高层住宅建筑防雷接地设计探讨--中国期刊网

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高层住宅建筑防雷接地设计探讨

发表时间：2020/9/27 来源：《基层建设》2020年第17期作者：许良冠

[导读] 摘要：伴随社会的变迁，城市人口也越来越多，相应的土地资源也变得更加紧缺。

        广东华方工程设计有限公司广东东莞 523000
        摘要：伴随社会的变迁，城市人口也越来越多，相应的土地资源也变得更加紧缺。在这样的形势下，高层住宅便发展得越来越快，其中的电气安装也愈发复杂多变，尤其是防雷接地也愈发系统化，基于此，本文从高层住宅出发，探讨了设计建筑整体防雷接地的原则、方法，仅供参考。
        关键词：高层建筑；住宅设计；防雷接地
        在新世纪下，国内经济、现代科技获得了飞快的发展。同时，高层住宅在城市中也大量涌现，其中的电力设备作为重要部分之一，也越来越多地影响着生产、生活。在这种环境下，住宅中电气系统的作用也越来越重要。所以，在高层建筑中，为了正常发挥建筑的功能，就应控制电力系统的平稳安全运行。这么一来，电气设备在维持正常运行的情况下，便能带给居民更好的居住条件，并且保护住户的安全。由此可见，在建筑电气中，防雷接地作为重要组成之一，一旦出现问题，就定会影响到建筑的安全性，所以应加强这方面的设计工作。
        一、高层住宅建筑中设计防雷接地的原则
        1、可扩充性、维护性、开放性基础原则
        在不同时代下，防雷接地中涉及的应用技术也不尽一样。为了充分保护高层住宅的安全性，就要从国际、国家标准出发，科学地选用优质的防雷接地产品，确保技术的先进、开放性。在具体应用中，防雷接地体系唯有可扩充、维护和开放，方才可更好地达到高层住宅防雷接地方面的应用要求。
        2、可靠性基础原则
        针对高层建筑，在设计防雷接地中，应秉持可靠性原则。针对高层建筑对应的防雷接地体系，并不是非要引进最先进、最新的防雷接地专业技术，仅需就防雷接地选择应用范围大、验证合格的可靠技术。
        3、实用性基础原则
        在高层住宅类型的建筑中，规划设计防雷接地体系，旨在保护用户、维护电网系统更可靠地运行。所以，针对高层建筑，在规划设计必要的防雷接地体系时，应秉持实用性原则，尽可能地达到保护安全的要求。
        二、高层住宅中防雷接地的科学设计
        1、工程概况
        本工程建筑高度为99.80米，为一类高层住宅类型的建筑。地下一层主要为设备房、车库。地上一至三十三层为住宅，结构形式为剪力墙结构。根据当地气象部门提供资料，当地年平均雷暴日81.6天/年。
        2、确定防雷等级、设计防雷接地
        根据本工程建筑物性质及《建筑物防雷设计规范》，预计本建筑的年雷击次数公式为：
        （1）等效建筑物面积Ae
        本建筑高H=99.8m，位于100m以下，所以等效面积需要按以下公式算得：
        Ae=[LW+2（L+W）•

+πH（200一H）]•10-6
        其中，L—建筑物长；W—宽、H—高。
        已知，L、W、H 分别是34.2m、22.65m、99.8m，所以可算得：Ae的值就是0.0436km2
        （2）年平均雷击大地密度
        Ng=0.1Td
        其中，Td—平均的年雷暴日，单位d／年。
        根据有关资料可知，该市年雷暴平均日Td为81.6d／年，算得：
        Ng就是8.16次／（km2•年）
        （3）年预计住宅建筑的雷击次数
        计算年预计住宅建筑物雷击次数的公式如下：
        Nl=KNgAe。
        其中，N1—年预计建筑物的雷击次数，单位次／年；K—校正系数，取1；Ng—住宅建筑地的年平均雷击大地密度；Ae—和住宅建筑统一截收一样雷击次数下的等效面积。
        代入数值算得：
        Nl=0.3558
        按《建筑物防雷设计规范》可知，本高层住宅属于预计雷击次数大于0.25次／a的住宅建筑物，故应划为第二类防雷建筑物。
        3、接闪器
        接闪器采用的是接闪带、接闪网格及接闪杆。针对屋顶，沿屋脊、女儿墙、屋角等，容易被雷击的地方均有设置接闪带，采用φl2mm的热镀锌圆钢通长焊接明敷于本工程屋面女儿墙或建筑装饰构造，控制支架高150mm，间距1m，转角处为0.5m，埋深不小于100mm，并在屋面明敷成不大于10m×10m或12m×8m的接闪网格。接闪带需要可靠连接着引下线。屋面上的一切设备、金属、围栏等，都需与屋顶接闪带、接闪网格可靠连接。在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应加接闪器，并和屋面防雷装置相连。突出屋面的所有金属物体需与屋面防雷装置相连；竖直敷设的金属管道需在其顶端和低端与防雷装置相连；所有进、出建筑物的金属管道需在其进出处与防雷装置相连。天面外角处及易受雷击的部位设置接闪短针。
        4、引下线
        引下线利用结构剪力墙或混凝土柱内外皮靠外侧对角不小于两根∅>16mm的主钢筋上下通长可靠连接，其间距沿周长计算不应大于18m。顶端与屋面接闪网格可靠焊接，底端与基础接地钢筋网可靠焊接。于首层的H+0.5m处预埋接地端子钢板100mm*100mm厚6mm，接地预埋件贴外墙面并与柱（剪力墙）内作防雷引下线用的两根主筋焊接连通，接地预埋件位置标高为H+0.5m，供测试、人工接地、接地连接等之用。
        5、防侧击雷保护措施
        针对防侧击雷保护措施，从住宅首层开始，每3层利用结构外围圈梁的两根不小于∅8的水平主钢筋连成闭合环路作为均压环并与引下线可靠连接；超过45m的部分每两层利用结构外围圈梁的两根不小于∅8的水平主钢筋连成闭合环路作为均压环并与引下线可靠连接。45m以上建筑物外墙的金属门窗、栏杆、金属结构和金属设备和金属管道均通过∅8热镀锌圆钢与均压环进行可靠电气连接。
        6、接地和联结等电位
        本工程外部防雷装置的接地和防闪电感应、内部防雷装置、电气和电子系统等接地共用接地装置。共用接地装置按接地电阻值不大于1欧姆设计。建筑物的基础下设环形接地装置，环形接地装置中的垂直接地体利用桩内主筋，水平接地装置利用结构基础梁（或筏板底板钢筋网格）内底层两根主筋（不小于φ16）与桩基承台底板钢筋网格及引下线柱内对角钢筋通长焊接连通。
        本工程在地下一层配电间设有总等电位端子箱。所有进出建筑物的各种金属管道、空调通风金属管道及建筑物的金属构件等均应做等电位联结。针对以下导电体，都需要联结上总等电位：①电气设备接地装置、各种接地干线；②PE（PEN）干线；③建筑物内的水管、燃气管、采暖和空调管道等金属管道；④住宅结构系统主筋、各种金属构件。另外在带淋浴设备的卫生间、设备用房等地方，都应设置局部等电位联结。
        7、电涌保护器的设置
        本工程在变配电室低压母线上装一级试验电涌保护器 T1（SPD1），波形10/350μs，冲击电流Iimp≥12.5kA，Up≤2.5kV；二级配电箱内装二级试验电涌保护器T2，标称放电电流值In≥30kA（8/20us），Up≤2.5kV或1.5kV；部分末端配电箱内装三级电涌保护器T3，标称放电电流值In≥5kA（8/20us），Up≤1.8kV；屋顶、室外风机、室外照明配电箱内装二级电涌保护器T2。计算机电源系统、有线电视系统引入端、卫星接收天线引入端、电信引入端设过电压保护装置。
        三、结语
        综上所述，在高层住宅当中，必要的防雷接地措施既艰巨又十分重要。所以，创建科学的防雷接地规划方案，设计可靠、安全的防雷接地体系及引进优质的电气设备，并以此来维护住宅线路及其电力设备免遭雷击影响，从而加快高层建筑的可持续发展。
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