建筑中防雷接地系统的设计探讨
【摘要】 建筑物的防雷对于人员安全以及建筑设备等保护具有重要意义,本文通过分析当前建筑防雷装置出发,提出了高层建筑防雷系统设计措施,并给出其具体实施措施,为同行提供参考。 【关键词】 建筑防雷防雷接地接地系统防雷设计 1 专设避雷带防雷装置缺陷分析
根据建筑防雷设计规范和建筑电气设计技术规程等的规定,一般住宅属三类防雷建筑物。因此,人们普遍认为,住宅建筑的重要程度、使用性质、雷击可能性大小、雷击所造成后果的严重程度等都不高,所以对住宅建筑的防雷末认真研究。一般都沿用在屋面上或屋顶的挑檐上或女儿墙上突起设避雷带,沿墙引下外设引下线,离墙设接地极来防直击雷。这种防雷方法,当然具有一定的保护范围,并有一定防雷效果,但也存在严重缺陷。因为使用经验证明,把避雷带设在住宅建筑易受雷击的部位,是有目的的在落雷时,让避雷带去接闪雷击,表面看来这应该说是正确的,但实际上,住宅建筑易受雷击的部位装上避雷带后,反而使不易受雷击的部位,成了雷闪的绕击对象。所以,避雷带的保护范围,实际上不是以个明确的保护区,因此也不能实现有效的防雷保护的。
就避雷带保护装置而言,它本身就是引雷带。当雷击避雷带时,强大的雷电流通过引下线人地,使整个避雷系统产生高电位,导致避雷带和引下线对其附近的设施或设备跳火反击,引起火灾甚至人身
伤亡事故,同时,泄人大地的强大雷电流,还在接地带、接地极周围造成小可忽视的跨步电压危害。由于避雷带一般设于屋顶的桃馅上、突出物上或女儿墙上,带间间距很大——按规程规定,二类防雷建筑物为10mx30m,三类防雷建筑物为10mx(30—40)m;这种接闪器对雷闪提供了直击带间屋面的良好穿透性通路。从物理的观点来检视,落雷时,将一个也不会击在避雷带上,而会直接击在带间的屋面钢筋网上!要防止雷闪绕过避雷带直击屋面的这种“穿透性”,必须使避雷带的间距,小到接近于建筑的屋面钢筋网尺寸。但没有这样的实际例子,因为这显然是很不经济的。即使侥幸没有造成雷闪穿透,由于避雷带防雷系统与住宅建构筑物的金属体没有电气连接,避雷带受到雷击时,住宅建(构)筑物的金属体因强大的雷电流磁场的感应而带广高电位,也会对屋内的设备或人员产生电击,造成财产损失或人员伤亡。
既然进雷带的雷闪穿透性很大,又与住宅建(构)筑物的金属体没有电气连接,那么,一旦落雷时,依靠避雷带保护的住宅建筑,就难幸免雷击或反击。此时,如果屋面钢筋网到基础钢筋之间的连接点,绑扎得丰靠,形成厂电气连接,那问题就不大了。但土建施工不是专业的防雷施工,很有可能形不成雷电流的泄放通路,那么落雷一到,危险立见。避雷带防雷系统是人工专没的防舌装置,接闪器和引下线裸露十外,接地极埋于土壤中,不管怎样防腐,防雷接地装置受到腐蚀是绝对的。所以其系统装置容易断、脱或增大接地电阻,使其防雷更加不可靠。
2 通过采取金属体作防雷装置设计
现代住宅基本上都是多层或高层建筑,基础一般设地梁,有的设桩基,并用构造柱直通屋顶,每屋设圈梁,屋顶为刚性屋面、刚性挑据或女儿墙,高层住宅一般为框架结构,这样的住宅,是用垂直和水平的钢筋分割包围起来的,也就是被垂直和水平的导线包围起来了。这实际上一幢楼就形成了一个“法拉第笼”。如果把这样的法拉第笼的垂直和水平钢筋互相连接成电气通路,那就是实用的法拉第笼了。这样一旦雷击“法拉第笼”时,整幢件宅都将处于等电位下;而且雷电流泄放于基础深部,其接地电阻低(多层或高层住宅,不管是采用构造性还是框架结构,其基础的并联电阻都小于1欧姆,电位分布均匀、均压效果好,所以其跨步电压的危险性就不足为害了。
雷电流是一种冲击电流,波头时间极短,仅2.6x10-6所以按雷电流波形重复5次放电计算其热效应,按钢筋与混凝土接触的表面积的允许雷电流密度,对温度值要求不超过80℃的混凝土构件,不大于72ka人m2,无温度值要求的不大于87ka／m2。但是,经验证明,使钢筋体与外表面之间的混凝土层局部破坏的极限冲击电流密度是175ka／m2。所以,混凝土承受雷电流的能力是足够大的,利用住宅混凝上构件中的钢筋作避雷装置,是足够安全的。
住宅混凝土中钢筋之间的连接,都是采用金属绑扎线固定的。这样的连接点,从电气角度来检查,显然接触电阻很大。但是,整幢住宅的混凝土钢筋,是一个并联网络,使许许多多的绑扎点并联在一
建筑中防雷接地系统设计[论文]
