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关键词:建筑物 建筑工程 防雷设计
近几年来,伴随着建筑科技的发展,高大建筑的兴建,雷电灾害发生的率也日益繁,给社会、企事业单位以及人民群众带来了巨大的经济损失。我国对雷电灾害的研究从来没有间断过,而国家相关部门对于工程中的防雷设计的要求也日益科学、规范、严谨。比如我国在1994年颁布了《建筑物防雷设计规范》,而在2000年和2010年,国家建设部、机械工业部等部门又对这一规范进行了修订。可见我国对雷电灾害的重视程度。雷电灾害包括了直击雷、侵入雷以及感应雷等种类,就不同雷电种类要采取不同的措施加以防治。
一、雷电的基本知识与防雷方法简述
雷电流主要包括了以下四种方式,即:先导电流、回击电流、连续电流与后续电流,其中的回击电流的幅值最大,因而又被称为主放电。雷电形成的主要原因是由于当雷云负荷中心的电场强度达到极限时,就会发生电击穿现象,从而使一些气体分子处于游离的状态,而这些游离的气体就成为导电的介质,当这段导电气体向下方延伸时,就形成了一个先导通道,这一通道向下与大地在一个特定的距离时,当大地感应到自己的与雷云的极性相反,这样大地上比较尖端,或者比较突出的地方就会对先导头部进行回击,进而在雷电通道中产生一股强烈的回击电流,这就是我们看到的雷电。回击电流的峰值通常能够达到1×104到3×104A左右,这是一股非常强大的脉冲电流,所以才形成了很多雷电灾害。
要对建筑工程进行防雷设计,先要对雷电的种类与破坏方式进行研究。建筑工程中防雷设计主要是针对直击雷(包括侧击雷)与感应雷,而防止雷电波侵入则是在工程竣工之后,根据实际需求单独进行设计与安装的。
直击雷是指雷云电荷直接对建筑物、电气设施放电的现象。这种雷电拥有强大的电流,并且产生电效应、机械力以及热量对建筑物、电气设施进行破坏。
感应雷是指闪电放电时,能够在附近的导体上产生静电感应、电磁感应,也可能使电气设备的金属部件之间产生火花,进而对建筑物、电气设备构成威胁。
针对这两种雷电,我们的防雷原则就是“泄”与“抗”,一是采用接地避雷的方式,因势利导,将雷电引入大地之中,进而降低了它巨大的破坏力,以达到防雷的目的。接地的目的有两个,一是将雷电引入大地;二是防止雷电击中人身。因此,建筑工程必须重视防雷接地的质量,切实抓好防雷设计工作,因为接地的质量直接关系着人民群众的生命、财产安全。二是提高电气设备的绝缘水平,以达到抗击雷电破坏的目的。当然,实际操作中,要根据建筑物的实际情况来选择防雷方式,也可以将两者相结合,以达到最佳的防雷效果。现阶段,经常采用的防雷设施有避雷针、避雷器、避雷线以及保护间隙等等。
二、防雷设计的措施
1.直击雷的防范设计
建筑工程的防雷设计措施包括了设置接闪器、安装提前放电避雷针,也可以将两者结合。接闪器的原理主要是利用了它高于周边区域的其它建筑物,当被雷电击中之后,能够将雷击放电导向自身,再通过引下线与接地装置,最终将雷电的强大电流引入大地之中,进而确保了周边建筑物的安全。提前放电避雷针是依靠自身的接地体良好的导电优势,能够在建筑物周围雷云电荷还没有达到放电的程度时,利用提前放电避雷针与雷云之间的放电效应,将电荷引入大地之中,从而避免了雷击的发生。
我们在对接闪器、提前放电避雷针进行实际设置时,要考虑两者安装的高度、位置不要影响到建筑物的整体外观,而且设计者要充分考虑到建筑物外观形象,对接闪器、提前放电避雷针进行设计,使两者能够与建筑物成为统一的整体,比如充分利用金属屋面、金属栏杆以及埋设层面的避雷带等等。特别是对于那些对对外观有严格要求的建筑物上,必须考虑到两者安放的位置、高度、方式要与建筑的外观形象相统一。安装时,我们还要依据国家的相关规范对接闪器与提前放电避雷针的保护范围进行严谨、缜密的计算,以保证建筑物必须在两者保护的范围之内。
对于建筑物外观造型采用的是金属屋面的大型建筑物,更要充分考虑将外形与屋面防雷设计结合,将安全与使用维护结合。如果屋面金属板的厚度与连接方式都符合防雷要求的条件下,可以将金属屋面直接当作接闪器进行使用,同时不要忘记考虑建筑物周边的环境以及有无遭受雷击的历史记录,对雷击的次数、环境的温度、雨水的腐蚀性物质含量等数据进行统计分析,对防雷设计进行改进。还要应考虑到当金属板被雷击中之后,可能引起的损坏与烧伤程度,虽然雷击的损害程度不能够对主体的质量安全构成威胁,但是如果建筑物周围的环境过于潮湿,或者雨水中含有腐蚀性物质,那么就可能对屋顶构成破坏,进而对屋面的防水层造成一定的破坏,这一情况需要我们在设计时必须考虑在内。
2.感应雷的防范
(1)进行等电位联结
等电位联结能够消除不同接地点存在的电位差,一旦发生了雷击现象,就可以避免由于电位差而引进的放电现象。在实际操作中,我们要根据建筑内部机房、机器设备的实际布局设计的不同位置,分别设置由共用接地系统引来的总等电位联结端子板以及局部等电位联结端子板,并将其引入建筑物内部的金属保护导管、给排水管道以及金属构件等与等电位联结端子进行连接。设备在安装时,要把各个管理间、各个设备间的金融管道、构件以及电源PE线与各局部等电位联结端子板进行连通,从而构成等电位联结系统。通常情况下,设置等电位联结端子的地方有:设备机房、发电机房、管道井、油箱间、强弱电竖井以及弱电系统机房等等。
(2)弱电系统的防雷措施
一是进行电源隔离与吸收。可以在电源系统之中安装SPD、隔离变压器以及浪涌电压吸收设备等等。二是屏蔽接地处理。为了阻止与消减雷击感应所产生的电磁辐射对弱电设备、电子元件、线路等造成的损害,我们可以对弱电系统采取必要的屏蔽措施加以保护。主要包括:配线进行穿金属管理保护、采用屏蔽线缆进行保护,或者对机柜进行屏蔽接地设置。在对屏蔽线缆试工的过程中,必须对线缆屏蔽层的两端同时接地,穿金属管理的线缆金属管也必须要接地,对于非常重要的机房,要按照屏蔽机房的实际规格进行设计与施工,以增强防干扰的性能。
总结
综上所述,随着我国经济的快速发展,建筑技术的不断进步,高层建筑工程的数量不断增加,防雷设计也越来越重要。防雷设计是一项独特、连续的工程项目,其涉及到的环境因素很多,设计的过程中,也需要综合多种因素,因为一丝一毫的失误都可以导致事故的发生,需要我们要具备高度的责任心与敬业精神。
参考文献:
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[3]李红梅. 浅谈雷电的预防措施[J]. 山西建筑, 2008,(14) .
【关键词】建筑物;间距;跨步电压;埋地深度;接地电阻
0.前言
由于设计质量管理规定:对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书,因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计,不再进行设计计算,仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算,因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性,使有些工程提高了防雷级别,增加了工程造价,而有些工程却未按规范设计、施工,造成漏错,带来很大隐患和不应有的损失。
1.三种建筑物防雷规范的概述及比较
总所周知,建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92推荐性行业标准,1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057-94强制性国家标准。GB50057-94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨,设计施工更加规范化、标准化。
而GB50057-94将民用建筑分为两类,而JCJ/T16-92将民用建筑防雷设计分为三级,分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全,而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的实质,特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16-92中的规定。
2.设置防雷设施
除少量的一、二级防雷建筑物外,数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷,而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N,使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施,设计保守,浪费了人、材、物。有的建筑物在20m的高度,却不需设置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。同时在峻工的工程中,我们也看到,有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了,施工后的防雷接地装置效果并不是设计的那么有成效,增加了工程造价。因此,设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算,根据计算结果,结合具体条件,确定是否设置防雷设施。
3.工频接地电阻与冲击接地电阻的区别
接地电阻是指在工频或直流电流流过时的电阻,通常叫做工频(或直流)接地电阻;而对于防雷接地雷电冲击电流流过时的电阻叫做冲击接地电阻。
从物理过程来看,防雷接地与工频接地有两点区别,一是雷电流的幅值大,二是雷电流的等值频率高。 雷电流的幅值大,会使地中电流密度增大,因而提高地中电场强度,在接地体表面附近尤为显著。地电场强度超过土壤击穿场强时会发生局部火花放电,使土壤电导增大。试验表明,当土壤电阻率为500Ω・m,预放电时间为3―5μs时,土壤的击穿场强为6―12kV/cm。因此,同一接地装置在幅值很高的雷电冲击电流作用下,其接地电阻要小于工频电流下的数值。这一过程称为火花效应。
雷电流的等值频率很高,会使接地体本身呈现很明显的电感作用,阻碍电流向接地体的远端流通。对于长度较大的接地体这种影响更显著。结果使接地体得不到充分利用,接地电阻值大于工频接地电阻。这一现象称为电感影响。
由于上述原因,同一接地装置具有不同的冲击接地电阻值和工频接地电阻值,两者之间的比称为冲击系数α;α=R~/Ri 其中R~为工频接地电阻;Ri为冲击接地电阻,是指接地体上的冲击电压幅值与冲击电流幅值之比,实际上应是接地阻抗,但习惯上仍称为冲击接地电阻。 冲击系数α与接地体的几何尺寸、雷电流的幅值和波形以及土壤电阻率等因素有关,多数靠实验确定。一般情况下由于火花效应大于电感影响,故α<1;但对于电感影响明显的情况,则可能α≥1,冲击接地电阻值一般要求小于10Ω。
4.引下线间距与防雷设施
关于引下线的间距问题,当避雷网敷设在建筑物上时,雷电流通过引下线入地。若引下线数量较多或者间距较小时,雷电流分布较为均匀,由于分流,引下线上的电压相对减小,避免了跳闪的危险。因此,引下线的最大距离是以限制引下线上的最大雷电流为依据的。《工业建筑和民用建筑电力设计导则》中规定“引下线间距,一般以20-30m为标准”。我国过去对民用建筑物的引下线的间距,一般是按着上述规定设计的,运行多年情况良好,没有由于引下线的间距发生过问题。根据查阅的大量资料,发现国外的规定也是不一致的。例如:原东德规定为10m,原苏联规定为25m,日本则规定为50m。因为各国规定相差较大,所以,虽然我国已有几十年的运行实践经验,但为了可靠起见,我们在现实中必须按实验算。
综上所述,在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后,在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来,在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结,即引下线在经过各个楼层时,将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来,于是不论引下线的电位升到多高,同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位,方可消除雷电压反击。
5.跨步电压与接地装置埋地深度
跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差,一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。
垂直埋设的接地体,宜采用圆钢、钢管、角钢等,水平埋设的接地体,宜采用扁钢、圆钢等。人工接地体的尺寸不应小于下列数值:圆钢直径为10mm;扁钢截面为100mm2;扁钢厚度为4mm;角钢厚度为4mm;钢管壁厚为3.5mm。为降低跨步电压,防直击雷的人工接地装置距建筑物人口处及人行道不应小于3m,当小于3m时应采取下列措施之一:(1)水平接地体局部深埋不应小于1m。(2)水平接地体局部包以绝缘物(例如50~80mm厚的沥青层)。(3)采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50~80mm厚的沥青层,其宽度超过接地装置2m。
若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体,但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础,毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右,较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求,因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级防雷建筑物。
6.结语
综上所述,随着我国建筑业速度加快,建筑物的高度也在不断增高,致使施工现场机械设备随之增高。为了确保建筑设施、施工设备和人员的安全,做好建筑工程施工现场防雷保护工作是安全生产不可缺省的重要环节。
【参考文献】
[1]尹星,杨勇伟,季敏海.浅谈水泥厂防雷接地设计及施工[J].河南建材,2011(06).
[2]赵丽,段晨东,姚明.建筑物防雷保护[J].安防科技,2003(05).
关键词:水闸;进水闸;海漫
中图分类号:TV698.22 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2012)-09-0247-1
1 水闸的作用
控制水位、调节流量的低水头水工建筑物,是农田水利中龙头工程,常与堤坝、船闸、鱼道、水站、抽水站等建筑物组成水利枢纽,以满足防洪、排洪、航运、灌溉以及发电水利工程的需要。
2 水闸的分类
2.1 按水闸所承担任务分 节制闸。调节水位,控制流量。枯水期借以抬高水位,以利取水和上游航运,洪水期用以控制流量。渠系建筑物中节制闸一般建于支渠分水口的下游,用以抬高水位,满足支渠引水需要。
进水闸:建在河道、湖泊的岸边或渠道,用来引水灌溉、发电或其他用水需要。灌溉渠系中建于干渠以下渠道首的进水闸,作用上把上一级渠道的水分下一级渠道,分水闸、斗门、农门排水闸建在江河沿岸排水渠出口处,外河上涨时,关闸门防水洪水倒灌,避免洪灾。当外河水位退落时,开闸排水防止涝灾。具有双面挡水的作用。挡潮闸建在河流入流的河口地段,以防止海水倒灌。抬高内河水位,满足蓄淡灌溉。退潮排涝。有通航孔,还可平潮时通潮。具有双向挡水作用——挡潮闸、排水闸分洪闸:常建于河道的一侧,用来将超过下游河道安全洪量的洪水泄入预定的湖泊、洼地,即使消减洪峰,保证下游河道安全。
2.2 按闸室结构型式分
开敞式水闸和涵洞式水闸。
3 水闸的组成:上游连接段、闸室段、下游连接段
3.1 上游连接段作用 将上游来水平顺地引进闸室,同时起防冲、防渗、挡土等作用。
3.2 上游连接段组成 上游翼墙:引导水流平顺进闸。
铺盖:起防渗作用,并要起防冲作用。
护坡、护底:保护河岸和河床不受冲刷。
上游防冲槽:保护护岸头部,防止河床冲刷而护底方向发展。
3.3 下游连接段 包括消力池、海漫、下游防冲槽、下游翼墙及护坡等(使水流经有效消能后平顺流出闸室,与下游河床段连接)。
消力池:紧接闸室布置,具有形成水跃和保护水跃范围内河床允许受冲刷作用,是消能的主要措施。
海漫:布置在消力池后面,继续消除余能,调整流速分布,用块石砌成。
防冲槽:海漫的末端防冲措施,防止海漫后河床冲刷向上游发展。
下游翼墙:水流均匀扩散,并保护两岸免受冲刷。
护坡:布海漫和防冲槽范围内,一般用块石。
3.4 闸室段 是水闸主体,包括底板、闸墩、闸门、胸墙、岸墙、工作桥和交通桥。
底板:闸室基础,承受闸室全部荷载,较均匀地将荷载传给地基并利用底板与地基图摩擦来维持闸室稳定,还有防冲、防渗作用。
闸墩:分割闸孔、支撑闸门和桥梁。
工作桥:供安装启闭机和工作人员操作机器之用。
岸墙:闸室与河岸的连接结构,主要以挡土,并且有侧向防渗作用。
4 水闸选择的要求
节制闸或泄洪闸闸址宜选择在河道顺直、河势相对稳定的河段,经技术经济比较后可以选择在弯曲河段裁弯取直的新开河道上。进水闸、分水闸或分洪闸闸址宜选择在河岸基本稳定的顺直河段或弯道凹岸顶点稍偏下游处,但分洪闸闸址不宜选择在险工堤段和被保护的重要城镇下游堤段。排水闸或泄洪闸闸址宜选择在地势低洼、出水畅通处,排水闸闸址宜选择在靠近重要涝区和容泄区的老堤堤线上。挡潮闸闸址宜选择在岸线和岸坡稳定的潮汐河口附近,且闸址泓滩中淤变化较小、上游河道有足够的蓄水容积地点。
5 水闸消能防冲过闸水流特点
出闸流速较大,紊动强烈。上游水位差较小。岀流形式随闸门开启程序变化。
6 水闸的冲刷
波状水跃的产生:淹没水跃没有发生或水跃淹没过大。岀流扩散下均匀,产生折冲水流。上下游水位差较小,形成波状水跃,消能效率低。
基本消能方式:底流消能为主,有消力池,海漫,防冲槽等部分组成。其形式可根据水流情况,地形条件,施工能力消能效果等选用。
波状水跃的防止措施:总体布置时,尽量使用上游渠道有一段较的顺直段,确保来水顺均匀;控制下游翼墙的扩散角,扩散角宜7~12,使水流均匀扩散;制定合理的闸的开启程序,注意均匀起步,间隙对称开启原则,力避开启,关闭时大起大落和多孔闸部分闸孔泄流的运用方式。
7 常用防渗及排水设施
水平防渗设备:齿墙,板墙和防渗墙等排水体与反滤层,主要目的是为改善排水为了继续降压,并将渗流安全的导向下游。
板桩的作用:铺盖前端或室底板上游端时,降低压力,设在闸室底板下游侧的矩板主要为减小出口处的渗压力。
闸室结构布置:包括底板,闸墩,胸墙,闸门,工作桥和交通桥等部分
闸墩作用:分隔闸孔,支承闸及上部结构胸墙作用,减少闸的高度,减轻立门重和降低对启闭机重量的要求工作桥的作用:设置启闭机和管理人员操作启闭之用
水闸和河岸或堤,坝等连接时,必须设置连接建筑,包括:上,下游翼墙和便墩,有时还有防渗刺墙,其作用:
(1)挡住两侧填土,维持土坝及两岸的稳定。
(2)当水闸泄水或引水时,上游冀墙用于引导水流平顺进闸,下游冀墙使出闸水流均匀扩散,减少冲刷。
(3)保持两岸或土坝边坡不受过闸水流的冲刷。
(4)控制通过闸身两侧的渗流,防止与其相连的岸坡或土坝产生渗透变形。
关键词:建筑电气 防雷接地 施工技术
1、建筑电气防雷接地系统施工技术
1.1柱内主筋引出点安装技术
建筑工程电气接地施工时,在对柱内主筋引出点进行施工的时候,要尽可能的避免对主筋的损害,在柱内主筋引出点安装的过程中要对这一问题高度重视。如果是在屋顶进行柱内主筋引出点施工时,要尽可能的保持避雷网和柱内主筋引出标高的高度相一致,但是如果安装过程中遇到了突况,也可以在柱内主筋引出的位置上进行钢板的预埋,之后在进行避雷网的连接,这样就可以凸显出美观又便捷的安装效果。此外,在进行连接避雷器、柱内主筋和断接螺旋的过程中,无论引出的过程选择的是扁钢还是圆钢,都应该将其完成90度直角以后在进行焊接,严禁焊接成T字形。
1.2接地极、钢筋连接技术
在建筑施工过程中,如果选择将钢筋作为引下线、建筑电气选择接地极的时候,要科学的应用钢筋连接技术和接地极技术。首先,在对圈梁内的主筋和柱内主筋进行连接的时候,要选择连接件搭焊钢筋的形式对柱内主筋进行连接,但是对连接件钢筋规格缺没有硬性的规定,可以选择钢筋和扁钢作为连接件。另外,在连接底板钢筋的过程中,不能直接使用电焊点进行地板间钢筋的连接,要利用连接件进行钢筋的搭焊,同时对连接件钢筋进行选择的时候还要尽可能选择与板内钢筋规格相同的钢筋作为连接件,只有这样才能有效防止在焊接的过程中损伤板内钢筋。
1.3断接螺旋安装技术
断接螺旋安装技术是建筑物防雷地接施工中一项重要的安装技术,其也会对建筑物的外观产生一些影响。但是在及时的安装操作过程中,施工人员往往缺乏对断接螺旋安装技术的重视度,所以说在今后的施工过程中必须要高度重视这一问题。首先,对断接螺旋的安装位置的选择和设置要以安全、美观、方便使用的原则作为指导,从安全原则出发,要在隐蔽、方便的地方进行断接螺旋的设置,避免其能轻易的被触碰到,例如可以设置在地下室或者建筑物的背面等位置;从美观的原则来看,在断接螺旋安装完成后,要不影响整个建筑物的整体美观程度,满足人们的审美需求;从方便使用的原则卡,断接螺旋能够为测量接地电阻的接线提供便利。
另外,在对断接螺旋的高度进行确定的过程中,要以建筑物的实际情况进行结合,之前在对断接螺旋高度设置距地面1.5米到2米之间的高度不等。在高层建筑中,如果引下线选择的是柱内主筋,为了避免行人和断接螺旋之间出现触碰的安全事故,对断接螺旋的安装就不能选择激励地面1.5米到1.8米的位置。因此应该选择在0.5米的高度位置进行断接螺旋地暗设,这样一来不仅有利于给电阻接线测量制造便利,同时也不会破坏建筑物整体的美观性。因此可以总结出,断接螺旋的室内设置最佳位置是距离地面0.5米的位置。
1.4接地引下线技术
在现在的建筑中,大多数的防雷接地引下线都选用柱内主筋,在进行柱内主筋的选择过程中,要充分考虑柱子上设置、没有设置断接螺旋这两种情况。如果在柱子上设置了断接螺旋,那么只要确定好是在室内还是室外进行进行断接螺旋位置的设置就好,如果将断接螺旋的位置设置在了室内,防雷地接引下线的位置就应该是靠珠柱子内侧中间位置的两根主筋,如果选择了室外,防雷地基的位置就应该选择外侧中间的两根主筋,这样的设置方法有利于方便嘟勇菪的安装引出。如果柱子上没有设置断接螺旋的主筋,就要充分考虑连接避雷网的接闪器和屋顶的引出部位,在这种情况下就可以把柱内左侧中间的两根主筋和柱内靠内测的两根主筋作为接地引下线位置的选择。
2、防雷及接地技术需要注意的问题
2.1防雷技术在施工过程中应注意的问题
2.1.1要保证不锈钢管作为避雷带接受雷电流的能力
避雷带是指沿着建筑物容易遭受雷电袭击的突出部位,如女儿墙、屋檐等处设置的带形导电体,目的是为了接受雷电流,在设计的过程中通常选用镀锌圆钢。但是有的工程为了美观,常用不锈钢管替代镀锌圆钢作为避雷带,这就要求在施工过程中应严格按照《建筑防雷设计规范》的相关要求,保证不锈钢的管壁厚度大于或等于2.5mm,并且跨接处理不锈钢管的对接部位,保证不锈钢管作为避雷带接受雷电流的能力。
2.1.2确保高层建筑的铝合金幕墙与避雷网做好连接
通常情况下,为了较好地实现屏蔽和均压的防雷效果,建筑物的屋面避雷带(网)、引下线以及接地装置,这三部分共同联结成一个笼形的避雷网。但高层建筑的外墙多采用铝合金幕墙装饰,如果不将这些铝合金幕墙与避雷网连接,就很容易遭受雷电袭击,因此非常有必要将铝合金幕墙与建筑物主体结构的防雷装置连接,形成一个防雷整体,以免幕墙和建筑物遭受雷电的侵袭,为了保证这一目标的实现,在施工过程中,电气和幕墙的专业施工队伍应做好连接点处的工序交接,测试并记录好连接点处接地的电阻。
2.1.3要选择采用具有防雷、防腐效果的接地体材料
普通的钢材尽管导电性能高,但埋在土壤中容易氧化腐蚀,减少使用年限,因此要注意选择那些经过热镀锌等防腐蚀处理的钢材,铝、铜、石墨及其他导电性能稳定的非金属材料也可以取代钢材。这里值得提出的是,石墨作为接地体,具有高导电、导热性、很强的耐高温性以及稳定的化学性质,降阻效果与相同尺寸的钢材接地体一样,可以完全取代钢材作为接地体,从而大量节约有色金属或钢材。
2.2接地技术在施工过程中应注意的问题
2.2.1做好PE干线的等电位联结,杜绝PE线与N线的混接在施工过程中要确保每层强电竖井内的PE干线与竖井内的预埋接地钢板、柱内或剪力墙内作为引下线的两根主筋做电气连通,做好等电位联结。除此之外还要杜绝出现PE线和N线的混接,以免引起整个建筑物用电设备的金属外壳因带上危险电压而导致的严重事故。为了更加确保建筑物的安全,还必须将PE线与接地极进行可靠的连接。
2.2.2加强各专业系统的协调配合,做好施工工序交接
现代高层建筑结构复杂、专业门类齐全,包括综合布线、电梯、电气、消防报警等系统,这些系统在做接地处理的时候都有非常严格的要求。但是在实际施工过程中这些系统被分包给不同的专业团队,容易造成各专业系统在接地施工过程中出现脱节和遗漏,给建筑物留下安全隐患,因此需要加强各专业系统在接地施工中的协调和配合,做好工序的交接,如加强各系统接地电阻的测试记录以及接地系统的验收工作,确保实现全面和可靠的接地。
3、结语
随着我国建筑事业的进步和发展,强化电气施工建设更加是建筑事业发展的重要基础,也是建筑质量提升的重要保障。相关人员要积极探索电气施工中防雷及接地技术的提升措施,做好高层建筑电气施工中防雷及接地技术的应用,提高建筑的安全性,减少建筑触电事故的发生,让其带给人们更加安全、舒适的生活环境,让我国的建筑事业获得更进一步的发展。
参考文献
[1]张金波.防雷接地系统施工技术在建筑电气工程中的分析[J].科技展望,2016,04:38.
【关键词】建筑结构;预埋管;防雷接地
1、建筑物防雷接地设计要点
1.1 防止直击雷的设计
为了避免建筑物受直击雷的伤害可设置接闪器,其避雷的形式主要有接闪杆、接闪带和接闪网三种,在现代的高层建筑物设计,为了达到良好的视觉效果,通常不设置避雷针,而是在结构中应用避雷带和避雷网进行防雷。因此,在进行建筑物设计时根据实际需要选择适当的接闪器装置,其材料必须具有良好的机械强度、耐腐蚀性、足够的热稳定性,以满足高温高热的雷电流的破坏。在建筑物进行防直击雷设计时,也可利用钢筋混凝土基础内的钢筋作为接地装置,若没有钢筋混凝土地梁的建筑物,可在槽坑外沿设置镀锌扁钢进行防止直击雷。
1.2 防止侧雷击的设计
防止侧雷击可采用钢构架和钢筋混凝土的钢筋互相连接进行防雷设计、30m以上外墙上的栏杆,门窗等较大的金属物应设计和防雷装置相连。对于竖直敷设的金属管道以及金属物顶端和底端都应设计成与防雷装置相连接;有的建筑物中没有组合柱和圈梁,设计时每隔3层在外墙内敷设一圈镀锌圆钢做均压环,对于有组合柱和圈梁的建筑物的设计,可以利用圈梁的钢筋做均压环。同时,建筑物内的各种竖向金属管道每隔3层都应与均压环进行一次连接,均压环应和防雷装置的引下线进行连接。
1.3 防雷电感应和雷电波侵入的设计
在进行防雷电感应和雷电波侵入的设计时,可利用建筑物内的设备外壳,管道,构架等与防雷接地装置或者电气设备的保护接地装置相连。对于较长的金属物,如平行敷设的管道、构架等净距离大于10cm时,应采用金属线跨接,当跨接点的间距不应大于30m,交叉净距离小于10cm时,交叉处应跨接。若低压线路全线以电缆敷设的方式进行直接埋地引入,应在入户端处将电缆金属外皮或保护钢筋接至防雷接地装置上。对于通过架空线或护套电缆穿钢管直接埋地引入设计时,可采用长50m的电缆进户,并在电缆交接处安装好避雷器进行避雷设计,以免将雷电流引入地面,破坏建筑物或危害人身安全。
2、建筑结构中钢筋的防雷接地设计
建筑物是人们居住的主要场所,如何利用建筑结构本身的钢筋对建筑物进行防雷设计,保护人们的生命、财产安全,是目前建筑物防雷接地设计中重要的课题。
2.1 屋面结构中钢筋防雷接地设计
随着人们生活水平的提高,对建筑结构设计提出更高的功能要求,新材料、新工艺、新技术在屋面结构防雷接地设计得到广泛的应用,而以前的平屋面及坡屋面形式已不能满足现代人们对建筑艺术的追求,在屋顶外沿和突出部位等易受雷击的地方进行避雷设计是必要的,利用屋面结构中的钢筋进行防雷接地是避雷设计中的一个重要部分。
为了使屋面具有良好的防水抗裂性能,其结构通常为现浇钢筋混凝土结构,钢筋具有可导电的性能,且结构中板面钢筋与梁钢筋配置较密,相互连接成通路。同样对于突出屋面的其他结构也可通过钢筋混凝土结构与下层进行连接形成通路。因此,在进行屋面防雷接地设计时,可充分利用建筑本身的钢筋作为接闪器,使建筑物内形成电气通路,达到防雷接地的设计要求。
对于屋面上单支避雷针的保护范围可按60°保护角进行确定。防直击雷接地装置的冲击接地电阻不宜大于30Ω,并保持与电气设备接地装置及埋地金属管道相连。
2.2 混凝土柱、墙主筋防雷接地设计
目前,建筑主要以框架结构为主,其结构中都设有一定数量的钢筋混凝土柱,例如在砌体结构中的构造柱、在混凝土结构中的框架柱及剪力墙中的钢筋直径其构造柱的纵向钢筋最小应达到4φ12,而框架结构中框架柱配筋通常为Φ14以上螺纹钢筋。根据构造柱中钢筋的连接形式,避雷引下线的连接形式主要为搭接焊接,其搭接长度为圆钢直径的6倍,针对这一设计标准,不允许使用螺纹钢来代替圆钢作搭接钢筋。如果把引下线的主钢筋进行对头碰焊,在碰焊处按规范补焊搭接圆钢。
2.3 基础地梁防雷接地设计
基础地梁是建筑物防雷接地设计的最关键的部分,建筑物地基通常分为无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏形、箱形基础、桩基础以及复合地基。根据GB50057-2010规定,其接地装置应在地面50cm以下,防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3m,当小于3m时水平接地体局部埋深不应小于1m或采取绝缘保护措施。
根据建筑物基础高度、地面下预埋管线高度及防冻防腐蚀深度来决定建筑物基础的埋深位置,一般大于50cm。对于柱下条形基础及筏形、箱形基础在基础底面设有肋梁,柱下独立基础及各种类型的桩基础均设有基础拉梁或承台梁,以上都可满足作为基础接地体装置的要求。
3、现代建筑物防雷接地设计应用
随着人们对建筑物防雷功能给要求的提高,设计人员进行防雷设计时,要对建筑物可能受到雷击的情况进行全面的考虑。雷电属于一种自然现象,并不规律可循,它可以在空中、地上及建筑物不同的面上等释放能量,也可能通过架空输电线路、各种金属管道等进行放电,为了避免遭受直击雷击,有沿金属管路、各种线路引入的雷电涌,还有空中传播的LEMP,因此对建筑物的防雷设计不能片面,应全面系统地对不同形式的雷电采用不同防止措施。如果不能用避雷针来防止侵入建筑物内的雷电涌和LEMP,将可能产生非常严重的后果。
现代建筑物的结构形式主要以钢结构和钢筋混凝土结构为主,一般体积较大,具有较强抗雷击能力,因此,在进行防雷设计时,要充分利用结构中钢筋构成的防雷系统,使建筑物发挥最优的防雷功能。对于易受雷击建筑物部位和建筑物使用的重要性可采用避雷网进行避雷设计,在屋面突出部分或通讯设施上可安装避雷针进行避雷;利用建筑物中的钢筋作为屋顶的引下线,并根据需要增加引下线的根数,对减少建筑物各层的反击电压和减少分支电流的电磁感应具有良好的防雷作用。
在建筑物中各层梁、板、柱内主筋通过焊出接头,使其与室内设备接地母线连接;利用四周圈式接地体和基础钢筋接地网,便于与引入建筑物的各种金属管道、电缆屏蔽层连接;为避免流经建筑物外墙柱内钢筋的雷电流产生的电磁感应,信息系统及各种电气线路应放置或敷设在建筑物内的中心部位处都可以进行避雷。在防雷设计时要充分利用防雷系统的要素与建筑物结构构成避雷网、带进行避雷,这样既降低建设投资,还具有良好的防雷效果。
现代建筑物具有层数高、结构复杂等特性,在进行防雷设计时可根据建筑物的实际情况划分为不同的防雷保护区,对于不同敏感度的空间及设备的敏感性确定合适的连接点。通常对于不同的防雷保护区雷电磁场衰减分部情况,确定不同性质设备的布设位置;合理布线并对进入不同保护区的电缆、线路在不同界面处选择不同特性的过压保护器,进行分流和限压。通过层层防设使侵入到信息系统防雷保护区的雷电干扰信号降到最低程度。
4、结束语
综上所述,通过对建筑结构中钢筋防雷接地的合理设计,有效避免了由于建筑物结构设计不合理所造成人身伤亡的事故,进而提高了建筑物结构的安全性能,对同类建筑物结构设计具有十分重要的参考价值。
参考文献
[1]肖燕武.浅谈建筑结构设计的安全度.科技创新导报,2007