时间:2022-10-24 14:41:48
导言:作为写作爱好者,不可错过为您精心挑选的10篇建筑物防雷设计规范,它们将为您的写作提供全新的视角,我们衷心期待您的阅读,并希望这些内容能为您提供灵感和参考。
引言
新版GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》已经开始在我国全面实施,由于该规范为强制性国家标准,涉及各行各业,尤其与我们建筑电气设计行业紧密相关,需要我们加强学习、深刻领会、努力贯彻,笔者在学习过程中,对比了新、老版《防雷规范》之间存在的不同,与业内同行一起分享。
总则的变化
2.1第1.0.1条中在保护范围的内容中增加了“雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或错误运行”这部分内容。这源于近年来现代化建筑的迅速发展,精密且昂贵的电气和电子设备也不断涌入,因此增加这部分的保护,显得至关重要。
2.2 第1.0.2条中在适用范围内扩大至“扩建、改建”建筑物,并取消“本规范不适用于天线塔、公用天线电视接收系统、油罐、化工户外装置的防雷设计”这部分内容,实际上,新版《防雷规范》是扩大了防雷设计的设计范围。
增加了术语章节
新版《防雷规范》增加了本章节,在该章节中,对雷击等五十条词条定义。
增加了防接触电压和跨步电压的内容
新版《防雷规范》在第4章节“建筑物的防雷措施”内新增了4.5.6小节,要求“在建筑物外引下线附近保护人身安全而要防接触电压和跨步电压的措施”,其内容主要由以下两部分组成。
4.1 防接触电压
具体措施详见新版《防雷规范》中的3.1、3.1.1、3.1.2、3.1.3、3.1.4条文,本文在此不做累述。
接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边,距设备水平距离0.8米,这时人手触及设备外壳,手与脚两点之间呈现的电位差。
接触电位差:Ut=(174+0.174ρt)/√t
式中 Ut―接触电压差,U; ρt―人脚站立处地面的土壤电阻率,Ω;
t―接地短路电流的持续时间,s
接触电位差主要产生于电力系统的短路电流,而用在此处,接触电位差则来自雷击电流。为了避免雷电流产生的接触电压对人身的伤害,特在降低接地电阻Rd等方面制定了上述几点要求。
4.2防跨步电压
具体措施详见新版《防雷规范》中的3.2、3.2.1、3.2.2、3.2.3、3.2.4条文,本文在此不做累述。
跨步电位差是指地面水平距离0.8m的两点间的电位差,而人体两脚接触该两点时承受的电压,称为跨步电压。主要由于外力的原因,电气设备、接闪器的接地点,或者断落导线着地点,将有大量的扩散电流向大地流入,而使得周围地面上分布着不同电位,若人体的两脚分的很开,分别接触相距远的两点,则形成较大的电位差,有强电流通过人体,从而造成伤害。
跨步电位差:Us=(174+0.7ρt)/√t
式中Us―跨步电压差,U; ρt―人脚站立处地面的土壤电阻率,Ω;
t―接地短路电流的持续时间,s
针对上述两部分的内容,笔者认为,设计人员在具体工程设计时应根据不同的情况在上述接触电压和跨步电压两部分各自的规定中选择其中一条作为设计方案,还是比较容易实施的。但是需要注意的是:如果采用“利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于1 0 根柱子组成的自然引下线,这些柱子包括位于建筑物四周和建筑物内”的方式来设计防接触电压和跨步电压,为了满足10根柱子的要求,有些规模较小的工程则有可能需要选择建筑物内的柱子。这就与多年来设计师们习惯性设计将防雷引下线均设置在建筑物四周有所不同。但是这又是一条简单而有效的设计方式,只需要稍加留意,既可以满足防直击雷的要求,又可以防接触电压和跨步电压,可谓实现一举多得。
此外,条文说明中还补充,雷击条件下接触电压和跨步电压的安全性不能用50HZ交流电的计算式来判断。
修改防侧击雷的规定
在新版《防雷规范》4.3.9、4.4.8中,对第一类、第二类、第三类防雷建筑的防雷措施中防侧击雷部分在老版《防雷规范》的基础上做了较为多的修改,具体对比见表1
详细规定电气系统和电子系统选用电涌保护器的要求
电气系统和电子系统的定义见本文的1.1章。
电涌保护器:用于限制暂态过电压和分流浪涌电流的装置。它至少应包含一个非线性电压限制元件,也称浪涌保护器。
新版《防雷规范》在第6.4章中,对电气系统和电子系统内电涌保护器的设置和上下级配合作了详尽的描述,需要设计师通篇细读,笔者大概总结了以下几点,供大家参考。
6.1 首先应在上述两个系统中的户外线路进入建筑物处,LPZ0A或LPZ0B进入LPZ1区处,设置电涌保护器。其次在其后的配电和信号线路上按照6.4.4~6.4.8条文中的相关规范考虑是否选择和安装与其协调配合好的电涌保护器。
6.2 用于电气系统的电涌保护器
电涌保护器的最大持续运行电压不应小于表2所规定的最小值;在电涌保护安装处的供电电压偏差超过所规定的10%以及谐波使电压复职加大的情况下,应根据具体情况对限压型电涌保护器提高表所规定的最大持续运行电压最小值。
6.3 用于电子系统的电涌保护器
电信和信号线路上所接入的电涌保护器的类别与其冲击限制电压试验用的电压波形和电流波形应符合表3。
简化了雷击大地的年平均密度计算公式
建筑物年预计雷击次数应按此式确定:N=kNgAe ,
式中,N―建筑物预计雷击次数(次/a) k―较正系数
Ng―建筑物所处地区雷击大地的年平均密度(次/km²/a)
Ae―与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km²)
上式与老版规范相同,只是此式中的Ng的定义及其公式发生了很大的变化,老规范:Ng=0.024Td1.3 新规范:Ng=0.1Td,比较两者,我们不难发现,新规范简化了该参数的计算。同时,新规范还提出,雷击大地的年平均密度,首先应按当地气象台、站的资料确定,若无此资料,再按上述公式计算。
中图分类号 TU895 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2015)13-0289-01
1 建筑物防雷设计存在的问题
1.1 图纸内容短缺
完整的防雷设计图纸包括设计说明在内的5个组成部分,可当前对图纸审核过程中发觉,大多防雷设计图纸仅仅包含设计说明与天面防雷图。这主要是由于我国对防雷设计图纸的审核是近些年才开始的,对于防雷图纸的内容审核还在不断完善中[1-2]。
1.2 防雷设计与防雷分类标准不同
当前各个设计单位进行防雷设计工作的依据没有明确的规定,2种不同的防雷设计规范对于防雷分类有着不同的准则,而设计师工作时一般不会明确指出具体根据哪一种防雷规范进行设计,他们只是表明自己是按第几类防雷进行相关设计,这就造成了一定的混乱。但实际中不同的防雷分类就有不同的设计要求,这样防雷设计和防雷分类标准的不一致性,就势必引起设计内容出现偏差[3]。
1.3 引下线间距和防雷分类不统一
《建筑物防雷设计规范》中提到,一类、二类、三类防雷建筑物的引下线的间距分别不能超过12、18、24 m,但是实际中有些设计没有充分考虑这些标准,也有些设计应用了错误的标准,从而造成了大量的引下线间距不符合设计规范的情况。还有的设计没有充分考虑到设计规范中附录二对于某些特殊部位的引下线要求,导致了引下线少设置或未设置情况的出现,从而对防雷施工产生了一些负面作用。
1.4 避雷网格不符合规范
《建筑物防雷设计规范》中也对一类、二类、三类避雷网格做出了相关规定,但很多设计师在防雷设计时并没有按照要求的规范去设计。
1.5 防侧击雷未合规设计
滚球法理论指出当建筑物的高度超过滚球的半径时,其多出的部分应当进行防侧击雷保护。一类、二类、三类建筑分别超过30、45、60 m的部位,必须充分利用引下线钢筋的作用进行合理的构建,设计出科学的防侧击保护措施,但很多设计者并未考虑。
1.6 雷电感应和电磁脉冲防范设计不标准
有很多建筑物内部设置有大量的电子装置设备,但防雷设计却没有按照相应的综合防雷系统进行设计,相关的屏蔽设备、等电位连接以及防雷电感应和电磁脉冲举措都没有进行到位。对众多电子设备设计防雷措施的缺失很容易造成雷电波干扰的现象,从而影响到建筑物的电子设备安全。
1.7 未预留等电位连接装置的安装位置
《建筑物防雷设计规范》中明确提到,对于那些未来有可能安装信息服务系统的建筑物,应当在适宜的位置安置等电位连接装置,但现实设计中,对很多配有大量电子装置的建筑都没有进行预留等电位连接装置位置的设计,这样就给等电位连接装置的安装造成了很大的麻烦,也影响到了建筑物内设备的安全。
2 建筑物防雷施工要点
2.1 基本工程
防雷装置的安置一般都比较隐秘,而防雷施工的质量能够对建筑物的防雷作用产生很大的影响。现实施工中很多建筑物的地桩和承台之间的钢筋未能够很好地连接在一起,从而造成了建筑物接地作用不明显的后果。对于这类问题,在施工中必须注意,最起码在每个桩内设置4根主钢筋,每2根与承台的上下进行连接,同时要保证钢筋连接达到规定的质量标准。另外一类问题就是地梁的钢筋没有形成一个循环的回路,这类情况的施工要注意必须保证地梁有2根以上的主钢筋连接成循环回路。
2.2 主体工程
主要包含引下线、金属家具接地、设置等电位来接、防止侧击、配电设备接地、均压环等多种内容。首先,对于引下线必须在其柱体内部设置2根以上的钢筋并令其与长引上相连,然后再和水平的地梁钢筋进行连接,并设置相应的短路环。实际施工中经常遇到施工单位2根并排的引下线钢筋未与地梁钢筋进行相连等现象;还有部分建筑物将梁内部的钢筋作为均压环,而没有和引下线进行连接,更有些施工单位没有对建筑物的配输电等工作间设置相应的等电位连接装置,这些都极大地影响了主体工程的质量[4]。
2.3 天面工程
天面工程是指建筑物上避雷针以及其他带网的安装工程,工程中出现的问题有材料质量不过关、没有将避雷网格和引下线相连、没有在天面设置设备接地端等。有的避雷带直接使用的是女儿墙的压顶钢筋,这样使得混凝土完成后水泥的平均厚度超过2 cm,违反了相关的规定。有一些层数较高的建筑物顶部存在标志性的金属杆件,此时应当在金属杆件垂直的柱体内部设置引下线,且进行接地板的预设,从而达到标志金属杆的接地。
3 防雷设计与施工的核心探索
一是对于建筑物的防雷工作设计最关键就是要按照《建筑物防雷设计规范》进行,并参照国家其他的准则规范。二是建筑物防雷设计的作用已经不单单是防止直击雷电的破坏,它还包含防止雷电感应以及电磁脉冲等的工作。防雷工作应当充分使用建筑物自身的钢筋结构,可以通过建筑物相关构建的彼此联通并设置相关的引下线,达到建筑物的屏蔽雷电效果。防雷设计对电磁脉冲的防范作用也体现在建筑物配输电以及信息服务等的系统中。三是对于新建成的建筑物,必须设计以满足每一个楼层都设有电器的接地端,以此来保证电器设备的等电位连接。同时等电位连接的母线应选用性能优异的铜材料。四是在整个施工过程中设定相关的施工图纸以及严苛的施工规范,可以极大地保证防雷施工工程的有序和高质量完成。
4 结语
通过以上分析可知,我国目前的建筑物防雷设计工作还存在诸多问题,因此对于防雷设计应该进行更加严格的规范和指导,同时,还要综合多种环境因素以及建筑物自身特点进行有序的施工,以此来确保建筑物防雷工作的高质量完成。
5 参考文献
[1] 窦征巍.建筑物防雷设计审核跟踪验收中容易忽视的问题[J].科技风,2012(3):182.
引言
雷电是严重的自然灾害之一,随着城市建筑物不断的增多和增高以及现代化电子设备的广泛应用,建筑物遭受雷电灾害的概率加大,造成国家经济及人民群众生命财产严重损失,因此应严格按照国家技术规范对建筑物防雷装置进行设计、审核、施工等雷电安全防护。雷电安全防护工作属于系统工程,包括对外部防雷和内部防雷进行有效接闪、分流引下、接地泄流、屏蔽防护、等电位连接、合理布线等设计,而加强防雷设计图纸审核则是查找建(构)筑物防雷设计是否存在安全隐患的重要环节。本文针对建(构)筑物防雷图纸设计与审核在防雷工程中的应用进行分析探讨,以规范建(构)筑物直击雷防护、等电位连接、屏蔽、综合布线、电涌保护器安装、接地系统等环节,通过专业、准确的技术评价与审查及时发现设计中存在的缺陷及不合理之处,防患于未然,切实做好建(构)筑物防雷工程建设。
1.建筑物防雷图纸设计应注意的问题
进行建(构)筑物防雷工程图纸设计时,要重视对建(构)筑物防护效果、建筑物内设备防护效果、建筑物内人员安全效果等的分析。在进行雷电防护图纸设计时,首先,根据建筑物实际情况进行防雷类别判断,然后按照建筑物防雷设计规范具体要求,对接闪器用材规格、位置设置、保护范围、安装方法和引下线用材、位置、间距及接地装置规格尺寸、接地电阻、接地体间距、埋设深度、共同接地等进行分析和规定,最后对防雷设计方案中的直击雷、侧击雷及感应雷、电磁脉冲防护措施是否到位、完善、合理作论证分析。随着人民群众物质水平的提高,家用电器及计算机等弱电子设备越来越多,按照防雷设计规范,应对建筑物内部设备的感应雷及电磁脉冲防护中的接地形式、屏蔽措施和屏蔽层安全距离、等电位连接、电涌保护器设置级别、接地电阻阻值等进行分析和规划,并分析防护设计效果;而且电气(器)设备外露金属导体遭雷击后会在不同导体上产生电位差,极易对附近人员造成伤害,因此还要加强建筑物内人员人身安全防护设计,严格按照防雷设计规范要求规划室内进出金属线路、插座、电气(器)设备、金属门窗、出入金属管道等电位联结,并分析设计效果。
2.建(构)筑物防雷图纸设计应用
2.1 屏蔽及综合布线
屏蔽是感应雷防护的最有效手段。将建筑物钢筋混凝土结构内屋顶、底板、墙面、梁柱及墙体中钢筋、金属门窗等连接起来构成一个六面体网笼,这种法拉第笼式避雷网能起到屏蔽感应雷的目的。综合布线方面,所有的进出室内的金属线路均要穿金属管作保护或采用双层屏蔽电缆及同轴电缆,金属管及屏蔽层两端作可靠接地。雷电击中建筑物后,由建筑物外墙四周柱子内钢筋接地装置将巨大的雷电流泄流入地,所以建筑物外墙处电流密度较大,其周围磁场偏强,在作防雷图纸设计时,应将建筑物内所有电器、电子设备的交流电源线、信号线、数据传输线的主干线远离外墙敷设,可将所有线路进行优化设计,架设于建筑物内部中心位置处。
2.2 等电位连接及共用接地装置
在进行建筑物防雷装置设计施工时,除了重视建筑物外部防雷装置及内部电涌保护外,还不能忽视雷电防护中等电位连接和共用接地装置的重要作用。参照IEC标准,建筑物内各类电器如果采用独立接地,各类系统之间可避免相互干扰,但一旦出现雷击灾害,各类系统接地就会产生不同的电位形成电位差,瞬间形成的高电位差会迅速击坏电子(器)设备,因此要将建筑物内所有的电气(器)系统采用共同的接地系统,这样进行雷电防护的各金属部件及各系统之间就不致出现较高的电位差,避免雷电反击现象。因此,要将建筑物内及其周围所有的金属管道、电力系统接地线、防雷接地线、电缆金属屏蔽层、金属门窗及地板框架、设施管路等一并采用电气连接方法统一连接起来,使整座建筑物形成一个良好的等电位体,然后测量出最近距离以最短线路连接等电位连接带。等电位连接和共用接地装置的设计方法避免了讯号接地形成闭合回路及共模型态杂讯的产生,而且还可消除静电和电场以及磁场对设备造成干扰。
3.防雷图纸审核应用
3.1 防雷图纸审核步骤
①首先审查参与建筑物防雷图纸设计的单位是否具备防雷设计资质证,进行防雷工程设计的人员是否拥有防雷设计资格证,两证俱全方可从事设计,并保证无超越资质的设计。
②在审核图纸前,先充分了解建(构)筑物所在区域地理位置、地质土壤电阻率、周围环境、年雷暴日数及雷暴活动规律等,掌握建(构)筑物自身状况、特点以及有无防雷设施等情况。
③审核图纸时,先总的查看图纸设计依据是否全面及有无错误,分析建筑物风雷分类结果是否无误,采用的防雷技术参数是否符合规范标准。然后根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000版)、IEC/TC81系列防雷技术标准,分析判断该建筑物防雷设计图纸是否符合防雷规范要求。
3.2 防雷图纸审核内容
3.2.1 外部防雷
①接闪器。建筑物接闪器通常有避雷针、避雷带和避雷网三种形式,常装设在建筑物顶部用于引雷或截获闪电。进行审核时,要查看避雷针(带、网)材料,在看其布设及布设方式,建筑物四角及阳角部位需加设避雷短针,查看避雷带是明敷或暗设以及突出天面金属物体的接地是否良好;要求斜屋面或层高不同时应将避雷带设计为闭合情况,按照规格要求设计避雷针(带、网格)。
②引下线。引下线上接接闪器、下连接地装置,用于将接闪器截获的雷电流引至接地装置。首先要查看引下线条数、位置、间隔距离、有无在四角及拐角处设置等布局是否合理,要求充分利用建筑物外墙柱内钢筋及阳角位柱子作引下线,如果是非框架结构的建筑物,其引下线要敷设在建筑物角位。
③接地装置。接地装置埋设于一定深度的地下,用于将雷电流泄入大地。主要审核接地装置及其设置、防跨步电压措施、接地电阻值,当采用自然接地体时,要分析地桩及钢筋利用率、基础网格、接地电阻是否与天面网格布置符合;采用人工接地体时,要对接地形式、接地安全距离、接地电阻进行审核,并检测接地预留端子。
3.2.2 内部防雷
①等电位连接。审核建筑物内部所有用电设备及进入室内的各种金属线路、管道等是否设计等电位连接措施。
②信息系统屏蔽、接地、电涌保护措施。参照《建筑物防雷设计规范》GB50057-94、《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92,查看总电源高低压部分是否是否安装电涌保护器及其他过电压保护措施,要求电涌保护器型号、数量及位置符合安装要求。
③侧击雷防护措施。对于高度超出滚球半径部分应设置均压环用于防护侧击雷危害,审核时应查看均压环安装位置、布置形式及间隔距离是否正确,要求外墙栏杆、金属门窗以及较大的金属构件均应按规范接地。
④供电系统。审核供电系统是否采用了TN-S式,查看供电系统为共设还是分设接地形式,要求完全符合安全规范规定。
参考文献
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
中图分类号TU895 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)40-0021-02
0 引言
古建筑是某一地区、某一时代文化发展的标志,历经沧桑的古建筑因为所具有的独特造型和风格以及丰富的历史文化内涵,成为我国历史文化的宝贵遗产。然而古建筑多为木质或砖木结构,若建筑防雷稍有疏忽,就可能成为雷击对象,引发火灾,造成不可挽回的损失。据统计,建国以来,雷击古建筑火灾约占古建筑火灾的15%左右,而未引发火灾的雷击事故就更多了。现存的古建筑中有很多是遭雷击受损后修复或重建的,因此古建筑的防雷安全工作事关重大,加强古建筑物的综合防雷是非常有必要的。
岳飞庙址位于河南省安阳市汤阴县城内西南街,是一处完整的古建筑群。现有面积4 000多m2,殿宇建筑近百间,坐北朝南,外廊呈长方形。临街大门为精忠坊,木结构牌楼。属于国家级重点保护建筑。
通过现场勘察,根据《建筑物防雷设计规范》、《古建筑木结构维护与加固技术规范》、《建筑物防雷设施安装》图籍中“古建筑防雷作法”等标准,对岳飞庙古建筑群进行了综合防雷设计。
1 岳飞庙防雷类别的确定
根据GB50165-92《古建筑木结构维护与加固技术规范》第5.3.1条的规定,古建筑分为三类:第一类:国家级重点保护的古建筑;第二类:省、自治区、直辖市保护的古建筑;第三类:其他古建筑[1]。根据古建筑物的特殊结构和对防雷的要求,将古建筑物防雷标准纳入到建筑物防雷设计规范GB50057-94之中。根据《建筑物防雷设计规范》,建筑物的防雷分类根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果来确定[2]。国家级重点文物保护单位的古建筑物根据其大小至少应划为二类以上防雷建筑物。
2001年,岳飞庙被国务院公布为全国重点文物保护单位,其建筑规模较大,而且整个建筑群以木结构为主,遭受雷击时极易起火燃烧,将造成无法弥补的巨大损失。根据GB50057-94规定,第一类防雷建筑物是指有爆炸危险,因电火花而引起爆炸,会造成巨大损失和人身伤亡者。因此岳飞庙古建筑群应按照第一类防雷建筑物标准进行防护。
2 岳飞庙外部防雷设计
对岳飞庙古建筑群的防直击雷措施主要从接闪器、引下线、接地装置等几个方面进行设计。
2.1 接闪器
根据《建筑物防雷设计规范》,岳飞庙古建筑群按照第一类防雷建筑物级别进行直击雷防护,在各祠宇屋顶上安装尺寸不大于5m×5m或6m×4m的避雷网格。在屋脊、屋檐上暗敷避雷带,为保持古建筑的美观,避雷带应沿古建筑物屋脊的轮廓弯曲,避雷带应高出正脊、斜脊、屋檐瓦当的高度20cm。在脊顶、宝顶、宝顶、尖塔、塑像、兽头、人物、挑檐等处用Φ16以上的铜棒做避雷小针,使整座祠宇建筑最易受雷击的部位均处于接闪器的保护范围内[3]。全部接闪器共需使用紫铜棒Φ16×50cm94根、Φ18×80cm22根、Φ18×100cm的43根、Φ18×120cm的18根和Φ25×50cm的3根。使用紫铜既耐腐蚀,又与古建筑相匹配,不会影响岳飞庙的原貌。
2.2 引下线
防雷引下线根数与雷电流分流的大小成正比,与每根引下线所承受的雷电流成反比,因此在引下线设置不合理时,易产生雷电反击及其二次危害。各祠宇多为砖木结构,应采用明敷,敷设时应注意引下线要对称,为保持各祠宇的外型美观,在间距符合规范的前提下,尽量不要在正面敷设引下线,引下线的间距不应大于12m。岳飞庙内东西厢房、岳云祠、四子祠、岳珂祠、孝娥祠等面积较小,每座祠宇只需对称的引下线两根便满足要求。精忠坊因外形较大,应在其四角设置引下线。
2.3 接地装置
古建筑物接地装置的布设应根据其用途、性质、地理环境和游客多少等情况来选择结构方式和位置。在岳飞庙内做接地装置时应注意游客集中场所与地下管线路的安全距离。对于面积较小的几个祠宇的接地装置应连接成一体,构成均压接地网,使接地网界面以内的电场分布均匀,减少跨步电压对游客的危害,同时减小地面电位梯度大而产生的反击高压危害。为降低雷击跨步电压对游客的危害,当接地体距建筑物出入口或人行道小于3m时,接地体局部应埋深1m以下,若深埋有困难,则应敷设50mm~80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m。埋在土壤中的接地装置,其连接应采用焊接,并在焊接处作防腐处理[2]。
3 岳飞庙内部防雷设计
为了加强对古建筑物文化遗产的保护和监管,各文物保护管理单位在古建筑群内设置监控、电话、消防、照明等设施,增强了古建筑物的防雷安全隐患,因此在做好外部防雷的同时,还应做好等电位连接、安装SPD、合理布线、接地等内部防雷。
1)电源系统的防雷:岳飞庙内各祠宇的高度一般较低,电源线不易采用架空线路引入,因此应采用穿钢管埋地敷设的方式引入电源线路,并且在引入端电源箱内安装电源浪涌保护器;
2)把各类金属管包括铠装电缆的金属外皮在相应的防雷交界区处就近与防雷接地或建筑基础地作等电位连接,使沿各类金属管和电缆侵入的雷电流及时泄入地中。各祠宇内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。同时在天馈线、通讯、电话线、信号线路进入各祠宇时安装信号浪涌保护器;
3)岳飞庙古建筑群各祠宇内外安装的监控摄像系统,在保护范围内,金属外壳应接地,并与各祠宇的防雷接地连接;在摄像头端安装三合一避雷器,作为对摄像头电源、信号、控制的雷电防护。在监控主机前安装多端口BNC接口避雷箱,作为对监控主机的防护;
4)沿木质介质敷设的电缆采用阻燃型电缆。
4 结论
通过以上设计,能够对岳飞庙古建筑群内存在防雷安全隐患的部位进行了有效的防护,最大程度的减小了雷电灾害造成的损失。然而根据现行的《建筑物防雷规范》,也不能保证建筑物防雷达到百分百的安全,古建筑物的防雷并不是很完善。因此,各级防雷安全管理部门要加强监管,定期进行安全检测,每年至少检测一次,发现问题及时解决,切实做好古建筑物的防雷安全保护工作。
参考文献
1 前言
建筑物防雷设计、施工与验收的新规范《建筑物防雷设计规范》GB 50057—2010[1]和《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB 50601—2010[2]已经颁布实施,文献[1] 的相关条文与其旧版本《建筑物防雷设计规范》GB 50057—94(2000年版)[3] 在建筑物防雷分类、防雷措施、等电位连接等方面做了诸多修改。文献[2]是新制定的防雷工程施工验收规范,它与文献[1]一样,是与国际雷电防护新标准体系接轨的国家标准。为了全面地理解掌握新规范,在金属门窗防雷设计、施工与验收的实际工作中正确运用新规范的标准要求,有必要对金属门窗雷电防护措施的有关问题重新进行讨论。
2 金属门窗防雷设计相关技术规范
文献[1]和文献[2]是建筑物防雷设计、施工与验收上位规范的现行版本。这两本标准的修订和制订均参照和采纳了国际电工委员会IEC 62305系列标准,是与国际雷电防护新标准体系接轨、技术水平先进的标准规范。
与金属门窗防雷设计、施工与验收相关的技术规范还有《民用建筑电气设计规范》JGJ 16—2008、《铝合金门窗工程技术规范》JGJ 214—2010和《建筑装饰装修工程质量验收规范》GB 50210—2001。JGJ 16—2008由于并未采纳国际雷电防护新标准体系,存在一些与文献[1]相抵触的规定。JGJ 214—2010的相关条文未与文献[1]、文献[2]协调,GB 50210—2001未列入金属门窗防雷措施验收的条文。
还有几个推荐性标准,《雷电保护》GB/T 21714—2008,共有4个部分。现行的版本等同采用IEC 62305:2006,但由于IEC 62305目前已更新至2010版,文献[1]已参照IEC 62305:2010进行修订,《雷电保护》GB/T 21714—2008已落后于IEC 62305的现行版本。《防雷装置施工质量监督与验收规范》QX/T 105—2009和《防雷装置设计技术评价规范》QX/T 106—2009,这两个标准主要参照《建筑物防雷设计规范》GB 50057—94(2000版)和IEC 62305:2006,其时效性落后于文献[1]。
因此,笔者认为金属门窗的防雷设计、施工与验收应满足文献[1]和文献[2]的规定。其他相关规范的规定若与文献[1]和文献[2]相抵触,应按文献[1]和文献[2]执行。其他相关规范的要求若高于文献[1]和文献[2]的要求,则可根据具体情况协商确定。同时,其他相关规范在作修订时,应与文献[1]和文献[2]协调一致。
3 建筑物防雷设计、施工与验收新规范的有关规定
3.1 建筑物的防雷分类要求有所提高
文献[1]根据建筑物重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果,把建筑物的防雷要求分为三类:第一类防雷建筑物是指受雷击容易引起爆炸危险,会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物;第二类防雷建筑物是指国家级建筑物、有爆炸危险场所但受雷击不容易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物、预计雷击次数>0.05次/a的部省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所、预计雷击次数>0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物和一般性工业建筑物;第三类防雷建筑物是指省级重点文物保护建筑物及档案馆、预计雷击次数≥0.01次/a且≤0.05次/a的部省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所、预计雷击次数≥0.05次/a且≤0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物和一般性工业建筑物、平均雷暴日>15d/a且高度≥15m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物、平均雷暴日≤15d/a且高度≥20m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
应当注意,新规范对建筑物的防雷分类要求有所提高,而且分类更加明确。对第一类防雷建筑物和第二、三类的一部分(如爆炸危险场所、国家级建筑物、重点文物保护建筑物等)仍沿用以往的做法,不考虑以风险作为分类的基础。对以风险作为划分基础的建筑物,只有在以下4种情况下可不设防雷装置:
1)预计雷击次数<0.01次/a的部省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所;
2)预计雷击次数<0.05次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物和一般性工业建筑物;
3)平均雷暴日>15d/a且高度<15m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;
4)平均雷暴日≤15d/a且高度<20m的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
在进行某建筑物的金属门窗防雷设计时,应查阅其建筑施工图的建筑设计总说明或建筑防雷装置设计说明,明确建筑物的防雷分类。
3.2 增加了地下室及首层金属体的接地要求
文献[1]4.1.2—1规定:在建筑物的地下室或地面层处,下列物体应与防雷装置做防雷等电位连接:a)建筑物金属体。b)金属装置。c)建筑物内系统。d)进出建筑物的金属管线。
此条为强制性条文。因此,位于建筑物的地下室或地面层处的金属门窗应与建筑物的防雷装置做等电位连接。
中图分类号 TU895 文献标识码 A 文章编号 1007-5739(2016)20-0201-02
接闪器是防雷装置的重要组成部分,能有效防止或减少建(构)筑物或设施遭受直接雷击,接闪器是否完好、有效,直接决定其防护效果。对接闪器是否有效判定的过程中,计算接闪器的保护范围是非常重要的环节,通过将现场测量的数据代入到《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D[1]中的公式中进行计算,其中有单支接闪杆、双支等高接闪杆、双支不等高接闪杆、四支等高接闪杆、单根接闪线及2根等高接闪线的保护范围计算方法。计算得出的结果只能判定被保护物是否处在接闪器的保护范围内,而不能很直观地以图形的方式展现。在实际的工作中,存在着各种各样的问题,如被保护物有一部分处在接闪器保护范围内,有一部分未处在接闪器保护范围内时,根据计算得出的数据很难准确地定位具体的隐患部位,结论含糊不清,不利于隐患部位的定位,同时也给受检单位整改带来很大的困难[2-4]。本文结合实际工作经验和举例方式阐述利用AutoCAD绘图法确定接闪器保护范围。
1 单支接闪杆保护范围确定
1.1 被保护物处在单支接闪杆保护范围内
炸药库长10 m、宽5 m、高5 m,接闪杆位置处在炸药库长边中间位置,距离炸药库3 m,接闪杆高20 m,接闪杆距被保护物的最大水平距离为9.4 m。通过《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D中单支接闪杆保护范围计算方法进行计算,接闪杆的保护范围为11.7 m,建筑物处在接闪杆的保护范围内,通过图1可以直观看出接闪杆保护范围完全覆盖被保护物。
1.2 被保护物未在单支接闪杆保护范围内
炸药库长10 m、宽5 m、高5 m,接闪杆处在炸药库长边中间位置,距离炸药库3 m,接闪杆高10 m,接闪杆距被保护物的最大水平距离为9.4 m,通过《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D中单支接闪杆保护范围计算方法进行计算,接闪杆保护范围为5.77 m,部分建筑物没有处在接闪杆的保护范围内,由图2可看出接闪杆保护范围没有完全覆盖被保护物,阴影部分没有处在接闪杆保护范围内。
2 双支等高接闪杆保护范围确定
2.1 被保护物处在双支等高接闪杆保护范围内
炸药库长10 m、宽5 m、高5 m,2支接闪杆分别处在炸药库宽边中间位置,距离炸药库3 m,接闪杆高10 m,接闪杆距被保护物每侧的宽度为2.5 m,通过《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D中双支等高接闪杆保护范围计算方法进行计算,接闪杆距地面每侧的保护宽度为4.28 m,建筑物处在接闪杆的保护范围内,通过图3可以直观看出接闪杆保护范围完全覆盖被保护物。
2.2 被保护物未在双支等高接闪杆保护范围内
炸药库长10 m、宽5 m、高5 m,2支接闪杆分别处在炸药库宽边中间位置,距离炸药库3 m,接闪杆高7 m,接闪杆距被保护物每侧的宽度为2.5 m,通过《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D中双支等高接闪杆保护范围计算方法进行计算,接闪杆距地面每侧的保护宽度为0.92 m,部分建筑物没有处在接闪杆的保护范围内,由图4阴影部分可知接闪杆保护范围没有完全覆盖被保护物。
3 双支不等高接闪器保护范围确定
3.1 被保护物处在双支不等高接闪杆保护范围内
炸药库长10 m、宽5 m、高5 m,2支接闪杆分别处在炸药库宽边中间位置,距离炸药库3 m,接闪杆高分别为8、10 m,接闪杆距被保护物每侧的宽度为2.5 m,通过《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D中双支不等高接闪杆保护范围计算方法进行计算,接闪杆距地面每侧的最小保护宽度为3.08 m,建筑物处在接闪杆的保护范围内,通过图5可以直观看出接闪杆保护范围完全覆盖被保护物。
3.2 被保护物未在双支不等高接闪杆保护范围内
炸药库长10 m、宽5 m、高5 m,2支接闪杆分别处在炸药库宽边中间位置,距离炸药库3 m,接闪杆高分别为6、10 m,接闪杆距被保护物每侧的宽度为2.5 m,通过《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D中双支不等高接闪杆保护范围计算方法进行计算,接闪杆距地面每侧的最小保护宽度为1.23 m,部分建筑物没有处在接闪杆的保护范围内,通过图6可以直观看出接闪杆保护范围没有完全覆盖被保护物,阴影部分没有处在接闪杆保护范围内。
4 结语
接闪器保护范围的计算结果通过数据对比的方法,有时不能很准确地定位存在问题的具体部位,结合《建筑物防雷设计规范》(GB50057―2010)附录D接闪器保护范围的计算方法,利用AutoCAD绘图的技术方法对单支接闪杆、双支等高接闪杆及双支不等高接闪杆的保护范围以直观的图形方式展现,能够更直观地反映接闪杆的保护范围,尤其对双支等高接闪杆及双支不等高接闪杆保护范围展现得更加明显,可以很直观地看到保护范围的走向,能够准确地定位具体哪些部位存在问题,哪些部位符合要求,而通过计算得出的数据对比是无法达到这种效果的[5-6]。利用AutoCAD绘图法不仅能更加准确地定位接闪器的保护范围,同时能够让服务对象更加直观地了解隐患部位,减少隐患整改的难度,更体现了检测机构和检测人员的专业性。
5 参考文献
[1] 中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑物防雷设计规范:GB 50057-2010[S].北京:中国计划出版社,2011.
[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局,中国国家标准化管理委员会.建筑物防雷装置检测技术规范:GB/T 21431-2015[S].北京:中国标准出版社,2016.
[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部,中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑制图标准:GB/T 50104-2010[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
中图分类号:TU895 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2012)11-0119-02
武汉市新洲区泰安烟花爆竹有限公司巴山烟花爆竹专用储存仓库(简称泰安烟花仓库),因原库不符合安全要求,需迁址重建。选址在武汉市新洲区邾城街巴山村,由武汉市祥盟工程设计院设计,其中泰安烟花仓库防雷由武汉市新洲区防雷中心设计。武汉市新洲区中心在收到了泰安烟花爆竹有限公司报送的烟花仓库设计图纸后,进行了防雷设计。
1 查看现场
①根据图纸设计,勘察现场,掌握第一手资料。该仓库设计拟建在新洲区邾城街巴山村的一座山包上,占地40.7亩,东边是废弃的砖瓦厂,东北是武汉市新洲区火葬场,南面为鱼塘,西南和西面为小山包,距新徐公路(三级公路)500 m,距巴山村最近村庄280 m(西面),距其它方向的距离均在500 m以上。场址为一座小山包,为风化红砂石,上有
②测量土壤电阻率,采用四电极法,取一直线,相隔2 m打入一铁桩,共打4桩,每桩深度15 cm,用接地电阻表测得的数值为49.2Ω,根据ρ=2παR(Ω·m)=2×3.14×2×49.2,计算得出土壤电阻率为617.95Ω·m。
2 客观环境
武汉市新洲区泰安烟花爆竹有限公司巴山烟花爆竹专用储存仓库,设计建筑六栋烟花仓库,其中五栋规格为(77×13×6.3),计算药量为每栋10 000 kg;一栋规格为(50×13×6.3),计算药量为6 500 kg。每栋烟花仓库间距25 m,与院墙相隔5 m。底部50 cm高防潮,中部为夹墙柱,上部设计为轻钢瓦结构。武汉市新洲区泰安烟花爆竹有限公司要求以轻钢瓦为接闪器或在轻钢瓦上安装避雷带和短针,专家组也是这样建议,根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章防雷装置第4.1.4 条第三款、金属板下面有易燃物品时,其厚度,铁板不应小于4 mm,铜板不应小于5 mm,铝板不应小于7 mm;泰安烟花仓库不能适应此条款,因为烟花爆竹不仅易燃,同时易爆。因此泰安烟花仓库必须设计防直击雷设施。
3 确定防雷类别
①根据烟花爆竹生产储存性质,依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第2.0.2条第一款,凡制造使用或贮存炸药火药起爆药火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡者。第二款,具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。第三款,具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。属于第一类防雷建筑物。第2.0.3条第五款,具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。第六款,具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。属于第二类防雷建筑物。
②依据《建筑物防雷装置检测技术规范》GBT21431-2008附录A表A.4,库房危险区域和防雷类别中射孔弹、延期药、导火索、硝酸铵、硝酸钠对应的是危险区域F0区,属于第一类防雷类别。
③依据《烟花爆竹工程设计安全规范》GB50161-2009第12.1危险场所类别的划分表12.1.1-2储存危险品的场所、中转库和仓库危险场所分类和防雷类别中:烟火药(包括裸药效果件),开球药,黑火药,引火线,未封口含药半成品,单个装药量在40 g及以上已封口的烟花半成品及含爆炸音剂、笛音剂的半成品,已封口的B级爆竹半成品,A、B级成品(喷花类除外),单筒药量25 g及以上的C级组合烟花类成品对应的是危险区域F0区,属于第一类防雷类别。电点火头,单个装药量在40 g以下已封口的烟花半成品(不含爆炸音剂、笛音剂),已封口的C级爆竹半成品,C、D级成品(其中,组合烟花类成品单筒药量在25 g以下),喷花类成品,对应的是危险区域F1区,属于第二类防雷类别。
④泰安烟花仓库总建筑面积5 600 m2,烟花爆竹药量为56 500 kg,少部分为一类,大部分为二类,综上确定为二类。
4 设计依据
设计依据以相关建筑物防雷设计规范和烟花爆竹安全防范规范为主,主要包括以下规范:《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94 2000年版);《建筑物防雷装置检测技术规范》GBT21431-2008;《民用爆破器材工程设计安全规范》(GB50089-2007);《地下及覆土火药炸药仓库设计安全规范》(GB50154-2009);《烟花爆竹工厂设计安全规范》(GB50161-2009)。《安全防范工程技术规范》(GB50348-2004);《建筑物防雷设施安装》(99D501-1/99(03)D501-1);《等电位连接安装》(02D501-2);《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》(03D501-3);《接地装置安装》(03D501-4);《建筑物电子信息系统防雷技术规范》(GB50343-2004)。
5 防雷设计分析
①按第二类防雷建筑物标准设计,经计算,1~5号仓库,每号仓库须安装3支23 m高三角钢管型避雷铁塔,6号仓库须安装2支23 m高三角钢管型避雷铁塔, 避雷铁塔保护半径范围如图1所示,避雷铁塔型式如图2所示。23 m避雷铁塔在仓库屋脊6.3 m高度上保护半径有16.29 m,在仓库屋檐4.5 m的高度上保护半径有19.64 m。整个仓库要安装23 m高铁塔17座。东避雷铁塔即在1~5号仓库距东山墙9 m,离仓库外墙≥5 m;中避雷铁塔即在1~5号仓库距东山墙38.5 m,离仓库外墙≥5 m;西避雷铁塔即在1~5号仓库距西山墙9 m,离仓库外墙≥5 m;北避雷铁塔即在6号仓库距北山墙9 m,离仓库外墙≥5 m;南避雷铁塔即在6号仓库距南山墙9 m,离仓库外墙≥5 m。每个避雷铁塔点各开挖150 cm×150 cm×150 cm坑1个,布接地网30 cm×30 cm钢筋和环形接地体1圈,φ≥8 mm,浇灌避雷铁塔基座。接地电阻≤10 Ω。由于风化红砂石土壤电阻率较大,如未达到接地要求,沿避雷铁塔基座向两边做延长接地极,即每2 m打1个接地桩,接地桩深1.0 m,并与避雷铁塔基座连接。
②泰安烟花仓库1~5号,每号仓库设计6个门,6号仓库设计3个门。每号仓库门前必须安装防静电装置,设计每个门前第一步台阶安装一个静电球,高度1.2 m左右。防静电装置接地电阻≤100 Ω。可与烟花仓库基础钢筋相连接。在大门平台边设计安装一个静电球,高度1.2 m左右。整个仓库要安装33个防静电球装置。
③仓库内如安装LED射灯应采用金属套钢管地埋敷设,地埋深度≥60 cm,两端接地,中间每隔25 m接地一次,接地电阻≤10 Ω,电源引出处安装电涌保护器并接地,接地电阻≤4 Ω。
④仓库内如安装监控系统,仓库值班室其电源和信号线路应安装电涌保护器,接地电阻≤4 Ω。引出的电源和信号线路均应穿钢管地埋敷设,埋深0.6 m,两端接地,长度应≥20 m,监控探头其电源和信号线也应穿钢管敷设。电话系统、电视系统应按上述办理。
⑤仓库内照明灯杆线路应采用金属套钢管地埋敷设,两端接地,接地电阻≤10 Ω。中间每隔25 m接地一次,灯杆可利用地埋钢管形成整体接地,避免形成地电位反击。灯管应采用防爆型。
⑥仓库内如敷设消防水管,应做好两端接地,距仓库100 m内时,每隔25 m接地一次,并做好法兰盘跨接。
参考文献:
[1] GB50057-94,建筑物防雷设计规范[S].
随着社会的进步和人们生活水平的提高,住宅的作用越来越重要,并且随着我国住宅制度的改革,住房将全部作为商品面向市场。作为商品其质量以及其布局是否合理将直接影响住户的使用和开发商的利益,因此住宅的电气设计应引起设计人员的注意。为此,笔者结合多项大中型住宅小区的电气设计工作的经验,将阐述对住宅小区电气设计的一些体会。
一、住宅建筑配电设计:
住宅配电设计要求:住宅配电设计必须满足居民的安全、方便和美观的基本要求,即应做到供电可靠并保证电源质量,尽可能做到系统接线简单且有一定灵活性,保证操作安全、维修方便、保证电源质量。住宅配电设计,首先考虑住宅的用电负荷等级、每户用电量和用电计量方式,然后,确定配电系统方式,合理选择线路保护电器,完成配电系统和电气平面图的施工图设计。
1. 住宅用电负荷等级 :
根据《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008和《高层民用建筑设计防火规范》GB50054-95(2005年版)的规定,现将住宅建筑用电负荷等级和对电源配置简要地叙述如下:
住宅用电负荷分级表
序号 住宅类别 电力负荷名称 负荷等级
2 高层住宅、19层及以上普通住宅 消防用电设备、应急照明、消防电梯 一级
生活水泵电力、公共场所照明 二级
2 9~18层
普通住宅 1.消防用电设备、客梯 二级
2.生活水泵电力、公共场所照明 二级
3 9层以下
普通住宅 1.生活水泵电力 三级
2.其他 三级
2. 住宅供电电源的配置:
2.1一级负荷对供电电源的要求:
一级负荷应有两个独立电源供电,当一个电源发生故障时,另一个电源应不至于同时受到损坏,以维持继续供电,供给一级负荷的两个电源宜在最末一级配电箱处自投切换。一级负荷别重要的负荷,除上述两个电源外,还必须增设应急电源,为保证对特别重要负荷的供电,严禁将其他负荷接入应急供电系统。
2.2二级负荷对供电电源的要求:
二级负荷应有两电源供电,即应有两回路供电,应做到当发生电力变压器故障或线路常见故障时不至于中断电源(或中断后能立即恢复)。
2.3 三级负荷对供电电源无特殊要求:当以三级负荷为主,但有少量一级负荷供电时,其第二电源可采用自备应急发电机组或逆变器作为一级负荷的备用电源。
3. 户内用电负荷:参照《住宅设计规范》GB50096-1999(2003年版)的相关规定及目前各地住宅建筑的发展情况,住宅用电负荷标准可参照下表要求设计。
住宅每户用电负荷标准及电度表规格
户型 建筑面积() 用电负荷标准(KW) 电度表规格(A)
A 50以下 3 5(20)
B 50~90 4 10(40)
C 90~150 6 10(40)
D 150~200 10 15(60)
E 200~300 50W/ 20(80)
当以B户型作为负荷计算的基本户型,需要系数可按《住宅建筑用电负荷需要系数表》选取。住宅公用照明及公用电力负荷需要系数,一般可按0.8选取,当每户用电负荷标准大于4KW时,可按二者之间的比值计算户数。如某户用电负荷为8KW时,则该户可折算成2个基本户进行计算。
4. 负荷计算:
住宅建筑负荷计算通常采用需要系数法。确定了住宅用电的需要系数,就能计算该座住宅的实际用电量,以此来确定供电容量。需要系数法是利用一个需要系数乘以设备容量即可求得用电建筑物的有功计算负荷。
5. 户内配电箱系统:
住宅户内一般情况下可安装一台配电箱。配电箱的安装位置,宜选择在进户的户门附近,不大明显的承重墙上,一般安装高度为1.8米。每套住宅进户线截面不应小于10平方毫米,分支回路截面不应小于2.5平方毫米。每套住宅的空调电源插座、电源插座与照明,应分路设计;厨房电源插座和卫生间电源插座宜设置独立回路,除壁挂式空调回路外其余插座回路均应装设漏电断路器。每套住宅应设置电源总断路器,并应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。
6. 用电计量方式:
目前,住宅用电计量,采用一户一表制的分户计量方式,一般不装楼内照明总计量表,公共用电应单独计量。每户电度表箱宜集中设置,多层或户数较少的高层可考虑设置在单元电表间内,户数较多的高层可考虑设置在每层电气竖井内。
7. 配电方式:
多层住宅配电系统的配电方式以放射式和树干式为主。高层住宅配电方式照明系统采用树干式配电,而消防设备、客梯等设备配电采用放射式。
二、住宅建筑的电气安全:
1. 等电位联结:
一般住宅采用以低压供电时可采用TN-S或TN-C-S系统,在电源引入处作重复接地;其工作零线和保护地线在接地点后要严格分开。和其他建筑物一样,不论采用哪种接地系统住宅楼内都应设置总等电位联结,以降低住宅楼内的电位差,减少电气事故的发生。但对于TN系统,总等电位联结的设置尤为重要。一般住宅楼均采用总等电位联结,总等电位板由紫铜板制成,将建筑物内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件进行联结。总等电位联结线采用BV-1X25m-PC32,总等电位联结均采用等电位卡子,禁止在金属管道上焊接。可燃气体管道进出建筑物时与总等电位箱可靠联接,采用卡接方式,设洗浴设备的卫生间应作局部等电位联结,弱电机房、电梯机房等处设局部等电位连接。
2. 防接触电击的防范:
一般插座采用安全型电气插座,插座回路设置漏电断路器。
2.2 凡正常不带电而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。
浴室内电击的防范:住宅内设洗浴设备的卫生间应作局部等电位联结,即将浴室范围内的金属管道、结构以及电气回路中的PE线通过一个局部等电位联结端子板互相导通,使浴室内所有导电部分处于同一电位水平即可。
3. 为保证检修时人员安全,户内配电箱总开关应采用可同时断开相线和中性线的开关电器。
4. 为防浪涌电压的侵入,对各种设备造成破坏,在各级配电箱内加装浪涌保护器。
5. 垂直敷设的金属管道每三层与圈梁的钢筋连接一次,且金属管道的底端及顶端应与防雷装置连接。
三、住宅建筑的防雷与接地:
1. 根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)住宅建筑的防雷方法分:防直击雷、防雷电感应及防雷电波侵入,以及在无法隔离的情况下应采取等电位联结。
2. 根据《建筑物防雷设计规范》规定,通常需要防雷的住宅建筑划分为第二或第三类防雷建筑物,无第一类防雷建筑物。
3. 第二和第三类住宅防雷建筑物应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。
具体措施参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第三章。
4. 防雷装置:包括接闪器、引下线、断接卡、接地极等。
4.1 接闪器:可采用避雷针、避雷带(避雷网)和建筑物永久性金属物作接闪器。
4.1.1 避雷针:避雷针宜采用圆钢或焊接钢管制成,具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第一节。
4.1.2 避雷网和避雷带:避雷网和避雷带宜采用圆钢或扁钢,优先采用圆钢,具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第一节。
4.1.3 利用屋顶上永久性金属物作接闪器:屋顶上永久性金属物宜作为接闪器,但其各部件之间均应连成电气贯通。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第一节。
4.2 引下线:分明敷引下线、暗敷引下线和利用金属物作引下线。
4.2.1 明敷引下线:专设引下线应沿建筑物外墙明敷,并经最短路径接地。引下线宜采用圆钢或扁钢,宜优先采用圆钢。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第二节
4.2.2 暗敷引下线:建筑艺术要求较高者,专设引下线可暗敷。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第二节
4.2.3 利用金属物作引下线:
4.2.3.1 建筑物的消防梯、钢柱等金属构件宜作为引下线,但其各部分之间均应连成电气通路。(这些金属构件可悲覆有绝缘材料)
4.2.3.2 利用建筑物构件内钢筋作引下线。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第二节.
4.3 断接卡:
采用多根引下线时,宜在各引下线上于距地面0.3-1.8m之间装设断接卡。
当利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地体时,可不设断接卡,但利用钢筋作引下线时应在室内外的适当地点设若干连接板,该连接板可供测量、接人工接地体和作等电位连接用。
4.4 接地装置:
可采用人工接地体或利用建筑物基础钢筋通长焊接形成的基础接地网。一般住宅建筑物接地极为综合接地体,即防雷接地、电气设备的保护接地、电梯机房等的接地共用统一的接地极,要求接地电阻不大于1欧姆,实测不满足要求时,增设人工接地极。具体尺寸参见《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)第四章第三节
5. 防雷击电磁脉冲:
5.1 电气系统的电涌保护:当建筑物安装有防雷装置时,低压供电的每栋建筑物的进线处(通常在总配电箱处)由于要做防雷等电位连接,都应安装电涌保护器。
5.2 电子系统的电涌保护:通常,住宅都有电话线、宽带线和有线电视线引入。若它们为光纤电缆引入,当其有金属部件时应在整栋建筑物的引入处对其做等电位连接。若它们为金属线引入,对那些不能直接连接作等电位连接者,均应加装SPD。
综上所述时只是笔者在多年设计工作中的一些小结。建筑电气随着科技的发展和人们生活水平的不断提高,向更加完善的自动化、节能化、信息化和智能化方向发展,并且多种学科互相渗透、交融,使建筑电气不单单包含电气专业的知识,这样,对电气设计人员提出了更高的要求。现今,建筑电气在和人们的生活息息相关,国家也在不断完善各种各样建筑电气相关的规范和标准,更进一步推动了建筑电气的发展。身为电气设计人员,要紧跟时代步伐,努力接受和掌握新知识、新规范,力争做最优秀的设计。
参考文献
[1]朱林根.,现代住宅建筑电气设计,中国建筑工业出版社,2004.
[2]全国民用建筑工程设计技术措施-电气分册,中国建筑标准设计研究院,2009
[3]《民用建筑电气设计规范》JGJ 16-2008,中国标准出版社,2008
建筑幕墙是近代科学发展的产物,是现代高层建筑时代的显著特征,是现代高科技发展在建筑上的标记,被建筑师们广泛采用。建筑幕墙的类型繁多,主要的类型有玻璃幕墙,石材幕墙,金属幕墙,组合幕墙等,其中的玻璃幕墙又分为全玻璃幕墙,铝合金明框玻璃幕墙,铝合金隐框玻璃幕墙,铝合金半隐框玻璃幕墙等。为防止或减少建筑幕墙在雷击发生时所产生人身伤害和财产的损失,做到技术先进、安全可靠、经济合理,一个良好建筑幕墙防雷系统的设计和施工方法是当今重要问题。
1 我国雷电的发生次数逐年增加
雷暴已成为气象灾害中的第三灾害,紧随台风、暴雨之后。但雷电是怎样产生?和幕墙之间的关系是怎样?
雷电是一种大气中放电现象,是气流在对流过程中因磨擦而带电形成带电云,它的某些部分积聚起正电荷,另一部分积聚起负电荷,当这些电荷积聚到一定程度时,就产生放电现象。这种放电有的是在云层与云层之间进行,有的是在云层与大地之间进行。后一种放电也就是落雷,它会破坏建筑物,电气设备,伤害人畜。这种放电时间短促,一般约50~100微秒,但电流则异常强大,能达到数万安培到数十万安培。放电时产生强烈的光,这就是闪电。闪电时,将释放出大量热能,瞬间能使空气温度升高1~2万度,空气的压强可达70个大气压,这样大的能量,具有极大的破坏力,往往会造成火灾和人畜的伤亡。
2 雷电对建筑幕墙的危害
建筑幕墙一般应用在人群密集的、大型的公共建筑,重要的高层、超高层建筑物的外墙上。是由金属构架与板材组成,不承担主体结构的荷载是附属于主体建筑的围护结构。由于建筑幕墙的美观特点,它成为建筑外墙装饰的主流,它超过主体建筑高度,甚至将主体建筑包裹起来,成为主体建筑引雷的主要组成部分。雷电流是一种强度极大,作用时间极短的瞬变过程。
(1)由于雷电的主要特点是:a.冲击电流大。其电流高达几万~几十万安培;b.时间短。一般雷击分为三个阶段,即先导放电、主放电、余光放电。整个过程一般不会超过60微秒;c.频率高。雷电流变化梯度大,有的可达10千安/微秒;d.冲击电压高,强大的电流产生的交变磁场,其感应电压可高达上亿伏。当雷电击中建筑物时,通常会产生电效应、热效应和机械力,瞬间释放出的巨大能量,会把被击中金属熔化,产生强大的机械力。使物体受热膨胀或产生爆炸,使建筑物遭到破坏,甚至雷电的高温引起建筑物燃烧构成火灾和引起触电。
(2)金属幕墙易使地表的电场分布发生了严重的畸变,其电场强度比一般建筑物大得多,加上距离放电云层近,易遭受雷击。由于雷电的效应,将会产生静电感应作用。当天空雷云和大地形成电场时,幕墙的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷,当雷云瞬间放电后,云与大地的电场忽然消失,将会产生高达万伏以上的对地电位,这对人和设备将会产生危害。所以应做好建筑幕墙防雷设计和施工,以防范雷电对建筑幕墙的损害。
3 目前建筑防雷规范对幕墙防雷的要求
根据国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的规定,建筑物的防雷共分三类,其中第一类主要是属于具有爆炸危险环境的建筑物等,而现阶段我们民用的建筑幕墙的防雷分类主要是属于第二类或第三类。(我们在此只讨论第二类建筑幕墙的防雷问题)
(1)《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2003-4.4.13规定:“玻璃幕墙的防雷设计应符合国家现行标准《建筑物防雷设计规范》GB50057和《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16的有关规定。”“幕墙的金属框架应与主体结构的防雷体系可靠连接,连接部位应清除非导电保护层。”技术规范4.4.13条文说明“玻璃幕墙是附属于主体建筑的围护结构,幕墙的金属框架一般不单独作防雷接地,而是利用主体结构的防雷体系,与建筑本身的防雷设计相结合,因此要求应与主体结构的防雷体系可靠连接;
(2)《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001-4.4.1规定:金属与石材幕墙的防雷设计除应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的有关规定外,还应符合下列规定:a、在幕墙结构中应自上而下地安装防雷装置,并应与主体结构的防雷装置可靠连接;b、导线应将材料表面的保护膜除掉再进行连接。
由于我国建筑幕墙设计、施工规范、工程验收等方面内容对建筑幕墙防雷的阐述十分有限,对建筑幕墙防雷施工方法不同的建筑幕墙设计单位,设计要求也各不同,从而给从事建筑幕墙施工的技术人员把握质量要求带来一定的难度。因此统一详细的建筑幕墙防雷系统设计就显得十分重要。
4 目前建筑幕墙防雷施工现场的做法和缺陷
建筑物防雷设计规范规定对于第二类防雷建筑物应采取防直击雷外还需防侧向直击雷和雷电波侵入的措施。
(1)建筑幕墙防顶层直击雷的措施是将处于建筑幕墙的顶部女儿墙上的3mm厚铝单板盖板部分,当成幕墙接闪器,因为铝板是一种良好的导体,其电场强度很大,当它沿建筑物女儿墙的顶部分布时,雷电很自然地被吸引过来,是雷击率最大的部位,从而起到接闪器的作用。这样,幕墙接闪器接受到的雷电流,就可以通过幕墙、女儿墙上的避雷均压环和防雷引下线,安全地把雷电流引到建筑物的防雷网,并导通到接地装置,达到避雷的作用。这样的设计方案不错,但没有考虑到施工时如何安全引雷。首先铝盖板在女儿墙上是一片片通过螺丝固定在横向支架上,并没有连成一体。第二、横向支架与纵向支架有绝缘的尼龙垫片隔断,使二者不能连接成有效的电气通路。第三、铝盖板上有较厚的绝缘层阻止了电流流通。
(2)建筑幕墙防侧向直击雷的措施通过主体结构设置的避雷均压环和防雷引下线,安全地把雷电流引到建筑物的防雷网,并导通到接地装置,达到避雷的作用。
现实中建筑幕墙防侧击雷施工方法是从建筑高度45米开始每三层设置一道与主体结构施工避雷均压环平行的闭合环(由直径12mm镀锌钢筋或40×4镀锌扃钢焊接组成),每隔10米左右和主体结构避雷均压环引出一条直径12mm镀锌圆钢焊接,通过安装在金属幕墙的垂直金属杆件与三层一道闭合环连通。”
如图1所示:
从图上我们可以看出:①金属幕墙的垂直金属杆件每隔10米上下连接一个点,中间层和上下层不连通,不能形成连续的电气通路;②水平方向每隔10米也只有一个点和闭合环连接,当侧击雷击中中间的金属杆件时,就不能保持导电通畅;③幕墙的金属体上积聚与雷云极性相反的大量感应电荷也不能顺利导流。
对建筑幕墙防雷设计和现场施工的几点建议:我们根据多年建筑幕墙工程监督管理的实际经验,以及有关国家防雷规范的要求,我个人认为建筑幕墙防雷装置应该这样改进。①把建筑幕墙防顶层直击雷的措施是将处于建筑幕墙的顶部女儿墙上的3mm厚铝单板盖板部分,当成幕墙接闪器这个问题。我们不妨在铝盖板上加安装一种铝型材,设计成直接接受雷击的装置,相当于原来女儿墙上的避雷带起到引雷的接闪器作用。这样不影响美观,也能安全地把雷电流与建筑物防雷网接通,也解决了在施工中铝盖板如何与主体结构防雷网接通的问题,达到避雷作用。女儿墙上的3mm厚铝盖板只要做等电位连接就可以。②建筑幕墙防侧向直击雷的措施是通过在建筑金属幕墙层间部位设置一圈圈闭合的均压环,然后通过引下线传到接地装置。
1)幕墙防侧雷做法:在主体建设阶段,幕墙预埋件的锚筋必须和位于均压环处梁的纵向钢筋连通,均压环和楼层所以立柱上的引下线连通。未在主体建设阶段预埋的幕墙预埋件在后期安装阶段植入的预埋件每块都与幕墙层间部位设置一圈圈闭合均压环联通。
2)建筑金属幕墙层间部位一圈圈闭合均压环的设置,在主体结构的最高二层各设置一道,往下每隔一层设置一道,建筑金属幕墙最底层设置一道均压环,然后和大楼的接地网连接。(对于较高的建筑物,引下线很长,雷电流的电感压降达到很大的数值,需要在每隔一定的高度处,用均压环将各条引下线在同一高度连接起来,并接到同一高度的室内外金属物体上,以减小其间的电位差,避免发生反击)
3)幕墙竖向主龙骨应视为避雷引下线,由于竖向主龙骨是每层一段,段与段之间有伸缩间隙,相互间并不联通,因此竖向主龙骨之间应用不少于4mm厚的镀锌扁钢弯曲成U形状后连接或用大于25mm2的铜编织带。连接之前应清除竖向主龙骨表层的绝缘氧化膜,不同金属压接,要做防电化腐蚀处理。如:钢与铝连接时,钢要镀锡;或在钢、铝之间加不锈钢垫片。如图2所示:
4)幕墙竖向主龙骨应每隔一层与闭合均压环连接,做法是闭合均压环用40×4热镀锌扁钢焊接,在扁钢上面开孔与大于25mm2的铜编织带连接。(扁钢搭接长度为其宽度的2倍,且三面施焊;焊接处做防腐处理)。这样建筑幕墙的防雷装置就由顶部女儿墙上幕墙接闪器引雷,通过楼层闭合均压环连接主体结构的避雷引下线和幕墙竖向主龙骨一起将雷电流引入大地。
5)建筑幕墙的防雷装置测试点的设置 将建筑幕墙的防雷装置和建筑物防雷网接通,一是利用钢筋混凝土墙上预埋的避雷引下线设置连接板和引出线作为供测试、连接之用;二是利用建筑幕墙上的预埋件和竖向主龙骨做连接通道;焊出预留的接线,作为防雷装置测试点。
5 结束语
通过实施上述的几项技术质量措施,使建筑幕墙与大厦的防雷系统成为一个可靠整体,较好地完成了建筑幕墙防雷系统的全部工作。高层建筑的防雷是一个复杂和系统的工程,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,但要防止或减少雷击建筑幕墙时所造成的人身伤害和财产的损失,并做到安全可靠、技术先进、经济合理,这就要求我们广大设计人员在设计施工中除了严格遵守规范外,还应积极采用新技术更好地消除雷害,将建筑幕墙的防雷设计工作做细、做好。同时也要求施工单位在施工时严格按照设计图纸和国家施工规范进行施工,在施工现场遇到难点和疑点及时和设计人员沟通,共同解决疑难问题,将工程顺利完成。
参考文献
[1]《建筑物防雷设计规范》GB5007-94
[2]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008