高层建筑防雷与接地电气设计与安装应注意问题

摘 要：本文主要论述了高层建筑具体防雷技术、高层建筑防雷接地一些细部做法、雷针制作技术等相关内容,以供交流学习.

关 键 词：高层建筑；防雷接地；系统设计；安装做法；

中图分类号：文献标识号：A文章编号：2306-1499（2013）02-

1.引言

某在建高层商住楼项目是两栋17层楼,如何在高层商住楼中合理进行电气设计,解决好施工中容易碰到的一些实际问题,是确保高层商住楼的建设质量和满足住户生活必备设施需求的关键,在高层商住楼建设中具有十分重要的意义.

根据该大楼的具体情况,电气设计部分的基本内容是：由设计院实行“智能化”设计,包括强、弱电两大系统.其中强电系统设计包括：10KV级变配电室设备及线路、0.4KV级低压配电室设备及线路、低压配电系统主干与分支控制设备及线路、用户终端设备及线路、公共通道照明、室内用电、水泵加压供水系统等等；弱电系统设计包括：室内用电、、消防报警、有线电视、楼宇设备自动控制、保安监控、计算机网络等等.

2.高层建筑具体防雷接地技术

根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4章建筑物的防雷措施,一般,建筑物防雷系统是由避雷针、避雷网（带）或混合组成的接闪器,主体结构的柱、梁、板钢筋或外接引下线组成的引下装置,及利用基础自然接地体（桩基、地梁、承台或底板钢筋）或人工接地体组成的接地装置合成,整个建筑形成一个法拉第笼,将雷电流引入大地.

2.1接地装置

现代高层建筑的防雷接地、电气设备的保护接地和工作接地都是合在一起的,组成综合接地系统,接地电阻通常要求小于4Ω（鉴于目前高层建筑智能化设施日益增加,设计时接地电阻不宜大于1Ω）.考虑到大部分高层建筑的基础均做了防水处理,致使接地电阻增大,应尽量在建筑物周边做圈式接地,周圈式接地可避开防水处理层,同时由于接地体埋在基础的外边,也具有均衡电位的效果,提高了安全性.在大地土壤电阻率高的地区,当一般做法的联合接地体的接地电阻值难以满足要求时,可以采用向外延伸接地体、改良土壤（换土、采用降阻剂）、深埋电极以及外引等方式.一般高层建筑的钢筋混凝土基础埋地深,与大地的接触面积大,其接地电阻比一般人工接地所得到电阻低得多,容易满足上述要求.

2.2接闪器

通常,接闪器有避雷针、避雷带（网）、消雷器等几种,采用何种方式应根据建筑物的造型及避雷效果而定.目前一般高层建筑较多采用避雷针、明装避雷带和暗装避雷网相结合的方式,接闪器的布置应符合要求.建筑物30m以上部分,每两层在用扁钢做暗敷水平避雷带（可兼做均压环及金属预埋件）；楼顶可利用梁、板内钢筋相互焊接成尺寸不大于10*10m暗装避雷网.此外,高层建筑的屋顶的金属旗杆、广告牌、钢爬梯、风冒、透气管、水管、设备等必须与就近的避雷带、避雷网焊接.利用不锈钢栏杆楼梯的上人屋面女儿墙,可在其下暗敷扁钢与支架和引下线焊接牢靠,栏杆间和支架也应焊接.塔楼顶采用避雷针时,为了降低避雷针的高度,增强防雷效果,可采用半导体少长针消雷装置（一般用于35m以上的建筑）及避雷针.

2.3引下线及均压环

高层建筑柱主筋和梁板钢筋可直接利用作为引下线和均压环,但应注意意引下线、接地装置、均压环和接闪器间必须牢固可靠地连接.当建筑物高度超过30m时,每三层沿建筑物四周设置均压环,30m以上外墙栏杆、金属门窗等较大金属物通过预埋件与均压环或引下线相连；建筑物内的各种竖向金属管道每三层要与均压环连接一次,平行或交叉的管道间也应跨接.

高层建筑室外玻璃幕墙、大型复合金属板及不锈钢金属面材的应用增强了建筑的艺术效果,但同时也对防雷提出了要求.由于幕墙的面板是装在金属龙骨架由支座固定在主体结构预埋件上,支座是与预埋件焊接的,所以只需将该处的梁或柱与支座预埋件、引下线可靠连接即可满足要求.

2.4电气部分

由于高层建筑在结构上已形成等位体,雷击对电气设备的损害主要是感应雷造成的.感应雷通过三种途径入侵：（1）雷电的地电位反击电压通过接地体入侵；（2）由通信信号线路入侵.（3）由交流供电电源线路入侵.为防止雷电波侵入,在建筑物内供电线路的各部位逐级安装电涌保护器,以消除雷击过电压；进入建筑物的各种线路及金属管道应全线埋地引入,在入户端将电缆的金属外皮、钢皮及金属管道应与接地装置连接；进出建筑物的各种金属管道及电气设备的接地装置,应在进出处与防雷接地装置连接.室外安装有空调主机及其支架的高层住宅,应在窗洞口下方30cm～50cm处预先埋设密封性良好的金属分线盒,盒内敷设镀锌扁铁.扁铁的一端与主体内均压环或钢筋引下线焊接,另一端与带铜接线端子的10mm2以上的多股导线相连接,待使用时,将盒子内的导线引出连接到空调室外机及其支架.固定在建筑物上的彩灯、航空障碍灯及其它用电设备的线路则采用置于接闪器保护内、线路外穿钢管及配电箱装设过电压保护器等措施保护.

3.高层建筑防雷接地一些细部做法

（1）避雷带、接地连接母线过沉降、伸缩缝安装做法：1）在对避雷带、卡子和各种应用材料的安装处理.2）避雷带、接地母线在穿过沉降缝、伸缩缝要预留出余量,避免其变形时拉断避雷带或接地母线；3）避雷带、接地母线在过沉降缝、伸缩缝做成半圆形,既保证美观又符合防雷接地要求.（2）避雷带支架安装细部做法：1）在混凝土施工的过程中直接在其中安装避雷材料和现浇女儿墙挑檐避雷带支架安装做法,扁钢支架在安装时要密切和土建专业配合好,对已经成排的疲累带进行各种形式的检查,以国家标准为基础.2）预制女儿墙挑檐避雷带支架安装做法.3）女儿墙挑檐避雷带.（3）金属窗户的等电位连接细部做法：在高层建筑的门窗制作工艺中要将金属门窗的连接方式以铝合金为主,且要打到防水的效果.在高层建筑防雷措施之中一般用混凝土柱中连接防雷装置中的下陷,在外墙的门窗和其他金属物种都预埋防雷线路,窗框的四条边是互相独立的,从电气连通的角度来说,并没有形成个很好的电气连接环形回路.在窗户的设计和制作过程中,窗户边窗一般都使用塑料绝缘体,而中间设置金属线路.4.雷针制作设计

避雷针是防雷施工设计中的重点,防雷针的好坏直接影响着防雷的效果.按设计要求的材料所需的长度分上、中、下三节进行下料.建筑物屋顶上有突出物,如金属旗杆,透气管、金属天沟、铁栏杆、爬梯、冷却水塔、电视天线等,这些部位的金属导体都必须与避雷网焊接成一体.顶层的烟囱应做避雷带或避雷针.在避雷针的设计中不但要注意其在防雷过程中性能的高低,更要注重避雷针的腐蚀问题.先将支座钢板的底板固定在预埋的地脚螺栓上,焊上一块助板,再将避雷针立起,找直、找正后,进行点焊,然后加以校正,焊上其它三块肋板.最后将引下线焊在底板上,清除药皮刷防锈漆.在安装过程中首先要检查各种设备的质量是否达标,是否有腐蚀性的出现.在避雷针及其他辅助性设备安装的过程中要做到避雷针安装的稳定性和牢固性,防腐良好；外体垂直,避雷网规格尺寸和弯曲半径正确；避雷针及支持件的制作质量符合设计要求.设有标志灯的避雷针灯具完整,显示清晰.防雷接地引下线的保护管固定牢靠；断线卡子设置便于检测,接触面镀锌或镀锡完整,螺栓等紧固件齐全.防腐均匀,无污染建筑物,在设计过程中如果遇见土壤问题引起的施工影响,就不需对土壤成分加以紧急处理.

5.结束语

总之,防雷与接地是关系建筑物及人身生命安全的头等大事,在建筑物遭受雷击的过程中,会产生高压电流,不但破坏建筑的质量问题,更对人体造成伤害.雷击时有强大电流通过,产生机械力和热效应,破坏建（构）筑物和电气设备.但是在施工过程中施工人员对防雷接地重视不够,认为其技术性不强,工艺较简单,范围又窄小,在以往的施工过程中由于施工的不规范和作业纰漏而忽视了防雷设计问题.现在防雷问题中主要存在的问题有防雷接地系统设计的不合理.电气安装关键在于它的安全性、可信性、维修性及可实施性,建筑物的防雷接地系统是电气安装中的非常重要的一项,值得重视和关注.