进户,线缆换接处应装设避雷器,若采用架空线引入时,引入处应装设避雷器.②架空和埋地的金属管道,应在进出建筑物处与防雷接地装置相连.

2工程实例分析

2.1设计及构造要点

某住宅小区,总建筑面积10万m2,最高层数15层,最高建筑高度48m.本工程防雷与接地系统主要包括:利用基础底板做接地极,室外地面-1m敷设-40×4的环形均压带,利用结构钢筋做避雷引下线,屋面敷设Φ12镀锌圆钢和-25×4镀锌扁钢作为避雷带.接地系统要求总接地电阻小于1Ω.屋面采用小于20m×20m或25m×16m的避雷网保护,将建筑物外圈的金属栏杆和金属门窗等较大的金属物体与防雷装置连接.整个防雷接地系统形成一个法拉第笼,能有效防止雷电与户外无线电波等对建筑和建筑内设备的影响和干扰.采取防雷电波侵入措施,凡进入建筑物的各种线路及管道,包括水管、强电线路穿管、弱电线路穿管等,尽可能全线埋地引入,并在入户处将电缆金属外皮、钢管、金属管道等与总等电位接地端子联结.整个电源采用TN-S系统供电,屋顶所有不带电的设备外壳均用2根以上连接线(Φ12镀锌圆钢)与屋顶避雷装置连接,电梯轨道等从建筑物底一直到顶的金属物体除底端应与总等电位接地端子联结,机房内电机机座等金属不带电部分均应接地,连接线采用Φ12镀锌圆钢暗敷.敷设的长金属管道、长构架、电缆金属外皮净距小于100mm时,按规范要求进行跨接.

在该楼防雷设计方案中,选用通流量大、抗风强度强、安装方便、经济适用等优点的LGZ3040-1A/C型组合形避雷针辅助避雷带(网)保护.

该小区中心机房的防雷设计,根据GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范规定按C级设置防雷装置,与大楼基础共用接地.同时采取防感应雷及防雷电波侵入措施,以及防雷电干扰的屏蔽措施.设总等电位联结、局部等电位联结,安装相匹配的SPD保护装置.

2.2施工要求

2.2.1材料要求：镀锌扁钢、圆钢、铜排等规格应符合规范要求,镀锌良好,材质本身不得有裂纹、褶皱等,各种型材全部由正规厂家进货并有产品合格证和检测报告.

2.2.2施工工艺要求：镀锌扁钢、圆钢连接均采用焊接,要求圆钢双面焊接,焊接长度不小于6D,扁钢三面焊接,焊接长度大于扁钢宽度的2倍,焊缝平整、饱满,无夹渣、咬肉现象,在混凝土结构外的各焊点应涂沥青漆两道以避免腐蚀,屋面避雷带应涂银粉漆两道.铜排采用两个M8镀锌螺丝连接,搭接长度大于铜排宽度的2倍.

2.2.3主要施工方法及注意事项：

①接地装置.本工程采用TN-S系统,要求从低压配电柜引出的N(工作零线)与PE(保护零线)完全分开.所有配电箱、柜内均分设N线与PE线母排.本工程中所有电气设备的金属外壳、配线钢管、电缆桥架、电气设备的构件、支架、金属线盒、电缆铠装等均须与PE线可靠联结,以确保安全.沿竖井利用-50×6铜排敷设各专用接地干线.总配电安装通流量大于100kA的SPD保护装置.

②引下线与均压环.按设计要求,本工程从地面30m起每隔3层利用圈梁主筋做均压环,并与楼板内钢筋及柱内避雷引下线多点焊接.所有外墙金属门窗、幕墙铝框、金属构件、管道等均应与均压环作可靠焊接,利用Φ12镀锌圆钢与均压环焊接连通,一侧预留在窗洞旁,以便门窗栏杆等安装时就近焊接连通,幕墙铝框的接地将结构施工时的预埋钢板与接地系统焊接连通.

③避雷带.在屋顶女儿墙上采用Φ10镀锌圆钢明敷避雷带与避雷引下线焊接,屋面用水泥墩或支架敷设-25×4镀锌扁钢作避雷带,屋面上所有的金属管道、构架、设备金属外壳利用Φ12镀锌圆钢与避雷带作就近联结.

④等电位联结.通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板与进线配电箱的PE(PEN)母排、进出入建筑物的金属水管、煤气管道、弱电设备、SPD接地等作等电位联结.做法按等电位联结安装图集02D501-2安装.

结束语

建筑防雷系统在设计、施工时必须加强管理、加强监督,导线连接应除掉材料表面的保护膜,不同金属材料连接应采取防电化腐蚀的措施,防止因为防雷系统的不合理导致意外事故的发生,特别对容易造成火灾事故损失重大或人员伤亡的建筑物及高层建筑物,防雷系统必须符合设计规范及各项施工要求.