建筑物防雷设计安全评价常见问题及防护措施

2019-01-19黄国全

山西建筑 2019年3期

黄国全

(广州市增城区气象公共服务中心，广东广州 511300)

1 概述

雷电是一种大自然的物理现象，是雷云之间或雷云对地面放电。雷击给人们的生命财产造成巨大威胁，给生活和生产带来极大的危害。我国南方的多雨湿热地带的气候条件为雷云的形成提供有利的条件，广东地区为雷击频发区。近年来，随着现代化城市的快速发展，各种大中型建筑物如雨后春笋般涌现，其中不乏功能齐全、各具特色的新型建筑设计。城市的发展、建筑物的增加、气候的变化等因素对建筑物雷电防护的要求越来越高，完善防雷设计成为建筑安全必须考虑的重要因素。笔者在从事防雷设计技术评价工作中，发现部分设计单位在建筑物防雷设计中存在着一些问题，主要体现在设计依据、防雷类别划分、直击雷防护、雷电电磁脉冲防护等方面。本文将上述几个方面在设计阶段存在的问题进行了分析研究，结合工程实际提出修改建议，希望能够为设计单位提供参考，进一步提高防雷设计的工作效率和防雷安全的可靠性。

2 防雷设计依据不足

2.1 技术规范引用不当

现行沿用的防雷设计方面的国家标准、行业标准主要有：GB 50057—2010建筑物防雷设计规范、GB 50343—2012建筑物电子信息系统防雷技术规范、GB 50601—2010建筑物防雷工程施工与质量验收规范；其他建筑电气类别标准涵盖防雷设计的有JGJ 16—2008民用建筑电气设计规范，配电类别的国家标准有GB 50054—2011低压配电设计规范。GB 50057—2010建筑物防雷设计规范实行后，旧标准GB 50057—1994建筑物防雷设计规范2000版不再使用，但仍有部分设计人员错用旧设计规范作为建筑物的设计依据。新规施行后应该以新规作为基础依据，并且应该在防雷设计说明或者电气说明中标明体现。同时也根据该建筑物使用性质、用途，对其他基础依据如GB/T 21714.1—2008/IEC62305雷电防护第1～第4部分总则、风险管理、建筑物的物理损坏和生命危险、建筑物内电气和电子系统等标准进行参考和使用。

另外，GB 50057—2010建筑物防雷设计规范不适用于石油化工装置，石油化工装置的防雷设计规范应依据GB 50650—2011石油化工装置防雷设计规范。同样，《建筑物电子信息系统防雷技术规范》不适用于爆炸和火灾危险场所的电子信息系统。有个别设计单位错误使用了上述设计依据。

2.2 术语没有及时更新

未能及时更新术语，仍沿用旧规范的术语。如旧规范中提到的避雷针、避雷带、避雷线、避雷器应及时按照新规范的表述更改为接闪杆、接闪带、接闪线、电涌保护器。个别设计方案在设计说明有更新术语，在通用图、大样图却使用旧规范的术语。应当在整个设计过程、方案使用最新的术语。

2.3 图纸设计不一致

防雷设计或电气设计总说明与具体防雷图纸设计存在不一致的现象，主要体现在：防雷类别、材料规格、允许最大接地电阻值、施工工艺说明等。个别设计单位的设计方案中，同一张图纸上存在设计说明与图纸具体的标注不一致的现象，主要体现在：引下线间距、接闪杆规格、接闪杆高度、接闪网格规格、接闪带规格、敷设方式等与标注类别不符。

3 防雷类别划分不清晰

防雷类别的划分是防雷设计的前提，但往往是防雷设计单位最容易忽略的。建筑物分为三个防雷类别，其划分的依据包括：重要性、性质，雷电灾害风险(可能性及后果)等，另外，年预计雷击次数也是进行防雷类别划分的重要依据。其中，个别设计单位在防雷等级的划分中对究竟应该列为二类还是三类这个标准存在比较模糊的认识。GB 50057—2010建筑物防雷设计规范3.0.3第9款，把年预计雷击次数大于0.05次的部、省级办公建筑物、其他重要或人员密集的公共建筑物、火灾危险场所划分为防雷二类，其中并没有对人员密集做一个定量的标准。但是，条文说明中的人员密集的公共建筑物，已明确包含了集会、展览、体育、商业、影剧院、医院、学校等建筑物。笔者在防雷设计技术评价过程中发现，个别设计单位对学校、商场、市场、电影院、公园和体育场等属于人员密集场所的防雷类别设计为三类，这是不符合规范要求的。从防雷安全的角度出发，设计人员应该尽量考虑到上述场所可能由于雷击影响的后果，必须采用二类防雷设计。另外，危险化学品、易燃易爆物品生产、储存、销售场所也不能单纯采用年预计雷击次数来确定与之相关辅助类建筑物的防雷类别。

因此，在判定防雷类别时，应结合实际优先根据建筑物的重要性、使用性质，其次根据年预计雷击次数进行判定。

4 直击雷防护存在的问题

4.1 天面女儿墙屋角位置未加装接闪短杆

在雷击多发区，雷电击中建筑物时，如果未采取防护时，会导致建筑物砖体墙体裂开甚至坠落，存在较大的安全隐患。由于一般阳角位置的雷击几率会比其他位置大，加上有些现代建筑物采用仿古建筑的做法将屋檐做成飞檐或者挑檐的样式，直击雷击中檐角的机会也会大大增加。按照GB 50057—2010建筑物防雷设计规范4.2.4的要求，接闪网、接闪带应沿规范附录B设定的易受雷击的部位敷设。其中，建筑物屋顶的女儿墙、屋角、屋脊、屋檐和檐角等部位需要根据实际计算坡度大小来进行敷设。

GB 50601—2010建筑物防雷工程与质量验收规范的6.1.1的第3款中规定“在多雷区，宜在屋面拐角处安装短接闪杆”。因此，属于多雷区的区域，设计时应考虑对建筑物屋角位进行安装接闪短杆保护，利用滚球半径法可以确定单支接闪器的保护范围。

4.2 接闪带的敷设方式不符

接闪带作为基本的屋顶防雷接闪器，一般会因为设计方的不同使用不同的敷设方式，严格来说敷设方式有明敷和暗敷两种。GB 50601—2010建筑物防雷工程与质量验收规范6.1.1第3款明确“位于建筑物顶部的接闪导线可按工程设计文件要求暗敷在混凝土女儿墙或混凝土屋面内。当采用暗敷时，用于接闪带的钢筋施工应符合国家标准GB 50204—2002混凝土结构工程施工质量验收规范中的规定。高层建筑物的接闪器应采取明敷方法”。由于设计人员以及客户要求需要考虑到建筑物的美观，也会对建筑物屋面的接闪带进行暗敷，在基本条件符合规范的前提下，应当注意暗敷使用的材料、混凝土的浇盖厚度是否符合要求，接闪带是否焊接闭合完整连通，防止雷击时候巨大电流产生高温将混凝土炸裂造成板间开裂，将接闪带外边的砖、石、水泥块击掉而会坠落到地面发生事故。从人身安全角度考虑，高层建筑及人员密集建筑，接闪带宜采用明敷设计。

4.3 接闪网格规格不符合要求

GB 50057—2010建筑物防雷设计规范中规定，接闪网格尺寸分别为一类防雷建筑物不大于5 m×5 m或者6 m×4 m，二类防雷建筑物不大于10 m×10 m或者12 m×8 m，三类防雷建筑物不大于20 m×20 m或者24 m×16 m。个别设计单位未严格按照这个标准去设计接闪网格，甚至没有设计敷设接闪网格。当建筑物利用金属屋面作为接闪器时，必须要求金属板厚度达到规范标准的厚度，可以允许不采取单独敷设接闪网格。一般混凝土结构的建筑物应该设计接闪网格，对雷电流能起到有效的分流作用。

4.4 突出屋面的物体未采取防雷设计

个别设计方案忽略了对屋面上突出的排风口、烟囱凸出部位的防雷设计，还有类似的部分非金属物(如放散管、装饰物等)不在屋顶接闪器的保护范围内，容易遭受雷击而导致损坏坠落，这些突出屋面的物体应该列入防雷保护范畴。

GB 50057—2010建筑物防雷设计规范4.3.2中第1，2款规定，设备、管道、钢屋架、金属门窗等较大的金属物和突出屋面的金属物，应接到防闪电感应的接地装置上，不在建筑物天面接闪器保护范围的非金属物体应安装接闪器，就近连接到天面的防雷装置。屋顶上的大型广告牌、太阳能热水器、旗杆、冷水塔、通信基站等，属于金属物的，应接到防闪电感应的接地装置上；超出天面接闪器保护范围的非金属物，应当采取接闪器保护方式的，接闪器与建筑物防雷装置进行等电位连接。

4.5 引下线的规格与数量不符合要求

引下线是将雷电流泄放大地的重要装置，引下线的数量以及规格是设计中的重要参数。在防雷设计技术评价环节中经常都会发现，设计人员对引下线的材料、规格表述不够清晰，而因为防雷类别的区分错误导致引下线数量的减少和间距加大亦是较为常见的问题。个别设计方案中，建筑物利用梁内两条对角主筋作为引下线，但未提供梁内主筋的规格。根据JGJ 16—2008民用建筑电气设计规范的要求，利用建筑物结构柱筋作引下线时：小于φ16 mm时，不少于4根；不小于φ16 mm时，不少于2根。引下线敷设的间隔距离、数量也必须达到相应的要求，GB 50057—2010建筑物防雷设计规范中4.3.3和4.4.3中要求，当建筑物中设置专设引下线时，其数量不应少于2根，并沿建筑物外沿四周均匀、对称布置，引下线之间的平均分布距离见表1。