淺談超高層住宅項(xiàng)目防雷接地系統(tǒng)施工要點(diǎn).doc

淺談超高層住宅項(xiàng)目防雷接地系統(tǒng)施工要點(diǎn)李想 王德壯（中建三局第三建設(shè)工程有限責(zé)任公司安裝公司）摘要：近些年房地產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，建筑高度超過(guò)100m的超高層住宅不斷涌現(xiàn)。而超高層建筑遭受雷擊的幾率更高。雷擊的危害，不僅突出表現(xiàn)在建筑物的損壞、人員觸電、火災(zāi)等，還由于現(xiàn)代建筑各種電氣設(shè)備和電子信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用而造成不可估量的損失。建筑物防雷接地系統(tǒng)是防雷減災(zāi)的重要措施。本文作者結(jié)合所在超高層住宅項(xiàng)目工程實(shí)例對(duì)防雷接地系統(tǒng)施工過(guò)程中的實(shí)施要點(diǎn)進(jìn)行分析研究，以使實(shí)際的施工，技術(shù)優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)合理、優(yōu)質(zhì)安全。關(guān)鍵詞：超高層、住宅、防雷接地系統(tǒng)、接地電阻Abstract: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,personnelof 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 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:super high-rise building,residential,lightning protection and grounding system,grounding resistance引言雷電的破壞作用歸納起來(lái)有兩種：一是直接擊在建筑物上產(chǎn)生熱效作用和電動(dòng)力作用；二是雷電流產(chǎn)生的靜電感應(yīng)作用和電磁感應(yīng)作用以及雷電波入侵作用。超高層建筑因其總建筑高度比周圍建筑高出較多而更易遭受雷擊。防雷接地系統(tǒng)的可靠性顯得尤為重要。目前超高層建筑的防雷系統(tǒng)由外部防雷和內(nèi)部防雷系統(tǒng)兩部分組成。如下圖。筆者僅從實(shí)際施工過(guò)程中影響防雷接地系統(tǒng)施工質(zhì)量的幾個(gè)施工要點(diǎn)進(jìn)行分析，作為引玉之磚，希望和大家共同探討如何提高超高層住宅項(xiàng)目防雷接地系統(tǒng)的可靠性。安裝浪涌保護(hù)器（SPD）合理布線等電位聯(lián)結(jié)屏蔽（隔離）接閃器（針、網(wǎng)、帶、線）引下線屏蔽接地裝置共用接地系統(tǒng)內(nèi)部防雷措施外部防雷措施綜合防雷系統(tǒng)1 工程概況本工程為世茂集團(tuán)開(kāi)發(fā)的超高層住宅項(xiàng)目，坐落于沈陽(yáng)市和平區(qū)文安路，本工程地上54層，地下4層，地下一層至五十四層為住宅。地下二層為設(shè)備用房及自行車庫(kù)，地下三層為非燃品庫(kù)房，地下四層為六級(jí)人防。總建筑面積約為39785；總建筑高度164.6m，層高3m。低壓配電系統(tǒng)接地型式為TN-C-S系統(tǒng)。2.防雷接地系統(tǒng)幾個(gè)施工要點(diǎn)的深化2.1建筑物防雷分級(jí)根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性及后果將建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)分為三類。超高層民用建筑一般被劃為二類防雷建筑，而結(jié)合各地氣候及土壤條件以及各地地方標(biāo)準(zhǔn)也可被劃分為一類防雷建筑。本工程原設(shè)計(jì)為二類防雷建筑，但經(jīng)過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)土壤勘測(cè)、接地電阻初步測(cè)試及保證防雷接地系統(tǒng)可靠性的綜合考慮，項(xiàng)目部決定部分防雷接地措施依照一類防雷建筑標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。建筑物防雷類別滾球半徑（m）屋面避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸（m）引下線間距（m）一類3055或6412二類451010或121818三類602020或2416252.2建筑物外部防雷超高層建筑的外部防雷主要是指防直擊雷和防側(cè)擊雷，其作用是保護(hù)建筑物本身不遭受雷擊，由下而上主要由接地裝置、引下線、均壓環(huán)、接閃器組成。2.2.1接地裝置接地裝置包括接地體和接地線。用于傳導(dǎo)雷電流并將其散流入大地。因此沒(méi)有完善的接地裝置是無(wú)法完成避雷任務(wù)的。接地電阻的阻值要求和接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)合理性是衡量接地裝置功效優(yōu)劣的重要依據(jù)。接地電阻越小，散流就越快，落雷物體高電位保持時(shí)間就越短，危險(xiǎn)越小，以至于跨步電壓、接觸電壓也越小，防雷效果越好，被保護(hù)對(duì)象也就越安全。在施工過(guò)程中對(duì)接地電阻的控制是一項(xiàng)重要內(nèi)容。為了便于與各種入戶金屬管道相連，降低跨步電壓，建筑物防雷接地一般采用周圈式接地。超高層建筑通常利用樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作為接地裝置，這些基礎(chǔ)連成的接地網(wǎng)有較大的電容，其沖擊電阻很小。由于防雷裝置直接裝在建（構(gòu)）筑物上，另受到超高層住宅項(xiàng)目建筑面積限制，建筑物防雷接地網(wǎng)、電氣設(shè)備工作接地網(wǎng)、保護(hù)接地網(wǎng)、弱電系統(tǒng)接地網(wǎng)等各接地網(wǎng)無(wú)法滿足各自作為獨(dú)立接地網(wǎng)時(shí)之間20米的間距求。通常建筑物的防雷接地與電氣設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、弱電系統(tǒng)接地均應(yīng)連接成統(tǒng)一的接地系統(tǒng)，其共用接地電阻按其中最小值選定。防雷接地電阻要求10，重復(fù)接地接地電阻4，弱電系統(tǒng)接地電阻1。故一般要求，共用接地電阻值1。本工程為筏形基礎(chǔ)，無(wú)法利用樁基接地，以及所在地土壤條件影響，單純利用基礎(chǔ)形成接地網(wǎng)無(wú)法滿足接地電阻要求。因此本工程原設(shè)計(jì)不僅在地下二層設(shè)置了基礎(chǔ)接地網(wǎng)，還增設(shè)了環(huán)形接地，水平接地體采用404熱鍍鋅扁鋼沿建筑物周圍圍成一個(gè)閉合環(huán)。埋深-8m。另間隔915米不等，設(shè)置12個(gè)垂直人工接地體，該人工接地體采用40熱鍍鋅鋼管，長(zhǎng)度2.5m，與水平接地體連接。實(shí)際施工中經(jīng)過(guò)初步的土壤電阻測(cè)量及綜合考慮，項(xiàng)目部決定在地下四層基礎(chǔ)底板補(bǔ)焊了一個(gè)基礎(chǔ)接地網(wǎng)，通過(guò)引上線與地下二層的基礎(chǔ)接地網(wǎng)相連，以增加基礎(chǔ)接地網(wǎng)的面積及深度。兩處基礎(chǔ)接地網(wǎng)網(wǎng)格間距按照一類防雷建筑的要求施焊?；A(chǔ)接地網(wǎng)焊接 搭接長(zhǎng)度滿足6倍圓鋼直徑要求另在依照原設(shè)計(jì)完成水平接地體和垂直接地體焊接后進(jìn)行了一次接地電阻的搖測(cè)，得到的電阻值是4.8，無(wú)法達(dá)到1的要求。項(xiàng)目部在仔細(xì)檢查焊接質(zhì)量沒(méi)有問(wèn)題后綜合考慮決定補(bǔ)打12根垂直人工接地體，與原有垂直人工接地體之間間距大于5m。該操作完成后再次對(duì)接地電阻進(jìn)行搖測(cè)，接地電阻值下降到0.37，達(dá)到要求。補(bǔ)打接地體位置如下圖紅色圓圈標(biāo)出示意。焊接長(zhǎng)度大于13cm 垂直接地體 水平接地體 接地電阻值4.8 接地電阻值0.372.2.2引下線引下線的作用是傳導(dǎo)雷電流經(jīng)接地裝置流入大地。引下線將避雷網(wǎng)（帶）與接地裝置連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路。通常利用主體結(jié)構(gòu)中的柱主筋或剪力墻中鋼筋做暗裝引下線。引下線的數(shù)量及布置直接影響分流效果。引下線數(shù)量多且間距較小時(shí)，雷電流在局部區(qū)域分布也就較均勻，引下線上電壓降減小，反擊危險(xiǎn)也相應(yīng)減少。本工程原設(shè)計(jì)引下線間距按二類防雷建筑要求18m，項(xiàng)目部考慮到超高層住宅項(xiàng)目的特殊性，每戶內(nèi)均設(shè)有淋浴型衛(wèi)生間，每個(gè)衛(wèi)生間均要進(jìn)行局部等電位聯(lián)結(jié)，通常做法是將用作建筑物防雷引下線的結(jié)構(gòu)主筋同時(shí)作為等電位接地的豎向連接導(dǎo)體。更有利用結(jié)構(gòu)梁主筋制作的均壓環(huán)將引下線與等電位接地系統(tǒng)連接。但這樣做會(huì)使遭受感應(yīng)雷的幾率大大增加。因此項(xiàng)目部決定分別在各衛(wèi)生間增加一處引下線點(diǎn)位，共5處。分別位于F/6軸、L/1軸、L/16軸、F/26軸、L/31軸，均為衛(wèi)生間角落剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋，鋼筋截面積16m的同一柱內(nèi)選擇對(duì)角線兩個(gè)主筋全長(zhǎng)通焊，搭接長(zhǎng)度為圓鋼直徑的6倍，雙面焊接。且只在地下二層基礎(chǔ)接地網(wǎng)處與防雷接地系統(tǒng)有兩處以上聯(lián)結(jié)，在每層不與原有引下線或均壓環(huán)連接，避免“引雷入室”。下圖中紅色圓圈標(biāo)示位置為增加的等電位豎向連接導(dǎo)體的位置。引下線跨接2.2.3均壓環(huán)由于超高層建筑高度比較高，雷電可能從超高層建筑物側(cè)部將建筑物擊中，側(cè)擊雷的保護(hù)一般不需專設(shè)接閃器。通常根據(jù)建筑防雷類別，在（滾球半徑）30m、45m或60m以上，將各層（或隔幾層）圈梁內(nèi)的周邊主筋焊通，成為均壓環(huán)，并與防雷引下線相連，然后將金屬門窗的框架、金屬欄桿、表面裝飾物等較大金屬物與均壓環(huán)連接達(dá)到防側(cè)擊雷的要求。而且由于超高層建筑物引下線很長(zhǎng)，雷電流的電感應(yīng)壓降很大，為了減小旁側(cè)閃絡(luò)，需要在每隔一定高度處利用均壓環(huán)將各條引下線在同一高度連接起來(lái)，并接到同一高度的金屬物體上，以減小其間的電位差，避免發(fā)生反擊。本工程原設(shè)計(jì)依據(jù)二類防雷建筑要求，四十五米以上每三層沿建筑物外墻一圈做水平均壓環(huán),均壓環(huán)利用結(jié)構(gòu)圈梁內(nèi)一圈12以上鋼筋焊通; 均壓環(huán)應(yīng)與建筑物外沿所有防雷引下線及各接地端子垂直接地連接線連接;四十五米及以上外墻上的金屬欄桿,金屬門窗,金屬百葉等較大的金屬物均須與均壓環(huán)連接。項(xiàng)目部在策劃時(shí)考慮到依照原設(shè)計(jì)，四十五米以上每三層設(shè)置一個(gè)均壓環(huán)，這樣外墻上的金屬欄桿、金屬門窗框架、金屬百葉等與均壓環(huán)連接操作較困難，而且連接過(guò)程中需要額外耗費(fèi)材料較多，而若依照一類防雷建筑要求三十米以上每層設(shè)均壓環(huán)，這樣外墻上各層的金屬欄桿、金屬門窗、金屬百葉等直接與本層均壓環(huán)連接，操作方便，且用料省。經(jīng)過(guò)仔細(xì)核算，后者經(jīng)濟(jì)合理且增加防雷系統(tǒng)的可靠性，故依后者方案進(jìn)行施工。利用結(jié)構(gòu)圈梁主筋進(jìn)行均壓環(huán)連接2.2.4接閃器接閃器是防直擊雷接受雷電流的金屬導(dǎo)體，其形式有避雷網(wǎng)帶、避雷針、金屬屋面等。避雷網(wǎng)帶應(yīng)沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女兒墻等易受雷擊部位敷設(shè)，在屋面形成要求尺寸的避雷網(wǎng)格。本工程避雷網(wǎng)設(shè)計(jì)除了滿足二類防雷建筑網(wǎng)格尺寸要求，而且考慮到利用建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沿各突出的機(jī)房檐角、裝飾造型及女兒墻等位置敷設(shè)，項(xiàng)目部若將避雷網(wǎng)格尺寸按一類防雷建筑標(biāo)準(zhǔn)縮小，增設(shè)的避雷網(wǎng)所處位置在屋面較低處，意義不大。故項(xiàng)目部未對(duì)網(wǎng)格間距進(jìn)行減小處理。2.3建筑物內(nèi)部防雷內(nèi)部防雷包括防雷電感應(yīng)、防反擊以及防雷電波侵入。良好的內(nèi)部防雷系統(tǒng)能減少建筑物內(nèi)的雷電流和期所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，并能防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害及雷電脈沖所造成的危害。內(nèi)部防雷主要應(yīng)用等電位聯(lián)結(jié)及屏蔽等措施，由于本工程是住宅項(xiàng)目微電子設(shè)備不是十分精密，另外部防雷的法拉第籠就起到了屏蔽作用。故這里主要分析下等電位聯(lián)結(jié)。2.3.1等電位連接根據(jù)電位理論分析，等電位連接只傳遞點(diǎn)位而不傳導(dǎo)電流，等電位作用范圍越小，電氣上越安全。在等電位連接范圍內(nèi)人體同時(shí)可觸及的電氣裝置內(nèi)、外可導(dǎo)電部分基本處于同一電位，既沒(méi)有電位差也就不會(huì)發(fā)生觸電及火災(zāi)危險(xiǎn)。一般包含浴室局部等電位聯(lián)結(jié)、保護(hù)接地等電位聯(lián)結(jié)（總等電位聯(lián)結(jié)）、防雷接地等電位聯(lián)結(jié)等。本工程為超高層住宅項(xiàng)目，淋浴衛(wèi)生間的局部等電位聯(lián)結(jié)可靠性要求更為突出。人在淋浴時(shí)皮膚濕且赤足，其阻抗小，等衛(wèi)生間用電設(shè)備發(fā)生短路、絕緣老化、中性點(diǎn)偏移或外界雷電而導(dǎo)致浴室出現(xiàn)危險(xiǎn)電位差時(shí)，即使僅僅是十幾伏的電壓也是非常危險(xiǎn)的。項(xiàng)目部實(shí)際施工中依照等電位聯(lián)結(jié)做法圖集，利用12以上圓鋼將淋浴衛(wèi)生間地面鋼筋連接成環(huán)形，并引出局部等電位端子，與室內(nèi)的金屬管道、金屬門窗及設(shè)備的外露可導(dǎo)電金屬外殼聯(lián)結(jié)，使各處電位相等，這樣可以極大地避免電擊的傷害。施工時(shí)注意各衛(wèi)生間地面等電位聯(lián)支線間不應(yīng)串聯(lián)連接。由于電力電信線路不能直接接到地線上，需通過(guò)電涌保護(hù)器（SPD）實(shí)現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié)，為防止雷電波入侵，低壓線路埋地進(jìn)入地下一層配電間，入戶端將電纜金屬套管及其他金屬管道通過(guò)總等電位聯(lián)結(jié)接到防雷接地裝置上。總等電位聯(lián)結(jié)與聯(lián)合接地系統(tǒng)相連形成一