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1、-浅谈超高层住宅项目防雷接地系统施工要点-第 10 页浅谈超高层住宅项目防雷接地系统施工要点李想 王德壮（中建三局第三建设工程有限责任公司安装公司）摘要：近些年房地产业迅猛发展，建筑高度超过100m的超高层住宅不断涌现。而超高层建筑遭受雷击的几率更高。雷击的危害，不仅突出表现在建筑物的损坏、人员触电、火灾等，还由于现代建筑各种电气设备和电子信息技术的广泛应用而造成不可估量的损失。建筑物防雷接地系统是防雷减灾的重要措施。本文作者结合所在超高层住宅项目工程实例对防雷接地系统施工过程中的实施要点进行分析研究，以使实际的施工，技术优化、经济合理、优质安全。关键词：超高层、住宅、防雷接地系统、接地电阻A
2、bstract:in recent years,the rapid development ofrealestate industry,building heightmore than 100m of thesuper high-rise residentialconstantly emerging.Andsuper high-rise buildingsare more likely tosufferlightning strike.Lightninghazards,not onlyoutstanding performance indamage to buildings,personnel
3、of electric shock,fire,alsodue to the wide applicationof modern architectureof various electricalequipmentandelectronicinformation technologyandcause immeasurable loss.Building lightning proof grounding system is an importantmeasure ofthe lightning protection and disaster reduction.In this paper,the
4、 author combineshigh-riseresidential projects where theproject exampleto study and analyze thekey points ofthe implementation oflightning protectiongrounding systemin the process of construction,to make the actual construction, technology optimization,reasonable economy,safety and quality.Keywords:s
5、uper high-rise building,residential,lightning protection and grounding system,grounding resistance引言雷电的破坏作用归纳起来有两种：一是直接击在建筑物上产生热效作用和电动力作用；二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用以及雷电波入侵作用。超高层建筑因其总建筑高度比周围建筑高出较多而更易遭受雷击。防雷接地系统的可靠性显得尤为重要。目前超高层建筑的防雷系统由外部防雷和内部防雷系统两部分组成。如下图。笔者仅从实际施工过程中影响防雷接地系统施工质量的几个施工要点进行分析，作为引玉之砖，希望和大家共同探讨
6、如何提高超高层住宅项目防雷接地系统的可靠性。安装浪涌保护器（SPD）合理布线等电位联结屏蔽（隔离）接闪器（针、网、带、线）引下线屏蔽接地装置共用接地系统内部防雷措施外部防雷措施综合防雷系统1 工程概况本工程为世茂集团开发的超高层住宅项目，坐落于沈阳市和平区文安路，本工程地上54层，地下4层，地下一层至五十四层为住宅。地下二层为设备用房及自行车库，地下三层为非燃品库房，地下四层为六级人防。总建筑面积约为39785；总建筑高度，层高3m。低压配电系统接地型式为TN-C-S系统。2.防雷接地系统几个施工要点的深化2.1建筑物防雷分级根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果将建筑物防雷
7、标准分为三类。超高层民用建筑一般被划为二类防雷建筑，而结合各地气候及土壤条件以及各地地方标准也可被划分为一类防雷建筑。本工程原设计为二类防雷建筑，但经过施工现场土壤勘测、接地电阻初步测试及保证防雷接地系统可靠性的综合考虑，项目部决定部分防雷接地措施依照一类防雷建筑标准进行施工。建筑物防雷类别滚球半径（m）屋面避雷网网格尺寸（m）引下线间距（m）一类3055或6412二类451010或121818三类602020或241625超高层建筑的外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷，其作用是保护建筑物本身不遭受雷击，由下而上主要由接地装置、引下线、均压环、接闪器组成。接地装置包括接地体和接地线。用于传导雷
8、电流并将其散流入大地。因此没有完善的接地装置是无法完成避雷任务的。接地电阻的阻值要求和接地网的结构合理性是衡量接地装置功效优劣的重要依据。接地电阻越小，散流就越快，落雷物体高电位保持时间就越短，危险越小，以至于跨步电压、接触电压也越小，防雷效果越好，被保护对象也就越安全。在施工过程中对接地电阻的控制是一项重要内容。为了便于与各种入户金属管道相连，降低跨步电压，建筑物防雷接地一般采用周圈式接地。超高层建筑通常利用桩基础、箱型基础内钢筋作为接地装置，这些基础连成的接地网有较大的电容，其冲击电阻很小。由于防雷装置直接装在建（构）筑物上，另受到超高层住宅项目建筑面积限制，建筑物防雷接地网、电气设备工作
9、接地网、保护接地网、弱电系统接地网等各接地网无法满足各自作为独立接地网时之间20米的间距求。通常建筑物的防雷接地与电气设备的工作接地、保护接地、弱电系统接地均应连接成统一的接地系统，其共用接地电阻按其中最小值选定。防雷接地电阻要求10，重复接地接地电阻4，弱电系统接地电阻1。故一般要求，共用接地电阻值1。本工程为筏形基础，无法利用桩基接地，以及所在地土壤条件影响，单纯利用基础形成接地网无法满足接地电阻要求。因此本工程原设计不仅在地下二层设置了基础接地网，还增设了环形接地，水平接地体采用404热镀锌扁钢沿建筑物周围围成一个闭合环。埋深-8m。另间隔915米不等，设置12个垂直人工接地体，该人工接
10、地体采用40热镀锌钢管，长度2.5m，与水平接地体连接。实际施工中经过初步的土壤电阻测量及综合考虑，项目部决定在地下四层基础底板补焊了一个基础接地网，通过引上线与地下二层的基础接地网相连，以增加基础接地网的面积及深度。两处基础接地网网格间距按照一类防雷建筑的要求施焊。基础接地网焊接 搭接长度满足6倍圆钢直径要求另在依照原设计完成水平接地体和垂直接地体焊接后进行了一次接地电阻的摇测，得到的电阻值是4.8，无法达到1的要求。项目部在仔细检查焊接质量没有问题后综合考虑决定补打12根垂直人工接地体，与原有垂直人工接地体之间间距大于5m。该操作完成后再次对接地电阻进行摇测，接地电阻值下降到0.37，达到
11、要求。补打接地体位置如下图红色圆圈标出示意。焊接长度大于13cm垂直接地体 水平接地体接地电阻值4.8 引下线的作用是传导雷电流经接地装置流入大地。引下线将避雷网（带）与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路。通常利用主体结构中的柱主筋或剪力墙中钢筋做暗装引下线。引下线的数量及布置直接影响分流效果。引下线数量多且间距较小时，雷电流在局部区域分布也就较均匀，引下线上电压降减小，反击危险也相应减少。本工程原设计引下线间距按二类防雷建筑要求18m，项目部考虑到超高层住宅项目的特殊性，每户内均设有淋浴型卫生间，每个卫生间均要进行局部等电位联结，通常做法是将用作建筑物防雷引下线的结构主筋同时作为等电位接地
12、的竖向连接导体。更有利用结构梁主筋制作的均压环将引下线与等电位接地系统连接。但这样做会使遭受感应雷的几率大大增加。因此项目部决定分别在各卫生间增加一处引下线点位，共5处。分别位于F/6轴、L/1轴、L/16轴、F/26轴、L/31轴，均为卫生间角落剪力墙结构钢筋，钢筋截面积16m的同一柱内选择对角线两个主筋全长通焊，搭接长度为圆钢直径的6倍，双面焊接。且只在地下二层基础接地网处与防雷接地系统有两处以上联结，在每层不与原有引下线或均压环连接，避免“引雷入室”。下图中红色圆圈标示位置为增加的等电位竖向连接导体的位置。引下线跨接由于超高层建筑高度比较高，雷电可能从超高层建筑物侧部将建筑物击中，侧击雷
13、的保护一般不需专设接闪器。通常根据建筑防雷类别，在（滚球半径）30m、45m或60m以上，将各层（或隔几层）圈梁内的周边主筋焊通，成为均压环，并与防雷引下线相连，然后将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物等较大金属物与均压环连接达到防侧击雷的要求。而且由于超高层建筑物引下线很长，雷电流的电感应压降很大，为了减小旁侧闪络，需要在每隔一定高度处利用均压环将各条引下线在同一高度连接起来，并接到同一高度的金属物体上，以减小其间的电位差，避免发生反击。本工程原设计依据二类防雷建筑要求，四十五米以上每三层沿建筑物外墙一圈做水平均压环,均压环利用结构圈梁内一圈12以上钢筋焊通; 均压环应与建筑物外沿所有防雷
14、引下线及各接地端子垂直接地连接线连接;四十五米及以上外墙上的金属栏杆,金属门窗,金属百叶等较大的金属物均须与均压环连接。项目部在策划时考虑到依照原设计，四十五米以上每三层设置一个均压环，这样外墙上的金属栏杆、金属门窗框架、金属百叶等与均压环连接操作较困难，而且连接过程中需要额外耗费材料较多，而若依照一类防雷建筑要求三十米以上每层设均压环，这样外墙上各层的金属栏杆、金属门窗、金属百叶等直接与本层均压环连接，操作方便，且用料省。经过仔细核算，后者经济合理且增加防雷系统的可靠性，故依后者方案进行施工。利用结构圈梁主筋进行均压环连接接闪器是防直击雷接受雷电流的金属导体，其形式有避雷网带、避雷针、金属屋
15、面等。避雷网带应沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女儿墙等易受雷击部位敷设，在屋面形成要求尺寸的避雷网格。本工程避雷网设计除了满足二类防雷建筑网格尺寸要求，而且考虑到利用建筑物结构特点，沿各突出的机房檐角、装饰造型及女儿墙等位置敷设，项目部若将避雷网格尺寸按一类防雷建筑标准缩小，增设的避雷网所处位置在屋面较低处，意义不大。故项目部未对网格间距进行减小处理。内部防雷包括防雷电感应、防反击以及防雷电波侵入。良好的内部防雷系统能减少建筑物内的雷电流和期所产生的电磁效应，并能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害及雷电脉冲所造成的危害。内部防雷主要应用等电位联结及屏蔽等措施，由于本工程是住宅项目微电子设备不是
16、十分精密，另外部防雷的法拉第笼就起到了屏蔽作用。故这里主要分析下等电位联结。根据电位理论分析，等电位连接只传递点位而不传导电流，等电位作用范围越小，电气上越安全。在等电位连接范围内人体同时可触及的电气装置内、外可导电部分基本处于同一电位，既没有电位差也就不会发生触电及火灾危险。一般包含浴室局部等电位联结、保护接地等电位联结（总等电位联结）、防雷接地等电位联结等。本工程为超高层住宅项目，淋浴卫生间的局部等电位联结可靠性要求更为突出。人在淋浴时皮肤湿且赤足，其阻抗小，等卫生间用电设备发生短路、绝缘老化、中性点偏移或外界雷电而导致浴室出现危险电位差时，即使仅仅是十几伏的电压也是非常危险的。项目部实际
17、施工中依照等电位联结做法图集，利用12以上圆钢将淋浴卫生间地面钢筋连接成环形，并引出局部等电位端子，与室内的金属管道、金属门窗及设备的外露可导电金属外壳联结，使各处电位相等，这样可以极大地避免电击的伤害。施工时注意各卫生间地面等电位联支线间不应串联连接。由于电力电信线路不能直接接到地线上，需通过电涌保护器（SPD）实现等电位联结，为防止雷电波入侵，低压线路埋地进入地下一层配电间，入户端将电缆金属套管及其他金属管道通过总等电位联结接到防雷接地装置上。总等电位联结与联合接地系统相连形成一个完整的“法拉第笼”。 淋浴卫生间环形等电位联结 淋浴卫生间引出局部等电位联结点超高层民用建筑防雷接地系统的可靠性直接关系到建筑物内设备和人员的安全。施工策划及实施时利用法拉第笼原理，将外部防雷措施与内部防雷措施结合起来，综合考虑接闪、分流、均压、屏蔽、布线和接地等要素的影响，优质的方案和严格的施工管理，才能真正提高建筑物防雷接地系统的可靠性。参考文献GB50057-2010，建筑物防雷设计规范 SGB50303-2011，建筑电气安装工程施工质量验收规范S 中国建筑标准设计研究所编.全国民用建筑工程设计技术措施 电气.