三級防雷設施建筑物設計施工中的問題

1、三級防雷設施建筑物設計施工中的問題-結構理論摘要對IEC、GB50057 94、JGJ/T16 92等建筑物防雷規(guī)范進 行對比，指出對三級防雷建筑物的防直擊雷設計與施工中存在的誤區(qū) 以及應采用的相應措施，論述建筑物防雷設計中應計算的設計參數(shù)， 安全、經(jīng)濟地實現(xiàn)設計標準。關鍵詞建筑物防雷設施裝置間距跨步電壓埋地深度接地電 阻一、前言在建筑物防雷設計中，設計人員對一、二級防雷建筑物的防雷設計比 較重視，疏漏差錯很少，但對大量的三級防雷建筑物的防雷設計卻常 有忽視。由于設計質(zhì)量管理規(guī)定：對于一般工程的電氣設計允許可以 不要計算書，因此許多設計人員對三級防雷建筑物的防雷設計，不再進行設計計算，僅憑經(jīng)驗

2、而設計。對于防雷設施的是否設置及防雷設 施的各種安全間距未進行計算、驗算，因此造成大量的三級防雷的建 筑物的防雷設計、施工存在較大的的盲目性，使有些工程提高了防雷 級別，增加了工程造價，而有些工程卻未按規(guī)范設計、施工，造成漏 錯，帶來很大隱患和不應有的損失。二、建筑物防雷規(guī)范的概述及比較現(xiàn)今建筑物防雷標準有1993年8月1日起實施的民用建筑電氣設 計規(guī)范?JGJ/T16- 92?隹薦性行業(yè)標準，1994年11月1日起實施的建筑物防雷設計規(guī)范？GB50057 94?強制性國家標準。GB50057 94使建筑物的防雷設計、施工逐步與國際電工委員會 ？IEC?防雷標 準接軌，設計施工更加規(guī)范化、標準

3、化。GB50057 94將民用建筑分為兩類，而JCJ/T1692將民用建筑防雷 設計分為三級，分得更加具體、細致、避免造成使某些民用建筑物失 去應有的安全，而有些建筑物可能出現(xiàn)不必要的浪費。為更好的掌握IEC、GB50057 94、JCJ/T16- 92三者的實質(zhì)，特擇其主要條款列于表1。且后面的分析、計算均引自JCJ/T16 92中的規(guī)定。三、預計的年雷擊次數(shù)確定設置防雷設施除少量的一、二級防雷建筑物外，數(shù)量眾多的還是三級防雷及等級以 外的建筑物防雷，而對此類建筑物大多設計人員不計算年預計雷擊次 數(shù)N，使許多不需設計防雷的建筑物而設計了防雷措施，設計保守， 浪費了人、材、物?，F(xiàn)計算舉例說明：

4、例1:在地勢平坦的住宅小區(qū)內(nèi)部設計一棟住宅樓：6層高？層數(shù)不含地下室，地下室高2.2m?,三個單元，其中：長L=60m，寬W=13m, 高H=20m,當?shù)啬昶骄妆┤?Td=33.2d/a,由于住宅樓處在小區(qū)內(nèi) 部，則校正系數(shù)K=1。據(jù) JCJ/T16 92 中公式?D?2- 1? ?D?2 2?、?D?2- 3?、?D?24?得：與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積?km2?: Ae=?L?W + 2?L+ W?H?200- H?+ n H?20- H?X10 6二？60X13 + 2( 60 + 13) 20( 20020) + 3.14 X0 (200 20) ?X10 6=0.02084

5、?km2?建筑物所處當?shù)氐睦讚舸蟮氐哪昶骄芏龋篨.21.3=2.28次/?km2?a?建筑物年預計雷擊次數(shù)：N二KNgAe二X 2.28 8.02084=0.0475?次/a?據(jù) JCJ/T16 92 第 條，只有在 N0.05?GB50057- 94 中：N0.06?才設置三級防雷，而本例中：N=0.0475?方可產(chǎn)生的反擊。人站在5層，h2 =15m，Rq=30Q ,則：UR2=750kV?U12=52.5kV?則安全距離 L 安全 21.575m0.757m。人站在 5 層時，h2=15m?則 UL2=26.25kV?UR2=375kV?則安全間距L安全2可見，引下線數(shù)量增加一倍，安全

6、間距則減小一半。因此設置了防雷設施后，應嚴格按照規(guī)范設置引下線的數(shù)量及間距。同時建議可縮短 規(guī)范內(nèi)規(guī)定的引下線間距，多設一定數(shù)量的引下線，可減少雷電壓反 擊現(xiàn)象。這樣處理，對增加工程造價微乎其微。3.引下線與室內(nèi)金屬管道、金屬物體的距離?1?當防雷接地裝置未與金屬管道的埋地部分連接時，按例一中數(shù)據(jù)：樓頂?shù)囊戮€高度 h=Lx=20m , Rq=30Q時，據(jù)JCJ/T16 92第條規(guī)定，Lx 0.2Kc?Ri0.1Lx?式中Kc分流系數(shù)，因多根引下線，取 0.44Ri 防雷接地裝置的沖擊電阻，因是環(huán)路接地體，Ri=Rq=30 QSal 引下線與金屬物體之間的安全距離/m則Sal 0.2 X 0.

7、44 *0?3020?=2.816m。?2?當防雷接地體與金屬管道的埋地部分連接時，按式？1236 3?,Sa2 0.075KcLx=0.075 x 0.44 x 20=0.66由以上計算的Sal 2.816m Sa20.66m在實際施工時，均很難保證 以上距離，因為金屬管道靠墻0.1m左右安裝，又由于Sa2 0.3KcRi=0.3 x 0.4 x 30=3而6在實際施工中，地下水暖管道交 錯縱橫，先于防雷及電氣接地裝置施工，等施工后者時，已經(jīng)很難保 證Sed 3.96m了，也難于保證不應小于2m的規(guī)定，因此可將防雷接 地裝置與各種接地裝置共用，即實行一棟建筑一個接地體。將接地裝 置與地下進出

8、建筑物的各種金屬管道連接起來，實行總等電位聯(lián)結。 綜上所述，在實行一棟建筑一個總帶電位聯(lián)結、 一個共用接地體的措 施后，在樓頂部應將避雷帶？針?與伸出屋面的金屬管道金屬物體連接 起來，在每層內(nèi)的建筑物內(nèi)應實行輔助等電位聯(lián)結，即引下線在經(jīng)過各個樓層時，將它與該樓層內(nèi)的鋼筋、金屬構架全部聯(lián)結起來，于是 不論引下線的電位升到多高，同樓層建筑物內(nèi)的所有金屬物？包括地面內(nèi)鋼筋、金屬管道、電氣設備的安全接地 ？都同時升到相同電位， 方可消除雷電壓反擊。五、跨步電壓與接地裝置埋地深度跨步電壓是指人的兩腳接觸地面間兩點的電位差，一般取人的跨距0.8m內(nèi)的電位差?？绮诫妷旱拇笮∨c接地體埋地深度、土壤電阻率、雷電

9、位幅值等諸多因素。當接地體為水平接地帶時，?3?式中卩土壤電阻率/? Q .m?L水平接地體長度mIk 雷電流幅值kAK接地裝置埋深關系系數(shù)，見表4Ukma跨步電壓最大值？kV?按例一中的接地裝置計算，接地體長度 L=146m，取lk=150k，土質(zhì) 為砂粘土， p =300Q .m則按埋深深度 0.3m, 0.5m, 0.8m, 1m時相 應的 K 值取 2.2, 1.46, &按?3?式計算：其 Ukmax 值分別為 107.97, 71.66, 47.61, 38.28/kV。世界各國根據(jù)發(fā)生的人身沖擊觸電事故分析，認為相當于雷電流持續(xù)時間內(nèi)人體能承受的跨步電壓為 90110kV。從計算

10、結果可知，該工 程的防雷接地體埋深0.8m時，跨步電壓已在安全范圍內(nèi)。JCJ/T1692第規(guī)定接地體埋設深度不宜小于 0.6m,第條規(guī)定： 防擊雷的人工接接地體距建筑物入口處及人行道不應小于3m,當小于3m時，接地體局部埋深不應小于 1m,或水平接地體局部包以絕 緣物。包以絕緣物易增大其接地電阻，因此還是以埋深大于1m時為好。這樣處理，只增加少量工程造價，卻將接地裝置處理得更加安全 可靠，起到事半功倍的效果。若采用基礎和圈梁內(nèi)鋼筋作為環(huán)形接地體，但由于三級防雷的建筑物 大多為毛石基礎，毛石基礎上的圈梁埋地一般為 0.3m左右，較淺根 本達不到防止危險的跨步電壓需將接地裝置埋深 1m的要求，因此

11、不 宜采用圈梁做為環(huán)形接地體專旨三級防雷建筑物？。六、區(qū)別工頻、沖擊接地電阻工頻、沖擊接地電阻兩者的區(qū)別及關系，許多施工技術人員不能區(qū)別 與明晰，使部分工程的防雷裝置接地電阻已達到設計值， 而仍然盲目 采用降阻措施，增加了工程造價。工頻接地電阻是按通過接地體流入地中工頻電流求得的電阻。 可以認 為是接地體20m以內(nèi)土壤的流散電阻，距接地體 20m以外的大地是 電氣上的零電位點。用接地電阻測量儀測量的電阻，即為工頻接地電 阻。自表4中可知，當接地體為環(huán)繞建筑物的環(huán)路接地體與敷設于陶粘 土、沼澤地、黑土、砂質(zhì)粘土等電阻率 p 100的土壤內(nèi)的接地體， 其工頻接地電阻與沖擊電阻相等。 但當敷設于砂、砂礫、礫石、碎石、 多巖山地的環(huán)境時，其工頻接地電阻是沖擊接地電阻的23倍。因此如在上所述地面內(nèi)敷設接地體時，如用接地電阻儀測出的