高层建筑的防雷接地措施

1、高层建筑的防雷接地措施 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。高层建筑更易遭受雷击,加之高层建筑正在向智能化发展,大量电子设备和网络系统一旦遭受雷击,损失将很严重,所以防雷系统牢靠与否是极为重要的。 高层建筑防雷是依据法拉第笼原理采用笼式防雷系统,就是将建筑物层面避雷网(带)、引下线和接地装置三部分联结成一个整体的钢铁大网笼。从防直击雷、防测击雷、防雷电感应和防雷电波侵入等方面,综合考虑接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、合理布线

2、和接地等因素,做到从整体上兼顾建筑物外部防雷和内部防雷等功能,达到安全防雷的目的。 1.建筑物的外部防雷 高层建筑的外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷,其作用是保护建筑物本身不遭受雷击,主要由接闪器、引下线和接地装置组成。 1)接闪器 接闪器是防直击雷接受雷电流的金属导体,其形式有避雷网(带)、避雷针、金属屋面等。避雷网(带)应沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设,并按建筑物的防雷等级在整个屋面组成不同尺寸要求的网格,见表1.依据雷击建筑物部位的规律,在建筑物上装设避雷针(网、带),就能牢靠吸强雷和弱雷。屋面避雷网(带)一般采用热镀锌的圆钢或扁钢及热镀锌件,敷设应平正顺直、固定牢

3、靠,搭焊长度应满意规范要求。避雷网(带)在经过沉降缝或伸缩缝时应做煨弯补偿处理,避雷带在女儿墙敷设时,一般敷设在女儿墙的中间,当女儿墙宽度较大时,应将避雷带移向女儿墙的外侧处为宜,因为女儿墙的外沿易受雷击。 现代高层建筑中也有在屋面上利用金属栏杆做避雷网(带),其材质主要采用钢管或不锈钢管,钢管的壁厚应,钢管直线段对接,转角等部位应采用圆钢或角钢搭接焊,搭焊长度应满意规范要求,栏杆必需与引下线牢靠连通。突出屋面的金属物体可不装接闪器,但应和屋面防雷网(带)相连;在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器,并与屋面防雷装置相连。由于高层建筑露天设备较多,如冷却塔、卫星接收器、航空障碍灯、排烟

4、口、广告牌及与这些设备相关的金属管道等,因此屋面全部金属构件管道都应与避雷装置连接。这些设备与构筑物若不在接闪器保护范围的,应局部加设避雷针或避雷带。例如,建筑屋顶上有一冷却塔,需要防雷保护,首先采用避雷网(带)保护屋面,然后将屋面作为地面,用滚球法确定避雷针的高度。 2).引下线 引下线的作用是将避雷网(带)与接地装置连接在一起,使雷电流构成通路,通常利用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。引下线的数量及布置直接影响分流效果。引下线数量多且间距较小时,雷电流在局部区域分布也就较匀称,引下线上电压降减小,反击危急也相应削减。引下线应沿建筑物四周匀称或对称布置,其间距不应大于规范的要求,

5、应尽可能增加引下线的数量,适当削减引下线间距。由于高层建筑物引下线很长,雷电流的电感应压降很大,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,并接到同一高度的屋内金属物体上,以减小其间的电位差,避免发生反击。均压环通常利用圈梁两主筋焊通成闭合回路。高层建筑引下线必需保证全长焊通,为避免接错钢筋,同一柱内引下线不宜小于两根主筋,主筋截面不应小于,钢筋连接处应采用搭接焊,搭焊倍数为圆钢直径的倍,双面焊,焊缝饱满、平整,以削减接触电阻。 2.接地装置 接地装置包括接地体和接地线。接地装置的优劣与接地电阻和接地方式有关。为便于与各种入户金属管道相连,降低跨步电压,建筑物防雷接地一般采用

6、周圈式接地。防雷接地应尽量利用自然接地体作为接地装置,只要基础采用硅酸盐水泥和四周土壤的含水量不低于(,基础外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时,可利用基础内钢筋作接地装置,否则应加设人工接地装置。高层建筑通常利用桩基础、箱形基础作接地装置,这些基础连成的接地网有较大的电容,其冲击阻抗很小。施工中通常将桩基的抛头钢筋与承台板主筋焊接,并与承台上作为引下线的柱钢筋焊通,再与整个底板内钢筋或地梁中的钢筋相互连通,将桩基主筋与地梁主筋焊接成一个闭合的水平接地网,以形成均压。由于防雷装置直接装在建、构筑物上,建筑物防雷接地与电气设备接地等无法隔离。通常建筑物的防雷接地与电气设备的接地、微电子设备接地均应

7、连接成统一的接地系统,其共用接地电阻按其中最小值选定。一般要求,接地电阻值。 3.防测击雷 侧面雷击的保护一般不需专设接闪器,是将窗框架、栏杆、表面装饰物等较大的金属物连到建筑物的钢构架或钢筋体上进行接地。其次,金属门窗、栏杆等金属物利用均压环就近与防雷装置连接。通常依据建筑防雷类别,将各层(或隔几层)圈梁内的周边主筋焊通,成为均压环,并与防雷引下线相连,然后将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物等较大金属物与均压环连接,达到防侧击雷的要求。在高层建筑施工中,往往电气预埋、幕墙、金属门窗施工不是同一支队伍,这样存在交接、协作问题。在主体结构施工中,电气预埋队伍进行预埋件的接地连接,而门窗施工队

8、伍应保证门窗的牢靠接地。通常由圈梁主筋引出)圆钢(或扁钢),圆钢(或扁钢)与接地端子板搭焊连接,接地端子板再与固定金属窗框的铁板架采用螺丝锁紧。幕墙主金属框架与避雷带或均压环的连接,一般由建 筑装饰的幕墙施工单位负责,但土建、装饰、安装应积极主动、亲密协作。幕墙防雷应保证立柱与立柱、立柱与横梁之间牢靠跨接以及立柱与角码、角码与主体结构预埋件与均压环牢靠连接。导线连接应除掉材料表面的保护膜,不同金属材料连接应采取防电化腐蚀的措施。幕墙结构应自上而下与建筑物结构的防雷装置牢靠连接。当幕墙与屋面女儿墙平齐时,其全部金属主构架必需与避雷带(网)进行牢靠连接,还必需与高层建筑的均压环进行牢靠连接,在幕墙

9、底部亦应与防雷装置连接。在实际施工中,往往忽视幕墙底部与防雷装置的连接,应特殊留意。 4.建筑物内部防雷 内部防雷包括防雷电感应,防反击以及防雷电波侵入。良好的内部防雷能削减建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应,并能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电磁脉冲所造成的危害。内部防雷主要采取等电位连接、屏蔽等措施。 5.等电位联结 等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置等连接起来。为保证建筑物内部不产生反击和危急的接触电压、跨步电压,应当使建筑物地面、墙板和金属管、线路等都处于同一电位,为此钢筋混凝土建筑物应在

10、各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板,以便与接地主干线相连。由于电力、电信线路不能直接接到地线上,电涌保护器实现了电气设备、电子设备的等电位联结。建筑物等电位联结干线应从与接地装置有不少于两处直线连接的接地干线或总等电位箱引出,等电位联结干线或局部等电位箱间的连接线形成环形网络,环形网络应就近与等电位联结干线或局部等电位箱连接,支线间不应串联连接。总等电位联结一般设在地下室或靠近地平面处,将进出建筑物的金属管道、建筑物钢筋接地网、全部强弱电电源线、信号线的接地线进行联结。高层建筑物内各种金属导体和管道如金属门窗、设备的金属外壳等作等电位连接;电源线、信号线通过电涌保护器实现

11、等电位连接;建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体形成总等电位连接,最终与联合接地系统相连,形成一个抱负的“法拉第笼”。 6.合理的屏蔽 建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的防护。对有大量微电子设备房间要采取屏蔽措施,使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳屏蔽体本身有关,还与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位联结和接地等措施有关。为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响,应采用金属管布线,这样防止雷电反击的能力强,对防各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。电气线路的主干线一般集中于高层建筑物的中心部位(其雷电电磁场强度最弱),避免靠近做为引下线柱筋的位置,缩小干扰的范围。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位连接板和接地母线相联结,达到良好的屏蔽效果。用电设备、配电设备、配电线路应采用防雷电波侵入低压系统的措施,从配电盘引出的线路应穿钢管,钢管的一端应与配电盘外壳相连,另一端应与用电设备外壳、保护罩相连,并应就近与屋顶防雷装置相连。当钢管因连接设备而中间