高层建筑防雷接地安装技术

陈超

摘 要：以某建筑防雷接地安装为例，分析了提前放电避雷针选型和在网架、金属幕墙上安装过程中遇到的问题，说明了同时使用金属幕墙、玻璃幕墙和石材幕墙时防雷施工技术措施的要点。

关键词：高层建筑；防雷接地；安装技术；接闪器

中图分类号：TU976.55 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.146

随着我国经济的不断增长和科学技术的进步，人们越来越关注建筑的安全性能，防雷接地安装工程的重要性突出。但是由于防雷接地的安装施工是一项综合性工程，如果没有全面考虑每一个因素，就会影响建筑的安装性能。因此，如何采取有效的措施提高防雷接地的安装施工水平成为了施工人员需要解决的问题。下面就结合实例对此进行讨论分析。

1 建筑概况

本工程地上33层，地下2层，为二类防雷建筑，接闪装置为金属屋面，辅助接闪装置为提前放电避雷针，金属屋面东西向坡度6%，金属屋面最高处为158.97 m，其下方137 m处为结构屋面，结构屋面与金属屋面之间是中空的，用来存放擦窗机设备。

利用网架和结构主筋、幕墙自身防雷装置做防雷引下线。东、西两侧为金属幕墙，南、北两侧为玻璃幕墙和石材幕墙。本工程功能分区复杂，防雷接地做法较多，细节处理较复杂。

2 接闪器

本工程利用金属屋面做接闪器，提前放电避雷针做辅助接闪装置。

2.1 金属屋面

金属屋面上设有隐蔽式虹吸雨水天沟、隐蔽式擦窗机（使用时自动提升至屋面导轨处）、航空障碍灯和防护钢绳。《建筑物防雷设计规范》第3.3.2条规定：“金属物体可不做接闪装置，但应与屋面防雷装置相连。”本工程利用幕墙龙骨将擦窗机导轨、防护绳支座与金属网架连接，同时根据图集《民用建筑电气设计与施工》在航空障碍灯支座处设置避雷针。由于虹吸雨水天沟为隐蔽式，被金属屋面覆盖，在检修时才暴露在外面，因此天沟不做单独接地。

金属屋面（钛锌板）表面没有涂层，符合《建筑物防雷设计规范》第4.1.4条“金属板接闪器无绝缘被覆层”的要求。钛锌板壁厚2 mm，由于采用刚性铝板防水，金属屋面下无易燃物品，因此满足《建筑物防雷设计规范》第4.4.1条“金属板下面无易燃物品时，其厚度不应小于0.5 mm”的要求。

2.2 提前放电避雷针

2.2.1 避雷针的选择

本工程选择法国杜尔-梅森（中国）防雷有限公司的satelit+提前放电避雷针，根据产品说明，对于二类防雷建筑物，在避雷针高度高于建筑物3 m时，保护半径为58 m，可以保护到本建筑屋面最远点。

2.2.2 避雷针的安装定位

避雷针的定位极为重要，要同时考虑以下因素：①由于本工程屋面东西方向倾斜，为保证避雷针垂直，避雷针底座需安装在南北向网架的弦杆件上。②避雷针需避开金属幕墙外皮的上、下龙骨。③雨水通过波谷处排入天沟，为减少雨水的影响，避雷针需安装于幕墙波峰处。④避雷针安装需避开屋面防水铝板直立锁边突出的搭接缝，以减少防水隐患。⑤为控制避雷针杆的重量，需尽量降低避雷针的高度，确保避雷针杆对防水铝板和金属幕墙的开孔最小。避雷针应尽量安装在高处，以减少避雷针杆的直径。⑥避雷针需安装在所在网架上弦杆件一侧的1/3以内，以减少网架杆件的承重。⑦首先根据设计图样，由测量人员放线指出避雷针的图示位置，由于网架的坐标系可能与结构专业和幕墙专业的坐标系不同，因此在测量过程中，需转换坐标系。

2.2.3 底座、针杆的安装

由于网架杆件不允许焊接固定避雷针底座，因此避雷针底座要采取抱箍的形式固定在网架杆件上。

根据屋顶风力和避雷针杆高度确定避雷针的底座和底座肋板厚度、肋板高度、针杆壁厚、避雷针杆分段安装长度（便于针杆的分段安装）和分段杆件连接方式。其中，避雷针底座肋板的高度应低于网架杆件与防水铝板之间的高度，防止破坏铝板防水。

由于避雷针底座抱箍较厚（12 mm），为场外加工配件，所以必然与杆件的结合面不会很紧密，因此，在现场利用扁铁确定底座抱箍的模型后，要在工厂采取一次冲压成型制作避雷针底座，以保证抱箍与杆件结合紧密。

避雷针底座与网架球直接用角铁焊接。避雷针固定要从多个方向与网架球采用角铁焊接，防止避雷针倾斜，保持垂直；同时，要将角铁与网架连接，起到导通电流作用。

由于本工程金属网架杆件表层喷涂了防火涂料，因此杆件除在加工出场时喷涂环氧富锌漆外，还要喷涂封闭漆和环氧云铁漆作为中间漆，以起到防腐的作用。因此，避雷针底座的安装固定应在网架杆件中间漆喷涂前完成，防止重复防腐工作。

2.2.4 其他安装需求

安装避雷针前，要保证结构预埋防雷引下线与网架球节点焊接完成，接地装置测试符合设计要求，确保雷电流向下导通。在屋顶金属幕墙全部安装验收完毕后，将避雷针安装在避雷针杆上，防止金属幕墙外皮拆除导致避雷针还需重新安装。

由于国内还没有明确提前放电避雷针的保护半径，提前放电避雷针产品只具备国内防雷检测中心提前放电检测报告。因此，尽量不要将提前放电避雷针作为保护建筑的主要接闪装置。

提前放电避雷针进口产品较多，在《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB 50303—2002）和资料管理系统中，要求进口产品有商检。实际上，大部分提前放电避雷针并没有列入国家要求商检的名单中，这影响了避雷针选样、报验和竣工验收工作。在选择提前放电避雷针型号时，要注意产品的保护半径通常为避雷针高于建筑最顶端后剩余的高度，这是核对其保护半径的依据。通常，提前放电避雷针的保护半径为60 m、45 m或30 m。在安装避雷针前，应检查其是否取得了具有相应资质的检测机构出具的避雷针提前放电性能检测报告，并确保检测报告在有效限期内。

3 钢网架、金属幕墙等的防雷措施

本工程东、西两侧为金属幕墙，南北两侧为石材幕墙，分别根据《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102—2003）和《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ 133—2001）对幕墙防雷措施进行分析。

3.1 钢网架和金属幕墙

金属屋面通过幕墙龙骨与钢网架球节点焊接，根据《二类防雷建筑设计规范》（GB 50057—2000）第3.3.3条要求，引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周均匀或对称分布，其间距不应大于18 m。本工程钢网架水平杆件间距3 m，竖向间距小于18 m，受拉杆件最薄壁厚6 mm（受压杆件壁厚大于受拉杆件），受拉杆件直径120 mm（受压杆件直径大于受拉杆件直径），以钢柱最小界面计算其壁厚面积大于110 mm2，均符合规范对防雷引下线标准的要求。屋面钢网架在138 m混凝土结构屋面处，通过15处结构柱内预埋主筋将雷电流释放。同时，根据《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ 133—2001）第4.4.2条，在幕墙结构中，应自上而下地安装防雷装置，并应与主体结构的防雷装置可靠连接。在主体结构4个边角敷设φ12圆钢作为单独防雷装置，与首层环形避雷网处连接导通，引入接地装置。

3.2 玻璃幕墙和石材幕墙

在幕墙龙骨埋件安装阶段，利用φ12圆钢焊接钢制埋件和结构预埋防雷引下线。由于不同金属之间连接存在电化学腐蚀，因此玻璃幕墙铝龙骨与钢制作埋件之间需增加绝缘片。为保证龙骨与埋件之间电气导通，需采用欧姆环（防雷片）将龙骨与埋件连接起来。由于铝龙骨为明敷设，龙骨表层有40 μm氟碳喷涂层，为满足《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ 102—2003）第4.4.13条要求，幕墙的金属框架应与主体结构的防雷体系可靠连接，并清除连接部位的非导电保护层和防雷片与龙骨连接处的氟碳涂层。

4 水景接地

本工程计划在首层的宴会厅设置环形水池，在5层中庭设置水景，在水景内设置钢琴演奏台。为保证人员安全，参考《民用建筑电气设计与施工》喷水池局部等电位联结示例，在水景、水池位置设置接地装置。

本工程水景灯具与喷水管为一体式，喷水管道由灯具中心伸出，为增加喷水管道寿命，喷水管道采用PVC塑料管道，水景灯具选样时增加接地螺钉。由于灯具较多，如果灯具接地线采用PVC管敷设至灯具，就会造成配管布线困难；同时，考虑到安全和维修等因素，应将接地扁钢引入灯具安装基础内，用BVR线连接扁钢与灯具，以此降低灯具的施工难度。为了降低漏电危险，灯具电源配管均为PVC管，PVC管口采用防水胶密封后用防水胶带和绝缘胶带包裹，防止PVC管进水漏电。钢琴吧台和踏步台阶均为钢制，利用扁钢焊接。

5 结束语

综上所述，建筑的安全性能是建筑正常使用的保障，我们必须要做好高层建筑的防雷接地安装施工，并结合实际情况，采取合理、有效的施工技术和措施，做好施工全过程的质量管理工作，及时解决遇到的问题，不断总结经验，这样才能真正提高建筑防雷接地安装施工质量，保证建筑的安全性能。

参考文献

[1]张岩.超高层建筑防雷接地系统施工技术探讨[J].安装，2011.

[2]宋叶峰，李建兵，茆华.论高层建筑防雷接地施工技术的应用探讨[J].中国科技博览，2014.

〔编辑：王霞〕

Abstract： This paper in a lightning protection grounding and installation as an example， analyzes the early selection of the discharge of lightning rod and the problems encountered in the process of installation on the rack， metal curtain wall， illustrates the simultaneous use of metal curtain wall， glass curtain wall and stone curtain wall the technical measures for lightning protection construction points.

Key words： high-rise building； lightning protection grounding； installation technology； air terminals