建筑物防雷设计浅析

福󰀁󰀁建󰀁󰀁建󰀁󰀁筑

FujianArchitecture&Construction

No11󰀂2010Vol󰀂149

建筑物防雷设计浅析

徐松敏

(厦门合道工程设计集团有限公司󰀁361004)

摘󰀁要:本文以厦门福隆大厦的防雷设计为例,从防雷类别、防雷措施、接地装置等要素论述高层建筑的防雷设计。关键词:直击雷侧击雷雷电波侵入

中图分类号:TU976+.55󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文献标识码:A󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁文章编号:1004-6135(2010)11-0097-02

ABriefAnalysisforprotectionofstructuresagainstlightning

XuSongmin

(XiamenHordorArchitecture&EngineeringDesignGroupCo󰀁,Ltd.󰀁361004)

Abstract:thispapertakestheXiamenFulongBuildingasanexample,analysetheprotectionofhight-risebuildingagainst

lighting,expatiateonprotectionlevels,protectionmeasuresandearth-terminationsystem󰀁

Keywords:Directlightningflash󰀁Sidelightningflash󰀁Lightningsurgeonincomingservices

󰀁󰀁雷电灾害是世界公认的最严重十大自然灾害之一,据福建省气象部门统计,从2005年1月至2009年11月,福建省共发

生雷灾2885起,伤亡190人。而我国每年因雷电灾害造成的财产损失在(50~100)亿元,每年雷击伤亡数超过1万人。因此做好建筑物的防雷设计对保护用户的人身安全及财产安全具有非常重要的意义。

本文以厦门福隆大厦的防雷设计为例,论述如何做好防雷设计。厦门福隆大厦地下三层,地上二十三层,建筑高度约134m,建筑面积约39000m2。

󰀂a);福建省厦门市的年平均雷暴日Td=47󰀁4d/a次/(km2󰀂a)

Ae∃∃∃与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km)2。Ae=

LW+2H(L+W)+󰀁H2%10-6

[3]

.3

Ng=0󰀁024T1󰀁41.3=0󰀁024%150󰀁8=3󰀁6d=0.024%47

=[50󰀁4%28󰀁8+2%134󰀁2%(50󰀁4+28󰀁8)+3󰀁14%134󰀁22]%10-6=0󰀁0793(km)2

L,W,H∃∃∃分别是建筑物(福隆大厦)的长、宽、高,即50󰀁4m%28󰀁8m%134󰀁2m。

将上述数据代入公式,建筑物年预计雷击次数计算结果如下:

N=kNgAe=1%3󰀁6%0󰀁0793=0󰀁285次/a

雷规!第2󰀁0󰀁4条规定∀遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑物:三、预计雷击次数大于或等于0󰀁06次/a,且小于或等于0󰀁3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。#,因此基于 雷规!的定量方式,本建筑应按三类防雷建筑物设防。

由此可见,根据 民规!、 雷规!确定本建筑的防雷类别,其结论不同。对于民用建筑物、构筑物的防雷类别, 民规!与 雷规!的区别在于 民规!明确规定∀高度超过100m的建筑物#应按第二类防雷建筑物设防。 雷规!用定量方法来确定建筑物的防雷类别是依据建筑物的类型及建筑物的年预计雷击次数,现在超过100m的建筑物所占比例很低,因此该建筑物附近基本没有屏蔽影响的物体,这显著提高其遭受雷击次的概率,所以 民规!规定∀高度超过100m的建筑物#应按第二类防雷建筑物设防是恰当的。 雷规!提供的建筑物年预计雷击次数计算公式,校正系数对结论影响甚大,设计时应核实周边建筑物、构筑物的高度,就本建筑而言,校正系数取2更为准确(按位于旷野孤立的建筑物)。

1󰀁防雷类别的确定

防雷设计的第一步是确定建筑物的防雷类别,本文分别采用定性和定量两种方法来确定建筑物的防雷类别。

1󰀁1󰀁定性方法

根据 民用建筑电气设计规范!JGJ16-2008(下文简称 民规!)第11󰀁2󰀁3条规定∀符合下列情况之一的建筑物,应划为第二类防雷建筑物:1高度超过100m的建筑物;#,本建筑应按二类防雷建筑物设防。

1󰀁2󰀁定量方法

根据 建筑物防雷设计规范!GB50057-94(2000版)(下文简称 雷规!)提供的建筑物年预计雷击次数计算方法来确定建筑物的防雷等级,其计算公式[1]如下:

N=kNgAe

N∃∃∃建筑物年预计雷击次数(次/a);

k∃∃∃校正系数,在一般情况下取1。本工程地处市区,校正系数取1;

Ng∃∃∃建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/(km2

作者简介:徐松敏,男,1981年12月出生,厦门合道工程设

计集团有限公司,助理工程师,建筑电气设计。

收稿日期:2010-09-01

2󰀁防雷措施

本建筑需按二类防雷建筑物设防,同时建筑高度超过45m,因此本建筑物不仅需防直击雷和雷电波侵入措施,还需

2010年11期总第149期徐松敏󰀂建筑物防雷设计浅析󰀂98󰀁󰀂

图1󰀁屋面防雷平面图

采取防侧击雷措施。

2󰀁1󰀁防直击雷措施

采用󰀂12镀锌圆钢沿屋面、女儿墙上及其它易受雷击的部位敷设避雷带,并在屋面组成不大于10mx10m或12mx8m的避雷网格,屋面上所有不在接闪器保护范围内的各类物体均应装设避雷带(针),并与屋面防雷装置相连,如图1所示。

利用柱内两根不小于󰀂16的主筋连续焊接作为引下线,其平均间距不应大于18m,如图1所示。引下线上与避雷带下与接地极焊接。2󰀁2󰀁防侧击雷措施

本工程建筑高度超过45m,因此还需采取防侧击雷和等电位保护措施:

1)混凝土的钢筋互相连接,其连接要求是:构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋,其箍筋与钢筋的连接,钢筋与钢筋的连接应采用土建施工的绑扎法,单根钢筋或圆钢或外引预埋连接板、线与上述钢筋的连接应焊接;

2)除利用钢筋混凝土柱子内钢筋作为防雷装置引下线外,结构圈梁中的钢筋应每三层连成闭合回路,并应同防雷装置引下线连接;

3)将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接;

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,并利用钢筋混凝土结构内的钢筋设置局部等电位联结端子板,每三层与其连接一次。2󰀁3󰀁防雷电波侵入措施

雷电波侵入可毁坏电气设备的绝缘,使高压窜入低压,可能造成严重的触电事故。因此建筑物需采取必要的防雷电波侵入措施。

1)引入建筑的所有室外电缆全线埋地,在入户端处应将电缆金属外皮和金属护管用󰀂12镀锌圆钢就近接地,直埋金属管道在进出建筑物还应用40mm%4mm镀锌扁钢就近与防雷接地装置相连以防雷电波侵入。

2)在供电至屋面LPZOB区的用电设备配电箱内装设防雷电波侵入的过电压吸收装置(装设SPD),相关线路的保护钢管一端与配电箱金属外壳相连,另一端与用电设备金属外壳、保护罩相连,并就近与屋面防雷装置联接。

3󰀁接地装置

本建筑采用基础地梁底部或底板内两根不小于󰀂16的钢筋及途经的桩基内两根竖向不小于󰀂16主筋焊接连通,组成大楼的接地极。因本建筑的各弱电子系统的接地与强电工作接地、防雷接地、防静电接地共用接地体,所以接地电阻应不大于1 。

4󰀁结语

建筑物的防雷设计是一项较为复杂的内容,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。在防雷设计时,设计人员应实地了解建筑物周边情况,以便更好的确定建筑物的防雷类别。如果新建建筑远高于周边环境或周边建筑,建议采用定量方法确定建筑物的防雷类别时,其修正系数按孤立建筑来取值。本文依据个人设计经验是对建筑物防雷设计的总结与梳理,文中不足之处,望同行不吝赐教。

参考文献

[1]GB50057-94,建筑物防雷设计规范(2000年版)[S].[2]JGJ16-2008.民用建筑电气设计规范[S].

[3]任元会主编.工业与民用配电设计手册[M].北京中国电力出版社,2005p1015.