民用建筑物防雷設計施工中相關問題的探討

摘要：在建筑行業中，民用建筑物在防雷工程中常常會在設計施工中遇到許多的問題。文章介紹了民用建筑物防雷分類，指出了民用建筑物防雷設計施工中遇到的問題，探討了一些應對問題的方案。

關鍵詞：防雷；接地；設計；施工

1.引言

隨著社會的發展，越來越多的建筑物在飛速地建起，民用建筑物的防雷與接地在建筑行業工程中使用的范圍越來越廣泛，但民用建筑物在設計和施工過程中經常會遇到一些問題，這些問題被指出而進行探討。

2.建筑物防雷的分類

建筑物防雷是按照它的利用價值、遇到雷電后產生的結果是否嚴重、地位高低來分類。根據以上三條要求把建筑物防雷分為三種，而民用建筑是屬于第二類和第三類防雷。確定建筑物的防雷分類的一個重要因素是建筑物的性質是不是人口聚集的地點，確定建筑物分類的還有一個因素是建筑物每年的估計雷擊次數。如果估計的雷擊次數是比0.3 次/a 的住房、辦公樓這些普通性民用建筑物大的話，就是第二類防雷建筑物；如果估計被雷擊次數比0.06 次/a大于或等于，而且比0.3 次/a小于或等于 的住房、辦公樓這些普通性民用建筑物，就是第三類防雷建筑物。每年估計雷擊次數計算結果常常被是因為當地的天氣狀況，建筑物的建造地點，建筑物周圍的環境，還有建筑物本身的高度。在這些因素里，建筑物本身的高度的取值是依據《建筑物防雷設計規范》中的規定：如果建筑物每個部位的高不一樣的話，就要根據建筑物周邊逐點計算。不過在實際設計施工中，普通的建筑物因為存在有水箱間、電梯的設備用房，導致每個部位高度不一樣，計算難度會大大加大，很多設計師都會選擇估算。估算后就會得出一個大約值，大約值是根據建從地面到建筑物最頂端的建筑高度，要把水箱間、電梯、排煙機房和安全出口等的高度一起計算，如果按照建筑專業說明規定的“建筑高度”，這個建筑高度通常是不含有水箱間、電梯、排煙機房和安全出口等的高度在內，當按照專業說明的“建筑高度”進行計算會造成計算結果值較小。

3.建筑物防側擊雷措施

在建筑物防側擊雷時，《民用建筑電氣設計規范》要求如果建筑物高度大于或等于45m 或60m 的話，就要采用以下兩種防側擊雷措施。首先防雷裝置的引下線要選擇鋼柱或鋼筋混凝土柱子內鋼筋，結構圈梁中的鋼筋要各三層連成閉合回路，然后將防雷裝置引下線連接；再者把大于或等于45m 或60m的欄桿、門窗等金屬物利用預埋件和防雷裝置連接。結構圈梁中的鋼筋也要各三層連成閉合回路。這兩種措施都是為了防護建筑物側擊雷，側擊雷如果是發生在一定高度范圍內，這樣發生的幾率會比較大，因此小于45m或60m 的結構圈梁不用閉合回路，也不用與防雷裝置引下線連接。至于大于45m 或60m 的塑鋼門窗是否需要與防雷裝置相連，還需要進行進一步探討。

4.防雷引下線的間距

防雷引下線的間距也被稱作電氣間距。由于雷電流經過建筑頂端避雷帶和防雷引下線時，經過的路程叫做電氣路程。建筑物上蜿蜒曲折的避雷帶，必須拉直后才可以而計算出電氣的長度，然后才可以算出防雷引下線的間距。防雷引下線的間距的作用是能夠平均電壓和分離電流。至于引下線與人體之間的安全距離，是由于雷擊電流經過引下線和接地體所產生的電壓，它的電阻在雷電波的時間數能持續十μs，但電感分量在波頭時間只持續5μs，所以電阻和電感分量對空氣絕緣的功能不一樣，但能通過空氣擊穿強度：電感UL=700kV/m，電阻ER=500kV/m。混凝土墻的擊穿強度與空氣擊穿強度一樣，空氣擊穿強度是磚墻的擊穿強度的一倍。如果引下線數量上升兩倍，安全間距就會減少一倍。所以在安裝防雷設備后，就要按照規范嚴格設置引下線的數量和間距。防雷的最佳方法是減少規定的引下線間距，設置一定數量多的引下線，這樣可以盡量避免雷電壓反擊法發生。

5.結構主筋的連接

建筑物結構鋼筋的連接方法通常有以下三種種：綁接、絲接和焊接。在綁接、絲接兩種方法上，大家指出不同的問題，特別是連接時是否要作跨接線，大多數認為鋼筋絲在連接時，特別是和引下線連接時時，需要作跨接線。在利用結構主筋來替代防雷引下線還有接地裝置時，一些規范要求結構主筋要符合規定里：如果建筑物、構筑物鋼筋混凝土內的鋼筋本身有著連接貫通性的功能，豎向鋼筋就能替代引下線。用建筑物的鋼筋代替防雷裝置時，要符合規定里的：構件里具有箍筋連接的鋼筋，箍筋與鋼筋的連接、鋼筋與鋼筋的連接要使用建筑施工的捆扎連接。調查規范及相關省份出版的技術資料顯示，由于機械螺紋連接本身具有電氣連通，鋼筋絲接就不用做跨接線。要注意的是，在絲扣周圍不能焊接，否則會造成對鋼筋的連接強度的不良狀況。所以，規定要求進行導通性試驗來保證連接安全。

6.非金屬管道是否要設置聯結線

非金屬管道本身不是一個導體，因此不需要進行等電位的聯結，但在建筑物進出時必須要有金屬套管的保護下才能安全進出，所以針對金屬套管是否需要設置聯結線的問題進行探討。依據《建筑物防雷設計規范》規定“在兩個防雷區的界面上要把經過界面的全部金屬物進行等電位連接，并做好屏蔽措施”。建筑物的邊墻為兩個防雷界面，金屬套管是必然會經過界面的金屬物，特別是直接進入管線較多的泵房時，必須要進行等電位聯結。

7.金屬橋架的接地問題

在民用建筑物行業里規定“金屬電纜橋架和其他支架在引入和引出電纜時都要安全接地，全部長度當中不能低于兩處與接地保護導體相連”。根據電纜橋架接地規定：電纜橋架長度沒有超過30m 時，不能低于兩處與接地干線連接；當長度超過30m 時，在每隔20m～30m的地方進行增加與接地干線的連接點；電纜橋架的起點端和末端都要和接地網安全連接。建筑物內的橋架長度大于30m是很經常出現的，所以必須要在橋架內設置接地干線，有規范規定“豎井內要敷有接地干線和接地端子”，所以在豎井內，特別是高層建筑物的電氣豎井內，必須要符合敷設接地干線的要求。由于金屬管道通常在靠墻大約100厘米處安裝引下線與室內金屬管道、金屬物體的距離，在施工過程中，都很難保證他們計算的距離，因此最適合的方法就是將防雷接地裝置與金屬管道的埋地部分連接起來。另外，建筑樓里面內也要把引下線與金屬管道物體連接起來，以此避免雷電反擊的發生。在設計施工中，首先在防雷及電氣接地裝置保證引下線接地裝置跟地下很多金屬管道和別的接地裝置的距離，施工完后，距離很難保證維持在大于或等于3.96m，也很難保證大于2m的規定，所以把防雷接地裝置和各種接地裝置共用，共用的意思是一棟建筑一個接地體。把接地裝置與各種地下進出建筑物的金屬管道連接，設置總等電位聯結。

8.工頻、沖擊接地電阻

工頻接地電阻是經過接地體流入地中工頻電流的電阻。把工頻當作是接地體是小于或等于20m土壤的流散電阻，在離接地體20m外的距離的大地即電氣上的零電位點。工頻接地電阻是使用接地電阻測量儀測量的電阻。如果接地體是圍繞建筑物和敷設于陶粘土、沼澤地、黑土、砂質粘土等電阻率小于或等于100Ω的土壤里的接地體，那么工頻接地電阻和沖擊電阻一樣。如果敷設于砂、砂礫、礫石、碎石、多巖山地的土質時，那么工頻接地電阻是沖擊接地電阻的2倍或3倍。根據以上所述，地面內敷設接地體時，使用接地電阻測量儀測出的工頻接地電阻，如果是根據設計要求的沖擊接地電阻值的2倍或3倍，那么就是符合要求的，就不用實施其它措施。但如果沒有從接地裝置敷設地點的土質、接地環境條件分析，接地電阻儀搖測值出現大于設計要求值的現象，一味地增加人工接地體或使用其它措施來符合達到設計值，會導致從人力、物力上都浪費了資源。

9.結束語

建筑物防雷不是一個簡單的系統工程。它始終扮演著不可取代的角色，在建筑物的安全施工、電氣設備的正常運行和人民生命財產安全。建筑人員在設計中對細節方面要特別注重，嚴格按照規范條例執行，盡早完善規范不夠合理的地方，確保建筑物的防雷設計做到安全可靠、保證技術質量、費用合理，有效率的預防雷害的沖擊，保障人民生命財產安全。

參考文獻：

[1]GB50057-94.建筑物防雷設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2000.

[2]GB50169-2006.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].北京：計劃出版社，2006.

[3]JGJ16-2008.民用建筑電氣設計規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.