建筑物設計施工中三級防雷的問題

建筑物設計施工中三級防雷的問題一、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)今建筑物防雷標準由1993年8月1日起實施的《民用建筑電氣設計規(guī)范》JGJ/T16－92？推薦性行業(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、標準化。GB50057－94將民用建筑分為兩類，而 JCJ/T16－92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，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：例1：在地勢平坦的住宅小區(qū)內部設計一棟住宅樓：6層高層數(shù)不含地下室，地下室高，三個單元，其中：長L=60m，寬W=13m，高H=20m，當?shù)啬昶骄妆┤誘d=/a，由于住宅樓處在小區(qū)內部，則校正系數(shù)K=1.據(jù)JCJ/T16－92中公式D21、D2－2、D2－3、D2－4得：與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積？km2：Ae=LW＋2L＋WH200－H＋πH200－H×10－6=60×13＋220＋×20×10－6=km2建筑物所處當?shù)氐睦讚舸蟮氐哪昶骄芏龋篘g==×=次/km2a建筑物年預計雷擊次數(shù)：N=KNgAe=1××=次/a據(jù)JCJ/T16－92第條，只有在 N≥GB50057－94中：N≥才設置三級防雷，而本例中： N=<，且該住宅樓在住宅樓群中不是最高的也不在樓群邊緣，故該住宅樓不需做防雷設施。根據(jù)以上計算步驟，現(xiàn)以 L=60m，W=13m，分別以H=7m、10m、15m、20m四種不同的高度，K值分別取1，，，2，Ng=？km2a進行計算N值，計算結果見表2.從表2中的數(shù)據(jù)可知，在本區(qū)內：①當K=1時，舉例中的建筑物均N<，不需設置防雷設施。②當K=時，即建筑物在河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的或特別潮濕的建筑物，在高度達15m或以上者，必須設置三級防雷措施。③當K=時，即金屬的磚木結構的建筑物，高度達7m及以上者，必須設置三級防雷措施。④當K=2時，即建筑物位于曠野孤立的位置，高度達7m？兩層以上者，均設置三級防雷措施?？梢姡械慕ㄖ镌?0m的高度，卻不需設置防雷措施，而有的建筑物高度在7m，就必須設置三級防雷措施。關鍵因素在于建筑所處的地理位置、環(huán)境、土質和雷電活動情況所決定。同時在峻工的工程中，我們也看到，例 1中的民用建筑物，有許多類似的工程不該設置防雷卻按三級防雷設計施工了，施工后的防雷接地裝置如圖 1所示。其中8組引下線均利用結構中的構造柱的 412主筋，水平環(huán)路接地體埋深 1m，距樓外墻1m.以上鋼材均為鍍鋅件，則共需鍍鋅鋼材，人工費 2950元，定額預算工程直接費約萬元。類似這種三級防雷以外的住宅樓、辦公樓及其他民用建筑，在我們地區(qū) 1998年約竣工600～800棟，僅增設的防雷設施其工程直接費約為 450～600萬元。以此類推，在全省、全國因提高防雷等級而提高工程造價？浪費？的數(shù)字是巨大的。因此，設計人員對民用建筑物的防雷設計必須對建筑物年預計雷擊次數(shù)進行計算，根據(jù)計算結果，結合具體條件，確定是否設置防雷設施。四、防雷設施與人、金屬管道等的安全距離雷電流反擊電壓與引下線間距的關系當建筑物遭受雷擊時，雷擊電流通過敷設在樓頂?shù)谋芾拙W(wǎng)，經(jīng)接地引下線至接地裝置流入地下，在接地裝置上升高的電位等于電流與電阻的乘積，在接地引下線上某點 離地面的高度為h的對地電位則為Uo=UR＋UL=IkRq＋L1式中Ik―雷電流幅值kARq―防雷裝置的接地電阻 Ω L―避雷引下線上某點離地面的高度的為 h到接地裝置的電感 μH雷電流的波頭陡度

kA/

μH1

式中右邊第一項

UR

即IkRq

為電位的電阻分量，第二項

UL

即 為電位的電感分量，據(jù)

GB50057－94

有關規(guī)定，三類

級防雷建筑物中，可取雷電流Ik=100kA，波頭形狀為斜角形，波頭長度為10μs，則雷電流波頭陡度==10kA/μs，取引下線單位長度電感Lo=H/m，則由1式可得出Uo=100Rq＋×h×10=100Rq＋14hkV2根據(jù)

2

式，在不同的接地電阻

Rq及高度

h時，可求出相應的

Uo值，但引下線數(shù)量不同，則

Uo的數(shù)值有較大差異。下面以例1中引下線分別為 4、8根假定每根引下線均流過相同幅度的雷擊電流，且忽略雷電流在水平避雷上的電阻及電感壓降 ，計算出的 UR/UL值列于表 3.由表3中可知，接地電阻Rq即使為零，在不同高度的接地引下線由于電感產生的電位 電感分量 也是相當高的，同樣會產生反擊閃絡。引下線與人體之間的安全間距雷擊電流流過引下線及接地體上產生的雷擊電