Analysis of Common Problems in Lightning Detection of Buildings

Zheng Haixiang / Zheng Jianwei / Xing Sudan / Guo Liangliang

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Analysis of Common Problems in Lightning Detection of Buildings

Zheng Haixiang / Zheng Jianwei / Xing Sudan / Guo Liangliang

AbstractIn view of the presence of some controversy in the current lightning detection of buildings， based on the relevant national standards, analyzing the lightning is dark enough or clear enough, ultra high-rise buildings of ball radius of different elevation at the parapet lightning device settings and power frequency grounding resistance and impact grounding resistance conversion and other problems, some effective methods to solve the problem for lightning pntection related professionals referencing are put forward.

Keywordsair-termination system， ball radius， grounding resistance， conversion

0引言

防雷檢測是一項復雜、技術性要求較高的系統性工作，檢測結論的權威性、公正性使判定結論更為嚴謹，每個防雷檢測子項的合格與否影響整體工程項目的驗收結論。由于設計、施工、檢測方法等多方面原因，建筑物在防雷竣工檢測過程中往往會存在許多問題，例如一些業主為了建筑外立面造型美觀將高層屋面接閃帶明裝改成暗裝，超滾球半徑接閃器設置不全，防雷檢測人員對工頻接地電阻與沖擊接地電阻概念混淆致使結論判定錯誤等。以上問題的出現有主觀和客觀兩方面的原因，加大了工程項目整改難度，影響項目建設進度，增加建設成本。為確保建筑物防雷裝置竣工檢測能順利通過，體現檢測報告的公正性、權威性、科學性，應做到：1)防雷設計人員應嚴格按規范要求設計，從源頭上避免因設計錯誤造成的不足。2)施工人員應結合現場實際情況仔細對比規范與設計圖紙存在的差異，防雷隱蔽工程實施過程中發現問題應及時反饋給設計單位和業主，共同商榷經濟、合理的解決方案。3)防雷檢測人員應具備較高的業務素質和技能，檢測過程中要認真執行規范，真正領悟規范本意，檢測數據結果要經過不斷推敲和精確計算，檢測結論判定應有據可依，保證檢測工作的質量。本文就接閃器暗敷與明敷、超滾球半徑的高層建筑物不同標高處女兒墻接閃器的設置以及工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算等防雷檢測過程中常見的問題進行分析、討論，并提出有效的解決辦法，供防雷相關專業人員參考。

1接閃器暗敷與明敷的問題

接閃器暗敷與明敷的問題一直是業內爭論的焦點，有些設計人員認為建筑物遭受雷擊是一個小概率事件，為了方便施工，多層建筑物設暗敷接閃帶，很多業主更是為了建筑物外立面的藝術造型，要求將接閃器明敷改成暗敷，使防雷竣工檢測時整改難度加大，建設成本提高，影響工程建設進度。

1.1國家規范對接閃器暗敷與明敷的相關規定

目前GB 50057-2010《建筑物防雷設計規范》(以下簡稱“《雷規》”)[1]、GB/T 21431-2015《建筑物防雷裝置檢測技術規范》(以下簡稱“《檢規》”)[2]、GB 50601-2010《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》(以下簡稱“《驗規》”)[3]均對接閃器的暗敷與明敷做出了明確的規定。

《雷規》第4.3.5條第1款：“本規范第3.0.3第2-4款、第9款、第10款的建筑物，當其女兒墻以內的屋頂鋼筋網以上的防水和混凝土層允許不保護時，宜利用屋頂鋼筋網作為接閃器；本規范第3.0.3第2-4款、第9款、第10款的建筑物為多層建筑物，且周圍很少有人停留時，宜利用女兒墻壓頂板內或檐口內的鋼筋作為接閃器”。第4.4.5條：“當其女兒墻以內的屋頂鋼筋網以上的防水和混凝土層允許不保護時，宜利用屋頂鋼筋網作為接閃器，以及當建筑物為多層建筑物，其女兒墻壓頂板內或檐口內有鋼筋且除保安人員巡邏外通常無人停留時，宜利用女兒墻壓頂板內或檐口內的鋼筋作為接閃器”。

《檢規》第5.2.2.8條：“當低層或多層建筑物利用屋頂女兒墻內、防水層內或保溫層內的鋼筋作暗敷接閃器時，要對該建筑物周圍的環境進行檢查，防止可能發生的混凝土碎塊墜落等事故隱患。除低層和多層建筑物外，其他建筑物不應利用女兒墻內鋼筋作為暗敷接閃器”。

《驗規》第6.1.1條第3款“位于建筑物頂部的接閃導線可按工程設計文件要求暗敷在混凝土女兒墻或混凝土屋面內。當采用暗敷時，用于接閃導線的鋼筋施工應符合國家標準《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204中的規定。高層建筑物的接閃器采取明敷方法。在多雷區，宜在屋面拐角處安裝短接閃桿”。第6.2.1條“暗敷在建筑物混凝土中的接閃導線，在主筋綁扎或認定主筋進行焊接，并做好標志后，應按設計要求施工，并應經檢查確認隱蔽工程驗收記錄后再支模或澆搗混凝土”。

筆者認為，高層建筑物的接閃器應采用明敷方式，主要是考慮到若采用暗敷方式，雷擊時可能將接閃器外邊的磚、石、水泥塊擊落，墜落到地面發生事故；處于人員密集區域的多層建筑物也不宜采用暗敷方式，當建筑物周圍沒有或很少有人停留時可考慮設暗敷接閃器。

2超滾球半徑的高層建筑物不同標高處女兒墻接閃器的設置

實際檢測過程中，經常發現超滾球半徑的高層建筑物在有局部屋面的女兒墻處均有設置接閃帶，但對于一些相對高度與寬度在1m左右的結構造型上會存在接閃帶設置不全的情況，有些項目接閃帶只設在最高處(如圖1所示)，有些則只設在最外圍的結構造型上。

圖1　滾球半徑以上高層建筑接閃帶設置圖

《雷規》中第一類、二類、三類防雷建筑物的滾球半徑分別為30m、45m、60m，當在最高處設接閃帶時，由于建筑物高度已經超過滾球半徑，球體下落時的外周線觸及的只能是地面，而不是其他任何的接地金屬物、接閃器。根據《雷規》第4.3.9、4.4.8條第1款：“對水平突出外墻的物體，當滾球半徑45、60m球體從屋頂周邊接閃帶外向地面垂直下降接觸到突出外墻的物體時，應采取相應的防雷措施”。當只在結構造型上設置接閃帶時，根據雷電的活動規律，一般來說建筑物的最高點受雷擊的概率較大，高層建筑女兒墻混凝土塊受雷擊墜落產生的危害及風險較大且不符合《雷規》第4.5.7條第2款的相關規定：“不處在接閃器保護范圍的非導電性屋頂物體，當它沒有突出由接閃器形成的平面0.5m以上時，可不要求附加增設接閃器的保護措施”。

筆者認為，超滾球半徑的建筑物存在不同標高的結構造型時，女兒墻和結構造型應各設一道接閃帶，且接閃帶應設在外墻外表面或屋檐邊垂直面上(或垂直面外)；對于泡沫結構造型，即使受雷擊墜落也不會造成人員傷亡和其他損失，且頂一層女兒墻已設接閃器的低一層處可不另加設接閃器。建議相關規范要考慮一些特殊情況的處理，如一味教條式地套用規范，則會給實際工作帶來很大的困難，畢竟有些實際情況根本無法按規范要求去實施。

3工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算

工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算存在以下三個方面的問題：(1)防雷檢測人員不了解接地電阻的概念，認為接地電阻測試儀器的數值就是判定依據。(2)多數設計圖紙中只規定接地電阻值大小，對接地電阻值的類型屬于工頻還是沖擊未做明確說明。(3)規范換算表給出的數據只能查近似值，誤差較大，難以準確判斷。

以溫州第一類防雷建筑物某炸藥庫為例，該炸藥庫采用獨立接閃桿進行保護，接地電阻值≤10Ω，其接地體最長支線的實際長度l=14m，實測工頻接地電阻值Ri為12Ω，土壤電阻率ρ為350Ω·m，現計算沖擊接地電阻值R～。工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算系數圖見圖2。

圖2　工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算系數圖

1)計算接地體有效長度le，求得l/le。

l/le=14/37.42=0.37

CE/BC=DE/AB

2)求出換算系數A。

已知A1=1.0，求得A2=A1+DE=1.45

3)計算沖擊接地電阻值R～。

第一類防雷建筑物獨立接閃桿的接地電阻值是指沖擊接地電阻值，而接地電阻測試儀器實測為工頻接地電阻值，如按實測值則檢測結論判定為不合格，進行沖擊接地電阻值換算后則符合規范要求，兩種取值其判定結論截然相反。

筆者認為，設計人員首先應在圖紙中明確接地電阻類型是屬于工頻接地電阻還是沖擊接地電阻，在對于土壤電阻率高的地區，其第一類防雷建筑物應采用內插法對工頻與沖擊接地電阻值進行精確換算后再進行防雷檢測結論的判定。

4結束語

國家標準只是針對全國范圍內建筑物常規防雷措施做出了一些具體的規定，由于受到各種因素制約，不可能面面俱到。對于建筑物局部造形特殊和檢測數據換算過程復雜等情況，設計、施工人員往往難以從規范中直接找到答案，加上防雷從業人員技術水平存在差異，對規范條文的理解會存在一些偏差，導致檢測結論判定出錯。防雷檢測是一項非常嚴謹的工作，檢測結論的判定應具有法律效力，而且建筑物防雷檢測過程中會遇到很多的問題。因此，防雷從業人員需要真正領悟規范的內涵，在實踐中不斷總結、歸納，才能更好地進行靈活運用。

參考文獻

[1]GB 50057-2010 建筑物防雷設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[2]GB/T 21431-2015 建筑物防雷裝置檢測技術規范[S].北京：中國標準出版社，2008.

[3]GB 50601-2010 建筑物防雷工程施工與質量驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[4]賀燦花，問楠臻，鄭旭財.廣州新圖書館接閃帶明敷和暗敷的設計探討[J].建筑電氣，2012, 31(7)：62-64.

[5]胡夏初，曾欣，鄧豐年，等.如何正確運用滾球法確定接閃器的保護范圍[J].氣象研究與應用，2015，36(2)：116-119.

[6]吳高林，唐世宇，印華，等.利用落雷密度劃分重慶雷區的研究[J].高電壓技術，2007，33(4)：122-124.

[7]趙良.沖擊接地電阻值與工頻接地電阻值的關系[J].電世界，2013，54(12)：46-47.

建筑物防雷檢測常見問題淺析

鄭海祥1/ 鄭建衛2/ 邢蘇丹1/ 郭良亮1

(1.溫州市氣象局防雷中心，浙江 溫州 325027；2.溫州市氣象局，浙江 溫州 325027)

摘要針對當前建筑物防雷檢測中存在的一些爭議，以國家相關規范為依據，探討分析了接閃器暗敷與明敷、超滾球半徑高層建筑物不同標高處女兒墻接閃器的設置以及工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算等問題，并提出有效的解決方法，供防雷相關專業人員參考。

關鍵詞接閃器滾球半徑接地電阻換算