高层住宅电气设计中防雷接地设计

林强

（四川南充水利电力建筑勘察设计研究院 四川南充 637000）

高层住宅电气设计中防雷接地设计

林强

（四川南充水利电力建筑勘察设计研究院 四川南充 637000）

随着经济的飞速发展城市生活的快节奏，高层建筑也越来越多的出现在人们的生活中，人们物质上生活的快速发展如今的物质生活水平已经不能满足人们对生活的需求，高层建筑随之营运而生。高层建筑中最常见、最大的问题是耗能和防雷设计，在高层建筑设计中这是迫在眉睫也是至关重要的。在高层建筑中，防雷接地设计师保证人们生命安全的重要措施，在此方面也对电气设计人员的要求更加严格，因此在高层建筑中，防雷接地设计系统的安装问题应该充分的得到电气设计人员的关注。

高层建筑；防雷接地装置；设计施工

引言

人们生活水平的不断提高，人们不仅仅只追求简单的温饱更加注重物质生活水平，人们要求从温饱到富裕，住房也从低级转变的更加高端和高层，因此高层住宅应运而生。高层住宅尽管在舒适度、宽敞度上更加符合人们的要求，但是在高层建筑施工建造过程中不得不考虑到阴雨天气的防雷接地措施和消耗能量的问题，防雷接地设计系统一旦出现雷击问题就会直接危害居民的生命和财产安全，由于高层住宅在建造中需要各种各样的电气设备和许多的金属构件，在抗雷性上就需要更高的标准，利用桩基和大地紧密的连接接触已经成为高层住宅在防雷接地设计中的最普通常用的方法。

1 电气设计中的防雷接地概述分类

雷电可以致使建筑物损坏，危害人们的生命财产安全，雷电对电力设施的破坏也是十分大的。我们将雷击的危害和破坏性归纳为两种类型：①阴雨天气的雷电不通过任何的导体直接击在建筑物上后，发生一系列的电磁热效应和电动力反应；②雷电通过导体传播产生静电或者是电磁感应等。随着改革开放的不断深化经济建设的脚步不断加快，高层建筑越来越适应人们对住宅的追求，从而得到很好的发展。在高层建筑中更容易受到阴雨天气的雷击，受到雷击以后损坏严重，在我们国家经常出现因为雷击而造成的建筑物损坏的事件，在建筑物的防雷设计和施工工作十分重要。高层建筑物的防雷接地设计系统主要是建筑物的内外两部分的防雷措施，外部防雷接地措施包括了防止直击雷和侧击雷，由于要保护建筑自身的完整性，保护建筑物本身不受到雷击的破坏，保护居民的正常生活和生命、财产安全，因此在防雷接地措施中主要通过使用接闪器、引下线和接地装置相连接为一体的方式进行防雷措施。

2 工程实例防雷接地设计介绍

以某小区为研究对象，共12层，地下一层做车库；1～2层做商铺仓库，3～12层均为居民的生活住宅区，结合高层建筑的防雷接地设计系统和高层建筑防雷接地规范，关于防雷接地设计种类选择的具体内容进行详细的论述。

2.1 建筑物防雷接地规范

现代建筑综合防雷措施的三大部分在对建筑物的防护功能来区分，在完整的防雷防护措施中包括接闪、分流、屏蔽均压和接地等技术措施。根据高层建筑的《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）规定，按照建筑物的所处地段的不同性和重要的因素，可能发生阴雨天气雷击事件的比例与建筑物之间要做的防雷接地系统措施相互协调，保证建筑物的美观；在建筑物防雷过程中要根据地质地貌和天气环境等条件，因地制宜的采取相应防雷措施，对采用的接地装置做经济比较，做到安全可靠，经济适用以及施工便利和安全；在建筑物防雷过程中要注意防雷工程是一个系统工程要注意结合内外部的防雷措施整体进行考虑；根据不同地区的雷暴等级结合实际情况采取不同的防护措施，防雷设备要设置在不同的雷电防护区内因地制宜的进行建筑物的电子信息系统标准设置。在建筑物的防雷接地设计时要明确的分辨出防雷分类等级、防雷保护措施和相应的防雷方法（可以采用接闪器、引下线、接地装置等连接进行安全距离的屏蔽和防雷设计等）。

在防雷接地设计中首先可以利用建筑物内部的金构件自身的结构钢筋等金属作为防雷接地设计装置的一部分。

2.2 建筑物防雷措施实例分析

该建筑物高46.5m，按照第三种防雷建筑物来处理，在顶楼进行防直接雷的接闪器安装，把建筑物内部结构中的支护柱网的钢筋主筋作为引下线，利用建筑物内部结构基础中的钢筋柱网作为接地体。在建筑物的墙体上安装避雷针或者是安装直径为φ12的镀锌圆钢或者是扁钢作为避雷带，φ12间隔1m高0.1m的支持固定在屋顶墙壁上，根据《建筑物防雷设计规范》采用滚球法，选取hr半径的球体沿着防直击雷的部位滚动，在避雷针的保护范围之内只触及避雷针或避雷针与地面，球体半径为hr按照建筑物的防雷类别选取不同的值，见表1。

表1

按照建筑物的防雷类别确定滚球球体的半径和避雷网网格尺寸，安装不少于两根的引下线，在钢筋混凝土柱或者剪力墙中的主钢筋上做防雷引下线（防雷引下线的φ≥16）利用建筑物基础做接地体，自上而下，上部与接闪器焊接下部与基础焊接并且分别与每一层的板筋等构件进行焊接，构成一体的电气通路。三类的防雷建筑设计引下线应该是小于等于25m，在室外的防雷防护处半米的柱子外部焊接一段圆钢（圆钢的直径φ≥10m）延伸到柱体的外部作为防雷测试点。

2.3 防雷接地安装要求和电波入侵措施

垂直于地面的防雷接地系统的接地体的长度，一般情况下不能小于2.5m，垂直于地面的防雷接地系统的接地体和与地面水平的防雷接地体之间的最合适距离是5m，这样就可以减少相邻两个或者多个接地体的屏蔽效应；接地体的填埋应该大于0.6m且远离受到高温影响发生土壤电阻上升的地方；接地装置与建筑物出口和安全逃生口、人行道的距离必须要大于3m。

降低建筑物之间由于间接接触电击产生的电压和不用减数不见不同导电的之间得电位差，且消除危险故障电压的危害，采用总等电位连接，该连接只要通过进线配电箱附近的总等电位连接端子板和PE母排和进出建筑物的金属水管和煤气罐做总等电位连接。而该类防雷措施在防止雷电入侵上应该符合：①如果低压线全部采用埋设或者架空铺设时，在电路的入户端要将电缆的金属皮、接地线槽、避雷器与绝缘体连接成一体；②架空的或者直接埋在底下的金属管道不管是在进入建筑物还是引出建筑物都应该就近与建筑物防雷接地装置连接（如果不接地，那么接地的电阻必须小于10）；③防止电波入侵在建筑物的通风管道内设置球体的直径φ＞4mm，网格的孔隙不能是大于10mm的金属网丝，金属网丝还要接地。在建筑物内的金属结构框架、金属管道、件数构件和金属机械设备要实行就近连接防雷接地的原则，就近的与防雷接地体或者电气设计系统的机械设备防雷接地，防雷接地电磁感应与接地干线和防雷接地装置的连接点最少不能少于两个连接点。

该住宅的防雷接地类型等级为第三类，运用直径φ10m的镀锌圆钢沿着外围墙体与屋顶装置焊接形成防雷带，在所有外部突出的金属构件上运用φ10m的镀锌圆钢和避雷带相连，避雷带的网格≤20×20或者是≤24×16，结构柱的内部钢筋主筋φ＞16m作为防雷引下线的通长线，在引下线距离接地装置0.5m的引接线端子做防雷测试点。运用相互结合的接地方法基础构件内的钢筋住进和引下线焊接后作为建筑物的水平接地体，并且它的电阻不能超过1Ω。

3 建筑物内外部的防雷措施

高层建筑物的防雷接地设计系统主要是建筑物的内外两部分的防雷措施，外部防雷接地措施包括了防止直击雷和侧击雷，因此在防雷接地措施中主要通过使用接闪器、引下线和接地装置相连接为一体的方式进行防雷措施，根据雷击不同建筑物的不同位置总结规律并结合规律在建筑物的顶楼是否需要安装避雷针、避雷网甚至是避雷带，要视情况而定。避雷设备中一般都采用镀锌圆钢或者扁钢，在铺设时应该平直的进行铺设，焊接长度应该满足防雷焊接规范。在等电位线的基础上，有序的对导线、电压保护器进行连接，然后再将防雷接地装置、金属设备导体和电气设计相互连接，建筑物地面、墙体线路和金属构件保持在同一个电位上，可以避免产生接触电压、跨步电压等危险电压。

建筑物进行合理的屏蔽是为了保证不是防雷系统的电气线路的正常运行，用金属布线来保证在防雷接地装置接闪时不是防雷接地系统中的电气线路可以正常运行。运用法拉第笼原理，在高层建筑的防雷接地的设计和施工中根据实际情况结合建筑物防雷接地系统内外部防雷装置，统筹兼顾接闪和分流技术之间的关系，从而可以更高质量进行防雷接地施工，提出更适合该建筑物的施工设计方案，最终达到防雷接地的最佳效果，同时保障居民的生命安全。

4 结束语

生活住宅是随着人们水平的发展，为满足人们追求高质量生活的需求提出来的高层建筑物，对生活的影响也是十分大的，特别是生活节奏不断加快的城市人群对住宅的质量要求更高，其中高层建筑的防雷接地设计给电气设计带来了不容小觑的挑战。在高层建筑物中防雷接地系统是关系人们生命健康的重要也是首要因素，建筑物受到雷击后建筑物自身会出现一些裂缝和存在电流，严重影响人们的居住，更会对人体带来伤害甚至危及生命，雷击后会出现强烈的电流摩擦产生电流的热效反应，从而会破坏建筑物内的电气装置和建筑物的结构（金属构件、结构）。由于防雷接地装置的步骤简单，技术性要求低和适应的范围较窄等因素，在施工过程中由于施工人员的不重视和不规范的防雷接地装置操作作业造成防雷问题的出现。当今社会在高层建筑中最主要最常见的防雷接地问题就是施工人员对防雷击的措施的操作不合理性，而在电气装置的安装过程中它自身的安全性、可靠性等是至关重要的，防雷接地系统安装是一个建筑物电气装置系统的最关键的一部分，一荣则荣一损俱损，所以建筑物的防雷接地系统的安装是非常值得关注和重视的步骤。

[1]张郁芳.浅谈某高层住宅电气设计中的防雷接地设计[J].山西建筑，2013，20.

[2]陈秋瑜.多高层住宅建筑电气接地设计分析[J].黑龙江科技信息，2015，03.

[3]崔婧.某高层住宅小气地基承载力深度修正的合理算法[A].第三节全国建筑结构技术交流会论文集[C].2015.

TU855

A

1004-7344（2016）25-0083-02

2016-8-19

林 强（1978-），男，四川武胜人，电气工程师，本科，主要从事电气设计工作。