建筑物防雷装置存在的问题及应对措施

建筑物防雷装置存在的问题及应对措施

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甘肃民安现代防雷技术有限公司 甘肃 兰州 730020

近年来,多部防雷技术规范的颁布实施,为防雷工程质量管理提供了依据。本文结合实例分析建筑物防雷装置存在的问题及应对措施，并提出一些个人观点，以供参考。

建筑物防雷; 防雷装置管理; 等级

1工程概况

某商业办公综合体建筑有23层、高98．9m，建筑面积约5．42万m2。其中，地下1层至地上5层裙楼的部分区域为商业用房，建筑面积约1．32万m2。商业办公综合体建筑包含商业裙楼和办公塔楼，其防雷等级的确定与单一业态的建筑不同。下面讨论其防雷等级的确定。

2综合体建筑防雷等级的判定

2．1综合体建筑轮廓说明

商业办公综合体建筑由裙楼和塔楼构成，塔楼位于裙楼的东北角处。裙楼屋面标高25．7m，长63．2m，宽62．0m。裙楼屋面设置有两处机房，屋面标高29．2m，长10．5m，宽4．3m。塔楼屋面标高98．9m，长47．2m，宽39．3m。一处屋顶机房标高110．5m，长19．7m，宽13．0m。由GB50057第3．0．2条条文说明可知，建筑裙楼商业部分属于人员密集场所，办公塔楼部分不属于人员密集场所。

GB50057附录A．0．3第7条要求，当建筑物层面各部位的高度不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。该建筑有四处不同的标高，分别是塔楼机房、塔楼屋面、裙楼机房、裙楼屋面，各标高扩大面积的计算公式详见GB50057附录A．0．3条。GB50057中的“建筑高度”未明确是建筑专业的指标还是建筑物最高处的实际标高，本文建议理解为后者，从严实施防雷措施。

2．2综合体建筑防雷等算法

将建筑物看作裙楼与塔楼的组合，分别计算各自的雷击次数Ng，根据不同建筑种类分别判断各自的防雷等级，再根据各部分的面积比例确定整体建筑的防雷等级。塔楼为办公用房，不属于人员密集场所，其雷击次数值在第三类防雷指标范围内，属于第三类防雷建筑。裙楼为商业用房，属于人员密集场所，年预计雷击次数N=k×Ng×Ae=0．1136(次/a)，属于二类防雷建筑。GB50057第4．5．1条要求，第一二类防雷建筑物部分的面积之和小于建筑物总面积的30%，且不可能遭直接雷击时，该建筑物可确定为第三类防雷建筑物。该建筑物，裙楼面积1．32万m2、建筑物地上总面积5．06万m2，作为二类防雷建筑物的裙楼面积小于建筑物总面积的30%。如裙楼部分不可能遭直接雷击，建筑划归为第三类防雷建筑物。塔楼屋面边沿高度为98．9m，接闪带高度h=99(m)，按塔楼为第三类防雷建筑算，滚球半径hr=60(m)。裙楼立面突出塔楼立面的宽度为62．0－39．3=22．7(m)，裙楼高度取裙楼屋面机房标高(29．2m)，根据GB50057附录D．0．1公式计算接闪杆，在hx=29．2(m)高度上的保护半径rx=60－51．49=8．5(m)＜22．7(m)。裙楼可能遭直接雷击，故根据规范要求，各部分宜按各自类别采取防雷措施，即裙楼按第二类防雷建筑物设置防雷措施、塔楼按第三类防雷建筑物设置防雷措施。建议按照从严原则，即将塔楼与裙楼均划归为第二类防雷建筑物，均采取第二类防雷建筑物的保护措施。

3防雷装置设置问题及措施

3．1屋顶接闪器

该建筑高度为98．9m，超过规范GB50057第4．3．1条限定的建筑物高度45m。首先，应沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上(外)。该工程采用小10热镀锌圆钢作为屋顶四周的接闪带。其固定支架高度不宜小于150mm，支架的间距不大于1000mm，拐弯处间距不大于300mm。由于按第二类防雷等级进行设防，故女儿墙(屋顶四周)内的接闪网网格不大于10m×10m或12m×8m。GB50057第4．3．5条指出，当女儿墙以内的屋顶钢筋网以上的防水和混凝土层允许不保护时，宜利用屋顶钢筋网作为接闪器。考虑到此塔楼屋面机电设备较大(如冷却塔)且数量较多，如采用屋顶钢筋作为接闪器，须将屋顶结构板内钢筋引至屋顶结构板混凝土边沿，并安装预埋件，以便后期与设备金属外壳可靠连接。此方案可行，但施工难度较另做接闪网困难。该建筑办公塔楼屋面为上人屋面，屋面上有一较大机房区域，且有向屋面方向的门及通道入口，接闪网明装会造成工作人员行动不便，故不采用接闪网明装方式。综合以上因素，建筑塔楼屋面采用暗装接闪网的方式。接闪网采用25×4的热镀锌扁钢。施工时预留预埋件，以便后期与设备金属外壳就近可靠连接。此外，屋顶钢筋网焊接连通成一体，并与暗装的接闪网多点可靠连接，以保证可靠连通。

3．2引下线

GB50057第5．3．3条，当利用建筑物构件内钢筋作引下线时，钢筋主要应符合以下要求:引下线处的建筑防水和混凝土层允许不保护，引下线周边很少有人停留;混凝土中的钢筋直径不小于10mm;引下线距出入口或人行道边沿不宜小于3m，否则要采取防接触电压和跨步电压措施。该工程引下线采用建筑物构件内钢筋，符合上述条件且距离出入口大于3m;引下线根数不小于10，其间距沿周长计算不大于18m。

3．3防侧击接闪器

GB50057第4．3．9条指出，建筑物上部占高度20%并超过60m的部位，布置的接闪带应符合本类防雷建筑物要求。可参照各类防雷等级建筑物的屋顶接闪器要求。其中，一类防雷建筑物各接闪带的垂直间距不大于6m[2];二、三类防雷建筑物各接闪带的垂直间距分别不大于12m、24m。接闪带与引下线可靠连接，构成立面接闪器(网)。该建筑塔楼高约100m，80m以上部分必须设置防侧击接闪器。该建筑防侧击方案如下:

(1)建筑物内钢构架和钢筋混凝土的钢筋相互连接;

(2)结构圈梁中的钢筋应每3层连成闭合回路作为均压环(亦可理解为接闪带)，并同防雷装置引下线连接，最终形成环绕建筑四周的竖向接闪网;

(3)45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大金属物直接或通过预埋件与防雷装置相连;

(4)垂直敷设的金属管道及类似的金属物每3层与局部等电位端子板(利用钢筋混凝土结构内的钢筋设置)连接，在顶端和底端与防雷接地装置连接。

3．4均压环

在建筑物较高、引下线很长的情况下，雷电流电感压降会达到很大数值。在不同引下线的同一高度处会有很大电压差，用均压环将各引下线在同一高度处连接起来，并接到同一高度的金属物体上，可减少电位差，避免发生火花放电。规范指出:当建筑物、构筑物钢筋混凝土内的钢筋具有贯通性连结并符合规范要求时，竖向钢筋可作为引下线;当横向钢筋与引下线有可靠连接时，横向钢筋可作为均压环。该建筑塔楼利用结构圈梁中的钢筋每3层连成闭合回路作为均压环。

3．5防雷装置设置规则

各防雷等级建筑物、各类防雷装置设置防侧击的接闪带与均压环的间隔距离指标GB50057未作明确要求，但GB51348分类给出要求如下。建筑高度大于45m且小于250m的第二类防雷建筑，及建筑高度大于60m的第三类防雷建筑:结构圈梁中的钢筋每3层连成闭合环路作为均压环(接闪带)，并同防雷装置引下线连接。建筑物高度为250m及以上时:结构圈梁中的钢筋每层连成闭合环路作为均压环(接闪带)，并同防雷装置引下线连接。

结束语：

综上所述，防雷工作中相关人员在进行装置设置时，对建筑物防雷装置存在的一些常见问题进行分析,并提出正确的整改措施,以提高防雷装置的安全性能,使之能有效防雷。