建筑金属结构防雷接地

钱 江

（海晨建筑工程咨询有限公司，浙江 嘉兴 314000）

1 建筑金属结构防雷接地的优点

防雷接地是影响建筑物防雷效果的一个重要措施。利用建筑物基础中的金属结构作为接地体。这样做可以节约资金、降低开挖土方和回填土的工作量，并且由于基础中的金属结构受到混凝土的保护，使用寿命长。

2 建筑金属结构防雷接地的条件

根据国家有关设计及实践经验，利用钢筋混凝土基础接地应满足以下几个条件：

（1）当基础采用硅酸盐为基料的水泥和周围土壤的含水量不低于4%，且基础的外表面无防腐层或沥青防腐层时，钢筋混凝土基础内的钢筋宜作为接地装置。

（2）敷设在混凝土基础中作为防雷装置的单根钢筋或圆钢，其直径不应小于10mm。

（3）利用基础内钢筋网作为接地体时，每根引下线应接至地面以下，距地面深度不应小于0.5 mm，所连接的基础钢筋表面积总和对一级防雷建筑来说不能小于4.24KC（m2），而对二、三类建筑来说不能小于1.89 KC（m2），其中，KC为分流系数，一般取最大值：KC=1。

（4）应在与防雷引下线相对应的室外深度0.8~1m外，在被用作引下线的钢筋上焊出一根直径12mm，或40mm×4mm的镀锌导体。此导体伸向室外，距外墙的距离不宜小于1m。

（5）当利用钢筋混凝土构件和基础内钢筋作为接地装置时，构件内或基础内的钢筋应进行焊接。各构件或基础之问必须连成电气通路，进出钢筋混凝土构件的导体与其内部钢筋体的每一个连接点必须焊接，且与其主筋相焊接。

（6）对于第一类、第二类防雷建筑物，每根引下线的冲击接地电阻应满足R≤10Ω。当土壤电阻率小于或等于3000Ω时，如防雷的接地装置同其他接地装置和进出建筑物的各种管道相连，可以不计其冲击接地电阻，但需满足基础钢筋网的水平投影面积或闭合环所包围的面积应满足S≥80m2。否则，应计算基础接地体的冲击接地电阻值。由于建筑物防雷接地一般与电气接地采用共同接地方式，其接地电阻应满足其中最小接地电阻的要求。此时，仍要计算基础的工频接地电阻。

3 建筑金属结构的防雷接地

建筑物的防雷设施与建筑物防雷设施接地二者密不可分。雷电击中地面物体，在这些物体中通过雷电流，引起热效应与机械效应；当防雷装置接受雷击时，在引下线和接地体上会产生很高电位，并在接地体的附近形成跨步电压和接触电压；由雷电流引起的强大电磁场还会在附近产生很高的感应电动势等。为了防止人畜受伤及建筑物受到破坏，作者提出几点看法。

3.1 热效应

强大雷电流产生热量。由于作用时间极短，只要金属导体有足够大截面，就不会引起熔化。施工当中引下线截面必须符合规范要求。在引下线间的接触点上，接触亦应良好。如接触不良、接触电阻很大时，在这些地方有可能产生金属熔化。所以接闪器、引下线、接地体之间金属连接必须可靠，施工时应特别注意。工程验收应分别测量引下线、接地体的接地电阻，使之符合要求，确保万无一失。

3.2 机械效应

平行导体通过同方向电流，会在导体之间产生吸引力；导体弯曲部分通过电流，越靠近弯曲部分，应力越大。施工时，混凝土柱或基础内作为引下线和接地体的钢筋，绑扎或焊接均可，防雷等级较高的物体，建议采用焊接。接闪器与引下线，引下线与接地体，接地体之间的连接应焊接。在采用独立引下线时，必须焊接。引下线应尽量避免采用直角或锐角，在弯曲处应采用牢固的机械固定方法。

3.3 跨步电压和接触电压

雷电流散入大地，在土壤周围形成电压降。人如果站在此处，两脚所处电位不同，有电流通过两脚流过人体，这种电位差就是跨步电压。这时如果有人用手接触到引下线，由于手脚所处电位不同，形成接触电压。保证防雷装置对人畜的安全，可包以绝缘或隔离起来；接地装置做成环状或加均压网都可改善接地装置附近地面的电位分布，以降低跨步电压。

3.4 雷电感应

当金属屋顶或其他导体处于雷云和大地之间形成的电场下，导体上就会感应积累与雷云电荷极性相异的电荷叫束缚电荷。雷云放电后，雷云与大地之间的电场突然消失，导体上的电荷如来不及流散，就会产生很高电位，叫静电感应电压。为防止其造成危害，应将建筑物的金属屋顶，房屋中的大型金属物体等予以接地，以迅速泄放束缚电荷。

3.5 电磁感应

强大的雷电流通过导体时，会在周围空间产生强大的电磁场，处在磁场中的导体会感应出较高的电动势，导体之间产生火花放电。为防止雷电流电磁感应产生高电压引起火花，平行敷设的长金属管道、构架中的钢筋等，每隔一定距离要用金属物跨接并加以接地。高层建筑物除按一般建筑物安装防雷设施外，还要考虑侧击雷对建筑物有可能造成的危害。按规定做均压环，20m以上建筑物外露金属如门窗等较大金属物都与防雷装置连接，利用柱内或剪力墙中钢筋作为防雷引下线应可靠焊接，提高防雷可靠性。

4 总结

雷电会引起建筑物的损坏、人员伤亡，对电力、电讯等设备造成损坏。雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用以及雷电波侵入作用。高层建筑更易遭受雷击，建筑防雷系统直接关系到建筑及建筑内设备、人员安全。所以，在设计、按规定做均压环，20m以上建筑物外露金属如门窗等较大金属物都与防雷装置连接，利用柱内或剪力墙中钢筋作为防雷引下线应可靠焊接，提高防雷可靠性。

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