高層建築的防雷接地措施

2021-08-17 19:46:05 字數 3888 閱讀 5595

雷電會引起建築物的損壞、人員**,對電力、電訊等裝置造成損壞。雷電的破壞作用歸納起來有兩種:一是直接擊在建築物上產生熱效作用和電動力作用;二是雷電流產生的靜電感應作用和電磁感應作用以及雷電波侵入作用。

高層建築更易遭受雷擊,加之高層建築正在向智慧型化發展,大量電子裝置和網路系統一旦遭受雷擊,損失將很嚴重,所以防雷系統可靠與否是極為重要的。

高層建築防雷是依據法拉第籠原理採用籠式防雷系統,就是將建築物層面避雷網(帶)、引下線和接地裝置三部分聯結成乙個整體的鋼鐵大網籠。從防直擊雷、防測擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入等方面,綜合考慮接閃功能、分流影響、均衡電位、遮蔽作用、合理佈線和接地等因素,做到從整體上兼顧建築物外部防雷和內部防雷等功能,達到安全防雷的目的。

1. 建築物的外部防雷

高層建築的外部防雷主要是指防直擊雷和防側擊雷,其作用是保護建築物本身不遭受雷擊,主要由接閃器、引下線和接地裝置組成。

1)接閃器

接閃器是防直擊雷接受雷電流的金屬導體,其形式有避雷網(帶)、避雷針、金屬屋面等。避雷網(帶)應沿屋脊、屋角、屋簷、簷角、女兒牆等易受雷擊部位敷設,並按建築物的防雷等級在整個屋面組成不同尺寸要求的網格,見表1.根據雷擊建築物部位的規律,在建築物上裝設避雷針(網、帶),就能可靠吸強雷和弱雷。

屋面避雷網(帶)一般採用熱鍍鋅的圓鋼或扁鋼及熱鍍鋅件,敷設應平正順直、固定可靠,搭焊長度應滿足規範要求。避雷網(帶)在經過沉降縫或伸縮縫時應做煨彎補償處理,避雷帶在女兒牆敷設時,一般敷設在女兒牆的中間,當女兒牆寬度較大時,應將避雷帶移向女兒牆的外側處為宜,因為女兒牆的外沿易受雷擊。

現代高層建築中也有在屋面上利用金屬欄杆做避雷網(帶),其材質主要採用鋼管或不銹鋼管,鋼管的壁厚應,鋼管直線段對接,轉角等部位應採用圓鋼或角鋼搭接焊,搭焊長度應滿足規範要求,欄杆必須與引下線可靠連通。突出屋面的金屬物體可不裝接閃器,但應和屋面防雷網(帶)相連;在屋面接閃器保護範圍之外的非金屬物體應裝接閃器,並與屋面防雷裝置相連。由於高層建築露天裝置較多,如冷卻塔、衛星接收器、航空障礙燈、排煙口、廣告牌及與這些裝置相關的金屬管道等,因此屋面所有金屬構件管道都應與避雷裝置連線。

這些裝置與構築物若不在接閃器保護範圍的,應區域性加設避雷針或避雷帶。例如,建築屋頂上有一冷卻塔,需要防雷保護,首先採用避雷網(帶)保護屋面,然後將屋面作為地面,用滾球法確定避雷針的高度。

2).引下線

引下線的作用是將避雷網(帶)與接地裝置連線在一起,使雷電流構成通路,通常利用主體結構的柱主筋或剪力牆中鋼筋作暗裝引下線。引下線的數量及布置直接影響分流效果。引下線數量多且間距較小時,雷電流在區域性區域分布也就較均勻,引下在線電壓降減小,反擊危險也相應減少。

引下線應沿建築物四周均勻或對稱布置,其間距不應大於規範的要求,應盡可能增加引下線的數量,適當減少引下線間距。由於高層建築物引下線很長,雷電流的電感應壓降很大,需要在每隔一定的高度處用均壓環將各條引下線在同一高度連線起來,並接到同一高度的屋內金屬物體上,以減小其間的電位差,避免發生反擊。均壓環通常利用圈樑兩主筋焊通成閉合迴路。

高層建築引下線必須保證全長焊通,為避免接錯鋼筋,同一柱內引下線不宜小於兩根主筋,主筋截面不應小於,鋼筋連線處應採用搭接焊,搭焊倍數為圓鋼直徑的倍,雙面焊,焊縫飽滿、平整,以減少接觸電阻。

2. 接地裝置

接地裝置包括接地體和接地線。接地裝置的優劣與接地電阻和接地方式有關。為便於與各種入戶金屬管道相連,降低跨步電壓,建築物防雷接地一般採用周圈式接地。

防雷接地應盡量利用自然接地體作為接地裝置,只要基礎採用矽酸鹽水泥和周圍土壤的含水量不低於』(,基礎外表面無防腐層或有瀝青質的防腐層時,可利用基礎內鋼筋作接地裝置,否則應加設人工接地裝置。高層建築通常利用樁基礎、箱形基礎作接地裝置,這些基礎連成的接地網有較大的電容,其衝擊阻抗很小。施工中通常將樁基的拋頭鋼筋與承台板主筋焊接,並與承台上作為引下線的柱鋼筋焊通,再與整個底板內鋼筋或地梁中的鋼筋互相連通,將樁基主筋與地梁主筋焊接成乙個閉合的水平接地網,以形成均壓。

由於防雷裝置直接裝在建、構築物上,建築物防雷接地與電氣裝置接地等無法隔離。通常建築物的防雷接地與電氣裝置的接地、微電子裝置接地均應連線成統一的接地系統,其共用接地電阻按其中最小值選定。一般要求,接地電阻值。

3. 防測擊雷

側面雷擊的保護一般不需專設接閃器,是將窗框架、欄杆、表面裝飾物等較大的金屬物連到建築物的鋼構架或鋼筋體上進行接地。其次,金屬門窗、欄杆等金屬物利用均壓環就近與防雷裝置連線。通常根據建築防雷類別,將各層(或隔幾層)圈樑內的周邊主筋焊通,成為均壓環,並與防雷引下線相連,然後將金屬門窗的框架、金屬欄杆、表面裝飾物等較大金屬物與均壓環連線,達到防側擊雷的要求。

在高層建築施工中,往往電氣預埋、幕牆、金屬門窗施工不是同一支隊伍,這樣存在交接、配合問題。在主體結構施工中,電氣預埋隊伍進行預埋件的接地連線,而門窗施工隊伍應保證門窗的可靠接地。通常由圈樑主筋引出) 圓鋼(或扁鋼),圓鋼(或扁鋼)與接地端子板搭焊連線,接地端子板再與固定金屬窗框的鐵板架採用螺絲鎖緊。

幕牆主金屬框架與避雷帶或均壓環的連線,一般由建

築裝飾的幕牆施工單位負責,但土建、裝飾、安裝應積極主動、密切配合。幕牆防雷應保證立柱與立柱、立柱與橫樑之間可靠跨接以及立柱與角碼、角碼與主體結構預埋件與均壓環可靠連線。導線連線應除掉材料表面的保護膜,不同金屬材料連線應採取防電化腐蝕的措施。

幕牆結構應自上而下與建築物結構的防雷裝置可靠連線。當幕牆與屋面女兒牆平齊時,其所有金屬主構架必須與避雷帶(網)進行可靠連線,還必須與高層建築的均壓環進行可靠連線,在幕牆底部亦應與防雷裝置連線。在實際施工中,往往忽略幕牆底部與防雷裝置的連線,應特別注意。

4. 建築物內部防雷

內部防雷包括防雷電感應,防反擊以及防雷電波侵入。良好的內部防雷能減少建築物內的雷電流和所產生的電磁效應,並能防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害和雷電磁脈衝所造成的危害。內部防雷主要採取等電位連線、遮蔽等措施。

5. 等電位聯結

等電位是用連線導線或過電壓保護器將處在需要防雷空間內的防雷裝置、建築物的金屬構架、金屬裝置、外來的導體物、電氣和電訊裝置等連線起來。為保證建築物內部不產生反擊和危險的接觸電壓、跨步電壓,應當使建築物地面、牆板和金屬管、線路等都處於同一電位,為此鋼筋混凝土建築物應在各層的適當位置預埋與房屋結構內防雷導體相連的等電位連線板,以便與接地主幹線相連。由於電力、電信線路不能直接接到地線上,電湧保護器實現了電氣裝置、電子裝置的等電位聯結。

建築物等電位聯結幹線應從與接地裝置有不少於兩處直線連線的接地幹線或總等電位箱引出,等電位聯結幹線或區域性等電位箱間的連線線形成環形網路,環形網路應就近與等電位聯結幹線或區域性等電位箱連線,支線間不應串聯連線。總等電位聯結一般設在地下室或靠近地平面處,將進出建築物的金屬管道、建築物鋼筋接地網、所有強弱電電源線、訊號線的接地線進行聯結。高層建築物內各種金屬導體和管道如金屬門窗、裝置的金屬外殼等作等電位連線;電源線、訊號線通過電湧保護器實現等電位連線;建築物各處的均壓環、起到一定電磁遮蔽作用的鋼筋網、各處的電氣以及防雷等電位連線導體形成總等電位連線,最後與聯合接地系統相連,形成乙個理想的「法拉第籠」。

6. 合理的遮蔽

建築物中做遮蔽的主要目的是對微電子裝置的防護。對有大量微電子裝置房間要採取遮蔽措施,使儀器處於無干擾的環境中。遮蔽的有效性不僅與房間加裝的遮蔽網和儀器金屬外殼—遮蔽體本身有關,還與微電子裝置的電源線和訊號線介面的防過電壓、等電位聯結和接地等措施有關。

為了保證非防雷系統的電氣線路在防雷裝置接閃時不受影響,應採用金屬管佈線,這樣防止雷電反擊的能力強,對防各種電磁脈衝也具有較好的遮蔽能力。電氣線路的主幹線一般集中於高層建築物的中心部位(其雷電電磁場強度最弱),避免靠近做為引下線柱筋的位置,縮小干擾的範圍。穿線鋼管和線槽等都應與各樓層的等電位連線板和接地母線相聯結,達到良好的遮蔽效果。

用電裝置、配電裝置、配電線路應採用防雷電波侵入低壓系統的措施,從配電盤引出的線路應穿鋼管,鋼管的一端應與配電盤外殼相連,另一端應與用電裝置外殼、保護罩相連,並應就近與屋頂防雷裝置相連。當鋼管因連線裝置而中間斷開時應設跨接

線,在配電盤內,應在開關電源側與外殼之間裝過電壓保護器。

綜上所述,在高層建築防雷接地系統的設計和施工中,運用法拉第籠原理,將內部防雷接地裝置與外部防雷接地裝置結合起來,綜合考慮接閃、分流、均壓、遮蔽、佈線和接地等要素,良好地設計方案和優質的施工,才能真正提高建築物防雷的可靠性。

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