论文部分内容阅读
摘要：国税局办公大楼是一个业务比较集中的建筑，随着办证大厅的自动化管理以及计算机等先进电子信息设备的广泛应用，作为弱电设备，许多日常事务很大程度上都要依赖于计算机系统，稍有不慎，雷击灾害将导致整个系统的瘫痪，对其进行雷电防护是十分必要的。本文根据该楼的性质和雷电可能对其危害的形式，阐述了建筑物外部防雷相应措施。
关键词：大楼 防雷 避雷带 接地
1 某局大楼现场勘测情况
国税局大楼地处赣榆县县城黄海东路大道边上， 属亚热带湿润季风气候区，赣榆县平均年雷暴日数为26天。属多雷区，在雷雨季节，常常易遭雷击。
建筑物六层，钢筋混凝土结构，坐北朝南。长（L）60m，宽（W）18m，高（H）23m
配电柜在一楼，采用TN-S系统。
建筑物所处土壤为一般性砂壤土，土壤电阻率为200欧姆.米（Ω.m）。
在一楼有办证大厅，各层均有计算机终端。
2 某局大楼设计方案雷击风险评估
2.1 赣榆县年平均雷暴日Td=26d/a
2.2 地面落雷密度
2.3 年预计雷击次数
K—校正系数，K取1
Ng—地面落雷密度
Ae—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（Km2）
A′e—建筑物入户设施（电源线、信号线）的截收面积（Km2）
L—建筑物长度（60m）
W—建筑物宽度（18m）
H—建筑物高度（23m）
根据GB50057-2010防雷分类的规定：国税局大楼预计雷击次数计算为0.043次/年，且为一般性办公建筑物，故本建筑的设计方案按第三类防雷建筑物设计。
2.4 大楼雷击风险评估的计算
直接雷击和雷电电磁脉冲引起计算机网络系统可接受的最大年平均雷击次数。
①计算机网络系统所在建筑物材料结构因子，建筑物为钢筋混凝土结构，C1取1.0。
②C2为计算机网络系统程度因子。因系统集成化程度较高，属工作电压低微电流设备，C2取3.0。
③计算机网络系统设备抗冲击过电压能力因子C3，微电子设备抗冲击能力相当弱，C3取3.0。
④计算机网络系统设备所在雷电防护区（LPZs）因子C4，设备在LPZ2区时，C4取0.5。
⑤计算机网络系统发生雷击事故的后果因子C5，网络系统业务不允许中断，中断后会产生严重后果时，C5取2.0。
⑥表示区域雷暴等级因子C6，本区域属多雷区时，C6取1.2。
根据上述所确定出的各类因子，可按下式确定出LEMP的防护等级：
根据规范要求，当0.90 3 外部防雷装置工程设计
外部防雷主要防直击雷、侧击雷、地电位反击。
建筑物外部防雷系统由三个基本部分组成：安装于屋面或女儿墙和其它突出部位上的接闪装置（避雷带、避雷网、避雷针）；埋入水平面下的接地装置系统；连接建筑物顶部接闪装置和地下接地装置的导体（扁钢或螺纹钢）系统。
3.1 防雷基础接地装置
防雷基础接地装置的实施必须与建筑物的土建部分同时进行施工，利用建筑物本身柱内、地梁内等的钢筋牢固连接（采用多面焊接等）成一良好的电气通路系统，但应预留一外接扁钢，以防止测试时阻值过高好连接外接地。（见下图）
建筑物本身的钢筋焊接成电气通路
①在建筑物底层的板面钢筋中，选用大于φ10的螺纹钢牢固焊接成小于或等于20m×20m网格，网格四周的钢筋与桩内钢筋应牢固焊接、与间距不大于25m的建筑物柱内选作引下線的钢筋焊接成一完整的大地网。
②在打入地下的水泥桩头用不小于φ12的圆钢与桩筋焊接连通成环状，使各桩内钢筋的电阻阻值一致，同时利用每桩内两条对称主筋（φ16以上钢筋为两根，φ10以上钢筋为4条）与底层防雷网格牢固焊接。
③建筑物各柱内选作防雷引下线的钢筋，下端与底板钢筋焊接连通，上端与梁板钢筋焊接，向上伸出与避雷带焊接。
④通进建筑物内的金属管道必须就近与接地装置相连接，相连接的地方过渡电阻要求小于或等于0.03Ω，反之，就用不小于6m2多股金属导线跨接。
另外，基础接地体的工频电阻不应大于1Ω。
3.2 防雷引下线的设计
①按照规范要求，第三类防雷建筑物的引下线间距不应大于25m，某大楼周长为156m，选用8条柱内主筋用作防雷引下线，分布在建筑物四周均匀对称布置。
②柱内应选用对角两条主钢筋作为连接导体，其下端与地梁及桩内钢筋牢固焊接，在建筑物四周（东西南北）选4条柱距地0.5m处留出四个接地电阻测试点。
③柱内被选用作防雷导体的两条钢筋用φ10钢筋轧成的箍筋焊接联在一起，上下亦搭接焊在一起，以提高导体的可靠性，以确保两条主筋电阻测试值一致。
④有防雷引下装置的各抗震柱，根据规范要求在相应层预埋一块钢板，钢板与选作导体的两条主钢筋焊接在一起，用于阻值测试以及接地连接之用。
3.3 防直击雷的接闪器（天面避雷网、带）的设计
①在屋顶边缘及女儿墙用φ12的镀锌园钢架设一周作为接闪器。高度距屋面的距离约为0.25m左右。在屋面上制作或安装支座时，应在直线段两端点（即弯曲处的起点）拉通线，确定好中间支座位置，中间支座的间距1—1.5m，相互间距离应均匀分布，在转弯处支座的间距为0.5m，避雷带在转角处应随建筑造型弯曲，但不能小于90°。
②在整个屋面楼板面筋用φ10的圆钢焊接成20m×20m的避雷网格，网格外端与引下线牢固焊接。利用架设在屋面上及女儿墙上的圆钢和屋面板筋内避雷网格混合组成作为大楼防雷接闪器。
③屋面上架设的管道、太阳能支架、天线、旗杆、广告牌都必须与避雷带相互连接；屋面所有现浇楼板内的纵横钢筋也应相连接，以形成屋顶屏蔽层，作为后备接闪器，防止有比所规定的雷电流小的电流穿越接闪器而绕击至屋顶。
4 结束语
综上所述，大楼的防雷是一个综合系统工程，要充分考虑到每个方面，必须应用防直击雷和防感应雷相结合的方法，从建筑物使用性质及建筑物内设备的需要整体出发采取防雷措施，才能起到减少雷电对建筑物内设备和人身的危害的作用。
参考文献：
[1]《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010.
[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.GB 50343-2004.
[3]《雷电与避雷工程》.中山大学出版社.
[4]《计算机场地通用规范》——GB/T2887-2011.
[5]《电子信息系统机房设计规范》——GB 50174-2008.
[6]《SPD电源及通讯网络防雷器》——IEC 61643.
关键词：大楼 防雷 避雷带 接地
1 某局大楼现场勘测情况
国税局大楼地处赣榆县县城黄海东路大道边上， 属亚热带湿润季风气候区，赣榆县平均年雷暴日数为26天。属多雷区，在雷雨季节，常常易遭雷击。
建筑物六层，钢筋混凝土结构，坐北朝南。长（L）60m，宽（W）18m，高（H）23m
配电柜在一楼，采用TN-S系统。
建筑物所处土壤为一般性砂壤土，土壤电阻率为200欧姆.米（Ω.m）。
在一楼有办证大厅，各层均有计算机终端。
2 某局大楼设计方案雷击风险评估
2.1 赣榆县年平均雷暴日Td=26d/a
2.2 地面落雷密度
2.3 年预计雷击次数
K—校正系数，K取1
Ng—地面落雷密度
Ae—与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（Km2）
A′e—建筑物入户设施（电源线、信号线）的截收面积（Km2）
L—建筑物长度（60m）
W—建筑物宽度（18m）
H—建筑物高度（23m）
根据GB50057-2010防雷分类的规定：国税局大楼预计雷击次数计算为0.043次/年，且为一般性办公建筑物，故本建筑的设计方案按第三类防雷建筑物设计。
2.4 大楼雷击风险评估的计算
直接雷击和雷电电磁脉冲引起计算机网络系统可接受的最大年平均雷击次数。
①计算机网络系统所在建筑物材料结构因子，建筑物为钢筋混凝土结构，C1取1.0。
②C2为计算机网络系统程度因子。因系统集成化程度较高，属工作电压低微电流设备，C2取3.0。
③计算机网络系统设备抗冲击过电压能力因子C3，微电子设备抗冲击能力相当弱，C3取3.0。
④计算机网络系统设备所在雷电防护区（LPZs）因子C4，设备在LPZ2区时，C4取0.5。
⑤计算机网络系统发生雷击事故的后果因子C5，网络系统业务不允许中断，中断后会产生严重后果时，C5取2.0。
⑥表示区域雷暴等级因子C6，本区域属多雷区时，C6取1.2。
根据上述所确定出的各类因子，可按下式确定出LEMP的防护等级：
根据规范要求，当0.90
外部防雷主要防直击雷、侧击雷、地电位反击。
建筑物外部防雷系统由三个基本部分组成：安装于屋面或女儿墙和其它突出部位上的接闪装置（避雷带、避雷网、避雷针）；埋入水平面下的接地装置系统；连接建筑物顶部接闪装置和地下接地装置的导体（扁钢或螺纹钢）系统。
3.1 防雷基础接地装置
防雷基础接地装置的实施必须与建筑物的土建部分同时进行施工，利用建筑物本身柱内、地梁内等的钢筋牢固连接（采用多面焊接等）成一良好的电气通路系统，但应预留一外接扁钢，以防止测试时阻值过高好连接外接地。（见下图）
建筑物本身的钢筋焊接成电气通路
①在建筑物底层的板面钢筋中，选用大于φ10的螺纹钢牢固焊接成小于或等于20m×20m网格，网格四周的钢筋与桩内钢筋应牢固焊接、与间距不大于25m的建筑物柱内选作引下線的钢筋焊接成一完整的大地网。
②在打入地下的水泥桩头用不小于φ12的圆钢与桩筋焊接连通成环状，使各桩内钢筋的电阻阻值一致，同时利用每桩内两条对称主筋（φ16以上钢筋为两根，φ10以上钢筋为4条）与底层防雷网格牢固焊接。
③建筑物各柱内选作防雷引下线的钢筋，下端与底板钢筋焊接连通，上端与梁板钢筋焊接，向上伸出与避雷带焊接。
④通进建筑物内的金属管道必须就近与接地装置相连接，相连接的地方过渡电阻要求小于或等于0.03Ω，反之，就用不小于6m2多股金属导线跨接。
另外，基础接地体的工频电阻不应大于1Ω。
3.2 防雷引下线的设计
①按照规范要求，第三类防雷建筑物的引下线间距不应大于25m，某大楼周长为156m，选用8条柱内主筋用作防雷引下线，分布在建筑物四周均匀对称布置。
②柱内应选用对角两条主钢筋作为连接导体，其下端与地梁及桩内钢筋牢固焊接，在建筑物四周（东西南北）选4条柱距地0.5m处留出四个接地电阻测试点。
③柱内被选用作防雷导体的两条钢筋用φ10钢筋轧成的箍筋焊接联在一起，上下亦搭接焊在一起，以提高导体的可靠性，以确保两条主筋电阻测试值一致。
④有防雷引下装置的各抗震柱，根据规范要求在相应层预埋一块钢板，钢板与选作导体的两条主钢筋焊接在一起，用于阻值测试以及接地连接之用。
3.3 防直击雷的接闪器（天面避雷网、带）的设计
①在屋顶边缘及女儿墙用φ12的镀锌园钢架设一周作为接闪器。高度距屋面的距离约为0.25m左右。在屋面上制作或安装支座时，应在直线段两端点（即弯曲处的起点）拉通线，确定好中间支座位置，中间支座的间距1—1.5m，相互间距离应均匀分布，在转弯处支座的间距为0.5m，避雷带在转角处应随建筑造型弯曲，但不能小于90°。
②在整个屋面楼板面筋用φ10的圆钢焊接成20m×20m的避雷网格，网格外端与引下线牢固焊接。利用架设在屋面上及女儿墙上的圆钢和屋面板筋内避雷网格混合组成作为大楼防雷接闪器。
③屋面上架设的管道、太阳能支架、天线、旗杆、广告牌都必须与避雷带相互连接；屋面所有现浇楼板内的纵横钢筋也应相连接，以形成屋顶屏蔽层，作为后备接闪器，防止有比所规定的雷电流小的电流穿越接闪器而绕击至屋顶。
4 结束语
综上所述，大楼的防雷是一个综合系统工程，要充分考虑到每个方面，必须应用防直击雷和防感应雷相结合的方法，从建筑物使用性质及建筑物内设备的需要整体出发采取防雷措施，才能起到减少雷电对建筑物内设备和人身的危害的作用。
参考文献：
[1]《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010.
[2]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》.GB 50343-2004.
[3]《雷电与避雷工程》.中山大学出版社.
[4]《计算机场地通用规范》——GB/T2887-2011.
[5]《电子信息系统机房设计规范》——GB 50174-2008.
[6]《SPD电源及通讯网络防雷器》——IEC 61643.