论文部分内容阅读
摘要：雷电会引起建筑物的损坏、对电力、电讯等设备造成损坏，甚至人员伤亡。为提高高层建筑防雷的可靠性，文章从防雷等级，保护范围，构造措施等方面详细介绍了防雷设计及施工要点，并以某住宅楼为例，阐述了建筑物的防雷设计方案和施工工艺及注意事项，指出防雷设计应因地制宜，综合考虑，做到经济合理。
关键词：建筑物、施工要点、防雷设计
中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
雷电会引起建筑物的损坏，人员伤亡，对电力、电讯等设备造成损坏。雷电的破坏作用归纳起来有两种：一是直接击在建筑物上产生热效作用和电动力作用； 二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用以及雷电波侵入作用。随着社会经济的发展，建筑物的规模不断扩大、建筑高度不断的增加，高层建筑更易遭受雷击，加之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。
二、雷击的危害
雷击分为两种基本形式：直接雷击和感应雷击。
1．雷电直接击中电气设备、线路或构筑物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放入大地，从而产生强大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电称之为直接雷击。直雷击可导致建筑物，设备部件破坏，甚至导致人身伤亡。
2．感应雷高压脉冲：由于雷云之间放电或雷云对地放电所形成的静电感应及电磁感应，通过场耦合到各种电线中，产生几仟伏乃至几十仟伏以上的感应高电位，以波的形式传入户内，对线路及设备产生很大的破坏性。防雷电波入侵危害的措施通常有法：
（1）室外线路全线埋地敷设；
（2）采用电缆段进线方式供电；
（3）进出建筑物的架空线路，进出户处加装放电间隙和避雷器等；
（4）建筑物防直击雷同各种电气系统共用接地装置时总进户装置处加避雷器。
三、建筑防雷技术应用分析及施工措施
1．接闪器
它是专门用来接受直接雷击的物体，接闪的金属杆为避雷针，还有避雷网和避雷带等必须与顶部外露的其他金属物体连成一个整体的电气通路，且与避雷引下线连接可靠，带屋面结构一般采用现浇混凝土板，避雷网与避雷带主要采用镀锌圆钢或镀锌扁钢敷设成带状或网状作为接闪器，一级防雷建筑物的保护措施设计施工，防雷网在屋顶组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。避雷带采用直径不小于12mm圆钢，沿屋顶周围装设，高出屋面100～150mm，支持卡间距1～1.5 m，支持卡拉力大于5kg。
2．引下线
引下线的粗细和数量直接影响分流效果，同时应在建筑物的中间部位增加均压环，以减小引下线的电感电压降，这样不仅可以分流，而且可以降低反击电压，引下线利用柱中不小于￠16对角线主钢筋、主梁钢筋与防雷系统连接，不少于2支主梁钢筋焊接连通，均压环焊口双面焊接长度不小于圆钢直径的6倍，单面焊接长度不小于圆钢直径的12倍。高度超45m外墙所有大金属构件也应与防雷系统连接等电位，柱钢筋与基础接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。混凝土浇灌前，各钢筋之间必须焊接构成电气连接，接地体主要是利用基础桩的对角线钢筋与承台的连接，选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁柱筋。
3．等电位
建筑物内的结构钢筋与各种金属物及金属管线连接成统一的导电体，形成一个类似封闭的金属笼，它是一个具有极小接地电阻和引下线阻抗、以等电位为主体的法拉第笼。雷击时，能起到均压屏蔽作用，构成一个等电位体，建筑物内就不会产生不同的电位，这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的跨步电压，这对防止设备免受雷电电磁脉冲干扰有很大好处。等电位联结在施工时把建筑物内所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管，以及其他金属管道、设备基础金属物和大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、防雷建筑物的接地线，用电气连接的方法连接起来，如高层建筑45m以上各大金属如门、窗等必须引出等电位线与其连接。使整个建筑物空间成为一个良好的等电位体。
4．接地装置
电气设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接称为接地。与土壤直接接触的金属物体，称为接地体。分为人工接地体与自然接地体。连接接地体及设备接地部分的导线为接地线。接地线与接地体合称接地装置。在接地装置安装时必须符合建筑电气工程施工质量验收规范，接地装置顶面埋设深度不应小于0.6m，圆钢、角钢及钢管接地极应垂直进入地下，间距不应小于5m，接地装置的焊接应采取搭接焊。搭接长度应符合以下规定：
(1)扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊。
(2)圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊。
(3)圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊。
(4)扁钢与钢管，或角钢焊接，紧贴角钢外侧两面，或紧贴3/4钢管表面，上下施焊。
(5)除埋设在混凝土中的焊接接头外，必须有防腐措施。
接地装置的接地电阻必须符合设计要求，钢筋混凝土结构的建筑利用其桩基内或底板基础内的钢筋作为接地装置，并在整个基础内构成统一的联合接地体，但是需要注意，有些钢筋混凝土不能作为接地装置，如防水水泥、铝酸盐水泥、矾土水泥、异丁硅酸盐水泥等以人造材料水泥做成的钢筋混凝土基础等。接地电阻越小，散流越快，落雷物体高电位保持时间就越短，危险越小，以至于跨步电压、接触电压也越小。然而理论和实践证明，接地网结构较接地电阻更应受到重视。环形接地网就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环。这样的
接地网可以使界面以内的电场分布比较均匀，减少跨步电压对人的危害，也可减少室内在被雷击时，由于地面电位梯度大产生对设备高电压反击的危险。防止接地体腐蚀，选用材料很关键，一般不要使用再生钢，应采用热镀锌优质钢材。接地体的埋深一定要达到0.6m以上，要用细土回填，并分层夯实，不要用碎石和建筑垃圾回填，对焊接头的焊口长度，焊接质量要严格把关，不能有虚焊、假焊现象，对焊口要刷防锈漆进行处理。散流地线也同样很重要，应按设计图纸要求的位置焊好散流地线，散流地线应采用40×4热镀锌扁钢制做，申出建筑物1.5m以上，埋深度大于1.2m。
5．电涌保护器(SPD)
电涌保护器是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置。电涌保护需要在瞬态过电压存在的极短时间内，在被保护区域内的所有导电部件之间建立起一个等电位。这种导电部件也包括电路中的电源线。在预期的雷击情况下，通过完备的等电位联结装置，可以在极短的时间内形成一个等电位岛，这个等电位岛对于远处的电位差甚至可高达数十万伏。但重要的是，在需要保护的区域内，所有导电部件都可认为具有接近相等或绝对相等的电位，而不存在显著的电位差。因此建筑物上安装有防直击雷的防雷装置的情况下，设计者在SPD的设计过程中必须做防雷等电位联结，必须在低压电源进户处安装SPD.为了安全起见及使用和维护方便，电源系统的多级防雷原则上均选用并联型电源电涌保护器。但考虑到电网电压不稳定、波动范围大的实际情况，在尽量选择残压较低的电源电涌保护器的同时，还必须考虑电涌保护器有足够大的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低，则容易造成电涌保护器自毁。安装电涌保护器时的引线应采用截面积不小于10mm2的多股铜导线(建议使用16mm2的多股铜导线)，并尽可能短(引线长度不宜超过0.5m)。当引线长度超过0.5m时，应加大引线的截面积。引线应紧凑并排或绑扎布放。电源电涌保护器的接地线应使用不小于25~35 mm2的多股铜导线，并尽可能就近与交流保护地汇流排、总汇流排或接地网直接可靠连接。电涌保护器(SPD)目前市面上品牌规格很多，安装的品牌必须是海南省防雷中心确认备案的品牌，规格有3P的有4P的也有3P+N的，安装在不同的配电系统用不同的规格，如目前海南大多数商住楼(居民区)用电安装的配电系统基本上都是TN-S系统，因此在安装电涌保护器(SPD)时，在变压器N与PE线连接处安装的电涌保护器用(3P)，在其后N与PE线分开后安装电涌保护器时用(4P)，即在N与PE线间增加一个。
四、结语
我们必须正确认识建筑防雷重要性，严格按照建筑物防雷规范進行施工，加强建筑物防雷保护措施的安全管理，最大程度的减少雷击事故的发生，保护人身和设备安全，不断促进综合防雷技术的发展。
参考文献：
[1] 韩秀彬：《建筑物防雷的设计与施工问题探析》，《黑龙江科技信息》，2007年18期
[2] 张向东：《浅谈建筑物防雷设计施工中应注意的问题》，《民营科技》，2007年01期
[3] 华红兵：《防雷技术在建筑工程设计中的应用》，《中国新技术新产品》，2010年01期
[4] 张继娜 陈辉：《建筑物供配电系统的电涌保护及SPD的应用》，《安防科技》，2008年04期
关键词：建筑物、施工要点、防雷设计
中图分类号：TU856 文献标识码：A 文章编号：
一、前言
雷电会引起建筑物的损坏，人员伤亡，对电力、电讯等设备造成损坏。雷电的破坏作用归纳起来有两种：一是直接击在建筑物上产生热效作用和电动力作用； 二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用以及雷电波侵入作用。随着社会经济的发展，建筑物的规模不断扩大、建筑高度不断的增加，高层建筑更易遭受雷击，加之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。
二、雷击的危害
雷击分为两种基本形式：直接雷击和感应雷击。
1．雷电直接击中电气设备、线路或构筑物，其过电压引起强大的雷电流通过这些物体放入大地，从而产生强大的热效应和机械效应，相伴的还有电磁效应和闪络放电称之为直接雷击。直雷击可导致建筑物，设备部件破坏，甚至导致人身伤亡。
2．感应雷高压脉冲：由于雷云之间放电或雷云对地放电所形成的静电感应及电磁感应，通过场耦合到各种电线中，产生几仟伏乃至几十仟伏以上的感应高电位，以波的形式传入户内，对线路及设备产生很大的破坏性。防雷电波入侵危害的措施通常有法：
（1）室外线路全线埋地敷设；
（2）采用电缆段进线方式供电；
（3）进出建筑物的架空线路，进出户处加装放电间隙和避雷器等；
（4）建筑物防直击雷同各种电气系统共用接地装置时总进户装置处加避雷器。
三、建筑防雷技术应用分析及施工措施
1．接闪器
它是专门用来接受直接雷击的物体，接闪的金属杆为避雷针，还有避雷网和避雷带等必须与顶部外露的其他金属物体连成一个整体的电气通路，且与避雷引下线连接可靠，带屋面结构一般采用现浇混凝土板，避雷网与避雷带主要采用镀锌圆钢或镀锌扁钢敷设成带状或网状作为接闪器，一级防雷建筑物的保护措施设计施工，防雷网在屋顶组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。避雷带采用直径不小于12mm圆钢，沿屋顶周围装设，高出屋面100～150mm，支持卡间距1～1.5 m，支持卡拉力大于5kg。
2．引下线
引下线的粗细和数量直接影响分流效果，同时应在建筑物的中间部位增加均压环，以减小引下线的电感电压降，这样不仅可以分流，而且可以降低反击电压，引下线利用柱中不小于￠16对角线主钢筋、主梁钢筋与防雷系统连接，不少于2支主梁钢筋焊接连通，均压环焊口双面焊接长度不小于圆钢直径的6倍，单面焊接长度不小于圆钢直径的12倍。高度超45m外墙所有大金属构件也应与防雷系统连接等电位，柱钢筋与基础接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。混凝土浇灌前，各钢筋之间必须焊接构成电气连接，接地体主要是利用基础桩的对角线钢筋与承台的连接，选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁柱筋。
3．等电位
建筑物内的结构钢筋与各种金属物及金属管线连接成统一的导电体，形成一个类似封闭的金属笼，它是一个具有极小接地电阻和引下线阻抗、以等电位为主体的法拉第笼。雷击时，能起到均压屏蔽作用，构成一个等电位体，建筑物内就不会产生不同的电位，这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安全的跨步电压，这对防止设备免受雷电电磁脉冲干扰有很大好处。等电位联结在施工时把建筑物内所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管，以及其他金属管道、设备基础金属物和大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、防雷建筑物的接地线，用电气连接的方法连接起来，如高层建筑45m以上各大金属如门、窗等必须引出等电位线与其连接。使整个建筑物空间成为一个良好的等电位体。
4．接地装置
电气设备的某部分与土壤之间作良好的电气连接称为接地。与土壤直接接触的金属物体，称为接地体。分为人工接地体与自然接地体。连接接地体及设备接地部分的导线为接地线。接地线与接地体合称接地装置。在接地装置安装时必须符合建筑电气工程施工质量验收规范，接地装置顶面埋设深度不应小于0.6m，圆钢、角钢及钢管接地极应垂直进入地下，间距不应小于5m，接地装置的焊接应采取搭接焊。搭接长度应符合以下规定：
(1)扁钢与扁钢搭接为扁钢宽度的2倍，不少于三面施焊。
(2)圆钢与圆钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊。
(3)圆钢与扁钢搭接为圆钢直径的6倍，双面施焊。
(4)扁钢与钢管，或角钢焊接，紧贴角钢外侧两面，或紧贴3/4钢管表面，上下施焊。
(5)除埋设在混凝土中的焊接接头外，必须有防腐措施。
接地装置的接地电阻必须符合设计要求，钢筋混凝土结构的建筑利用其桩基内或底板基础内的钢筋作为接地装置，并在整个基础内构成统一的联合接地体，但是需要注意，有些钢筋混凝土不能作为接地装置，如防水水泥、铝酸盐水泥、矾土水泥、异丁硅酸盐水泥等以人造材料水泥做成的钢筋混凝土基础等。接地电阻越小，散流越快，落雷物体高电位保持时间就越短，危险越小，以至于跨步电压、接触电压也越小。然而理论和实践证明，接地网结构较接地电阻更应受到重视。环形接地网就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环。这样的
接地网可以使界面以内的电场分布比较均匀，减少跨步电压对人的危害，也可减少室内在被雷击时，由于地面电位梯度大产生对设备高电压反击的危险。防止接地体腐蚀，选用材料很关键，一般不要使用再生钢，应采用热镀锌优质钢材。接地体的埋深一定要达到0.6m以上，要用细土回填，并分层夯实，不要用碎石和建筑垃圾回填，对焊接头的焊口长度，焊接质量要严格把关，不能有虚焊、假焊现象，对焊口要刷防锈漆进行处理。散流地线也同样很重要，应按设计图纸要求的位置焊好散流地线，散流地线应采用40×4热镀锌扁钢制做，申出建筑物1.5m以上，埋深度大于1.2m。
5．电涌保护器(SPD)
电涌保护器是电子设备雷电防护中不可缺少的一种装置。电涌保护需要在瞬态过电压存在的极短时间内，在被保护区域内的所有导电部件之间建立起一个等电位。这种导电部件也包括电路中的电源线。在预期的雷击情况下，通过完备的等电位联结装置，可以在极短的时间内形成一个等电位岛，这个等电位岛对于远处的电位差甚至可高达数十万伏。但重要的是，在需要保护的区域内，所有导电部件都可认为具有接近相等或绝对相等的电位，而不存在显著的电位差。因此建筑物上安装有防直击雷的防雷装置的情况下，设计者在SPD的设计过程中必须做防雷等电位联结，必须在低压电源进户处安装SPD.为了安全起见及使用和维护方便，电源系统的多级防雷原则上均选用并联型电源电涌保护器。但考虑到电网电压不稳定、波动范围大的实际情况，在尽量选择残压较低的电源电涌保护器的同时，还必须考虑电涌保护器有足够大的最大连续工作电压。如果最大连续工作电压偏低，则容易造成电涌保护器自毁。安装电涌保护器时的引线应采用截面积不小于10mm2的多股铜导线(建议使用16mm2的多股铜导线)，并尽可能短(引线长度不宜超过0.5m)。当引线长度超过0.5m时，应加大引线的截面积。引线应紧凑并排或绑扎布放。电源电涌保护器的接地线应使用不小于25~35 mm2的多股铜导线，并尽可能就近与交流保护地汇流排、总汇流排或接地网直接可靠连接。电涌保护器(SPD)目前市面上品牌规格很多，安装的品牌必须是海南省防雷中心确认备案的品牌，规格有3P的有4P的也有3P+N的，安装在不同的配电系统用不同的规格，如目前海南大多数商住楼(居民区)用电安装的配电系统基本上都是TN-S系统，因此在安装电涌保护器(SPD)时，在变压器N与PE线连接处安装的电涌保护器用(3P)，在其后N与PE线分开后安装电涌保护器时用(4P)，即在N与PE线间增加一个。
四、结语
我们必须正确认识建筑防雷重要性，严格按照建筑物防雷规范進行施工，加强建筑物防雷保护措施的安全管理，最大程度的减少雷击事故的发生，保护人身和设备安全，不断促进综合防雷技术的发展。
参考文献：
[1] 韩秀彬：《建筑物防雷的设计与施工问题探析》，《黑龙江科技信息》，2007年18期
[2] 张向东：《浅谈建筑物防雷设计施工中应注意的问题》，《民营科技》，2007年01期
[3] 华红兵：《防雷技术在建筑工程设计中的应用》，《中国新技术新产品》，2010年01期
[4] 张继娜 陈辉：《建筑物供配电系统的电涌保护及SPD的应用》，《安防科技》，2008年04期