张瑄璟
神农架林区气象局，神农架 442400
摘要:建筑物防雷规范针对的是全国性的建筑物，在地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物特点系列问题上各有差异，然而防雷业务人员对防雷相关规范的掌握理解不一，难免会造成设计上的偏差或者错误，在就我区民用建筑防雷设计审核的过程中遇到的一些常见问题，现予以提出，以资设计和审核人员参考探讨。
关键词: 防雷设计；缺陷问题；初探
1 引言
建筑设计人员应不应仅具备建筑结构设计上的能力，还应具有较好的雷电防护知识，如气象、物理、电子、电气、施工工艺、相关防雷规范等知识。若设计人员对这些与防雷有关的知识掌握不够和理解不透彻，是难以设计出符合现代建筑物防雷要求的建筑物的。同时由于各地在地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物特点系列问题上各有差异，或者是防雷的性价比不同，难免会造成设计上的偏差或者设计错误。本文将列举我区建筑物防雷设计审核中看到的一些问题，以供大家参考。
2 防直击雷问题
2.1 引用防雷参数欠准确
防雷分类界限不是很明确,根据GB50057-2010的要求，建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果分为三类。引起同一类型的建设项目防雷出现不同分类情况需要防雷与否，常见的是校正系数k和人员集密程度两种，同一建筑由 N=KNgAe 可取校正系数k 为1～1.7,计算可得出该建筑物不同防雷类别，由此产生或是防雷设计类别过高而增加费用不经济合理，或是认为低层的建筑物，不管其使用性质和重要性，不做防雷设计而造成隐患。还有在图审中不同设计者使用不同的年平均雷暴日Td , Td天数各不相同。也由此造成设计不严谨。
2.2 防侧击雷
防侧击雷在设计时必须注意这个问题，按照《规范》中第3.1.4条、第3.3.10条、第3.4.10条分别针对第一、二、三类防雷建筑物防侧击雷提出了具体的措施进行设计。这里有两个问题，第一，高层建筑分体式空调机的使用存在着绝大多数建筑物外墙上的空调外挂机金属外壳及其金属支架，均未与建筑物的防雷装置连接问题，即未采取防侧击雷措施，可在建筑设计时预留一个接地端子供空调外挂机做接地处理使用，包括高层建筑墙体外围所有金属物件也是如此。第二，GB50057- 2010 第三章〈建筑物的防雷措施〉规定第一、二、三类防雷建筑物分别在30m、45m 及60m 以上开始采取防侧击雷措施，高层建筑一般从第八层开始设置均压环（即防侧击），这与GB50057- 2010第六章《防雷击电磁脉冲》要求，信息系统应有良好的电磁环境，要做好屏蔽和等电位连接是乎不附。因此，设计时应详细了解该建筑的用途，区别是否有信息系统，根据实际情况设置均压环。均压环的设置应根据信息系统机房所在楼层确定，没有均压环的建筑物，网格大屏蔽效果差。智能建筑、含信息系统的建筑最好从首层起，每两层设置一均压环。
2.3 裙房不设避雷带
在计算接闪器滚球保护半径时，忽视防雷建筑物滚球半径hr ，即接闪器在hx高度的xx’平面上和在地面上的保护半径计算式中 ,二类建筑物不是越高保护范围越大，也就是说该建筑物在hx高度上的保护半径为 ＜地面的滚球保护半径最大值为45m。避雷针的保护范围保护不到裙房，因此裙房需增设避雷带或避雷网才能满足规范的要求。
2.4 避雷带的高度
一般在设计中都给出了一定的高度，但都没有根据女儿墙具体的宽度来设置其高度及在女儿墙水平面上装设的位置。?对于避雷带的高度，GB50057- 2010并没有给出明确的数据，仅对各类建筑物提出了装设避雷带的具体要求。有资料反映，女儿墙曾被雷击并发生水泥击落，由此可见，避雷带高度设置及装设的位置应根据女儿墙的实际宽度按照避雷线保护范围的计算而定，而不能笼统地将避雷带一设了之。
3 SPD应用
3.1 对电源电缆埋地安装SPD理解不准确
设计中只是纸上淡兵，对具体情况不作具体对待，认为只要电源埋地就行了，不需要再安装 SPD，这种观点是不正确的，“宜”或“可”在规范中表示在条件许可时应这样做。屏蔽电缆全长埋地，于远处雷击造成的雷电波侵入和雷击电磁脉冲辐射有很好的屏蔽作用 ，对电气设备也可以起一的保护作用，但对信息系统、电子设备来说，埋地电缆残存的雷电过电压仍然是危险的。而且，近处雷击会引起的雷电感应和地电位反击，但由于雷击就在附近几百米内，雷电过电流还未得到充分泄放，仍可能从电源线路进入，造电子设备的损坏，严重的甚至将电源开关设备击毁。有的输电线路甚至没有使用屏蔽电缆，保护钢管也仅是入户段，保护长度不够，起不到屏蔽作用。综上所述，SPD是否安装应视具体情况而定。
3.2 SPD梯级衰减和范围不到位
一般设计仅见建筑物电源总配电处安装一级SPD，存在重点场所的防雷设计方案中SPD安装级数不够、信号线路未考虑防雷等情况。即使是民用住宅，也有个人电脑、宽带网、电话、有线电视、消防报警与控制系统或监控系统、电梯系统等大量信号系统，这些弱电设备是难以抵抗雷电过电压的。智能大厦就更不用说了，几乎每次雷击都会造成许多信息系统设备的损坏。智能建筑应按GB50343-2012信息系统防雷要求，按耐冲击电压类别和建筑物电子信息系统等级以LPZ的划分来安装梯级SPD。在设计中还有SPD设计参数、数量与图纸不符的现象，说明有设计人员是在不负责任套用图纸或是不够了解防雷的理论而出现的错误。
实际上相关专业的规范对信息系统防雷也有规定，《有线电视系统工程技术规范》规定：的防雷设计应有防止直击雷、感应雷和雷电侵入波的措施，进入前端的天馈线应安装信号避雷器，架空电缆吊线的两端和架空电缆线路中的金属管道应接地，电缆进入建筑物时，应将屏蔽层接地，架空电缆还应有避雷器；《计算站场地安全要求》（GB9361-88）规定：在雷击频繁区域，应装设浪涌电压吸收装置；《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）规定：闭路应用电视进入监控室的架空电缆入室端、和旷野、塔顶及高于其他建筑物处装设的摄像机的电缆端应设有避雷保护装置，公用建筑计算机经营管理系统由室外进户的信号电缆应有防雷装置；《通信局（站）雷电过电压保护工程设计规范》（YD/T5098-2001）对通信局（站）的电源线、信号线、网络数据线、天馈线、遥控系统、监控系统的防雷作了详细规定。
4 综合布线与屏蔽问题
设计中及少提及信息系统屏蔽及布线内容，即使提出，也只是给出一个规范编号，这样在以后的施工中就很少有人注意到，甚至本来就不知道要这样做。GB50343-2012中明确给出了电子信息系统线缆与其它管线、电力线缆、电气设备的净距要求。
《建筑及建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）规定：综合布线电缆与电力电缆的间距应符合规定，当电磁干扰场强大于3V/m时，宜采取屏蔽措施并良好接地，当电缆从建筑物外面进入建筑物时应采取过压、过流保护措施。信息系统的防雷，还涉及了雷击电磁脉冲防护的内容，为减少电磁干扰，宜采取建筑物屏蔽、房间屏蔽、合适的路径敷设线路、线路屏蔽。屏蔽层至少两端接地。屏蔽、合理布线、预留等电位连接板等，这些措施都需要在进行建筑物防雷设计时予以考虑，在土建施工时同步安装，在综合布线、设备安装、建筑物和机房装修时，再合理选择和安装 SPD，以及做符合要求的等电位连接。这样，信息系统的综合防雷就比较完善了，比以后再来改造更节约、省力、美观、效果好。
5 等电位连接措施不到位
5.1 等电位连接措施不完全
设计中只是通常安全用电电气意义上的等电位设计，如盥洗室等电位连接。而少见防雷意义上等电位设计。如没有设计不同雷电防护区界面上的等电位连接。没有设计建筑物顶不带电金属物的等电位连接等。
GB50057-2012规定，信息系统应在防雷区的交界处及防雷区内部做等电位连接，应在合适的位置预留等电位连接板 。
许多建筑物由于只考虑一点接地的做法，因而只有总等电位连接，没有根据信息系统防雷击电磁脉冲的需要，设计合适的局部等电位连接。信息系统的等电位连接是采用S 型星形连接还是M 型网形连接或两者的组合，需要根据信息系统的分布形式、工作方式、传输速率、建筑物高度、面积等综合分析，除了考虑总等电位连接还要考虑局部等电位连接。在许多防雷设计方案里，只在基础接地体中引出一个总接地端子，而不管该建筑物有多高、面积有多大、有哪些设备、有哪些信息系统，这种情况下会造成接地线过长，雷击电磁脉冲会在接地线上产生感应电动势，削弱防雷击电磁脉冲措施的效果，给雷击电磁脉冲的防护带来很大的困难，应利用均压环或建筑物内部的结构柱主筋在各层预计有信息系统机房的适当位置预埋等电位连接板，便于今后防雷击电磁脉冲设施的安装。
各耧层的金属构件均应根据规定和需要进行等电位连接，尤其在电子信息系统的机房应设等电位网络。对保护范围内的所有不带电金属导体应进行严密的等电位连接，并与符合要求的地线可靠连接。从而形成一个统一的、适应不同负载特性和频率的低阻接地网络。该网络由总等电位连接箱（MEB）、局部等电位连接箱（LEB）和等电位连接导线组成。该网络内各部分之间只能由等电位连接点（公共接地点）与接地装置连接 。建筑物内不带电金属物的等电位连接：包括各种金属管道、建筑钢筋、电缆屏蔽层、供电系统中的中性线或保护接地线、各种金属机械设备的外壳和它们间的金属管路等。建筑物顶不带电金属物的等电位连接：如电梯、通风、空调、旗杆、广告牌、铁栏杆等。建筑物外带电金属物的等电位连接：如上述设施的电源线、信号线、控制线等。并做到焊接和安装工艺符合规范要求。
5.2 玻璃幕墙
在玻璃幕墙的防雷设计中，很多设计并没有提出等电位连接或是等电位连接点过少，其实应将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通，连成一个防雷整体，保护玻璃幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。
6 接地装置问题
将一类建筑接闪和接地装置设计为共用接地，尽管设计要R地 ≤1Ω，但不符合GB50057-2010第3.2.1条要求。即第一类防雷建筑物防直击雷的措施，应符合“独立避雷针、架空线或避雷网应有独立的接地装置”。故第一类防雷建筑物应设置独立接地网，并与其他地网保持安全距离，防止反击。
新建的一般性建筑物现在基本都利用桩基础内钢筋做接地体，并采用联合接地体。但在一些带有地下室的建筑中，都采用防水材料对建筑底板做防水处理。防水材料都具有很好的绝缘性，因此，对这类建筑直接利用桩基础钢筋做接地极，就有可能满足不了工程对接地电阻的要求，要从柱筋引下线处外引，沿建筑物护坡外一周做闭合人工接地体与基础内钢筋并用，这样能达到较满意的接地电阻值。
结束语 :
新建建筑物防雷设计是关系到建筑物防雷能力是否先天不足的重要环节。要做好建筑物防雷设计工作，首先要对新建建筑物使用性质、防雷要求要有较清楚的认识，然后认真从建筑物直击雷防护、等电位连接、屏蔽、规范的综合布线、安装电涌保护器、完善合理的接地系统等环节入手，使所有新建建筑物拥有规范完善的防雷设计。应严格规范防雷设计、施工、监督和验收等各个环节。要想从源头消除雷灾隐患，必须对建设项目防雷设计进行科学的技术评价，严把防雷设计质量关。做到建筑物防雷的安全可靠、技术先进、经济合理。
参考文献：
[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版） 中国计划出版社
[2]《建筑物防雷设计安装》99D562 中国建筑标准设计研究所出版
[3]《等电位联结安装》 02D501-2 中国建筑标准设计研究所出版
[4]《智能建筑设计标准》GB/T 50314 –2000 中国计划出版社
[5]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004 中国建筑工业出版社
Study on defect problems existing in current architectural design of lightning protection in Shennongjia Forest Region
Zhang xuanjing
(Shennongjia Meteorological Bureau, Shennongjia 442400,China)
ABSTRACT
Building Lightning Protection specifications for the national buildings, geography, geology, soil, weather, environmental conditions and lightning activity patterns as well as a series of questions to be protected characteristics vary, mine business people, however, Lightningrelated specifications to master different interpretations will inevitably result in bias or error in the design, some common problems encountered in the mine design review process for civil construction in our region, is to be proposed for the purpose of design and audit personnel reference explored.
Key word: Lightning Protection Design; Defects; Preliminary