浅析建筑物防雷接地设计

黄益辉 王亮亮

中建四局第六建设有限公司 安徽 合肥 230001

1 工程概况

某办公楼为一般性民用建筑物，地下2层，地上17层，主体建筑高度为77.66m，主楼长91.5m，宽60.5m。主要为钢筋混凝土框架结构类型。建筑物主体结构合理使用年限50年。

2 建筑物防雷计算及分类

2.1 年预计雷击次数计算

K--校正系数，一般情况取1(本设计取1)；其他特殊场合的取值，参照规范相关要求。

Ng--建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/km2/a）。

Td--年平均雷暴日，一般根据气象站资料确定（d/a）。本设计查资料后取值40。

Ae--与建筑物接收相同雷击次数的等效面积（km2）。

当建筑物的高度小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下式计算：

L,W,H--分别为建筑物的长、宽、高（m），本设计的取值分别为91.5m,60.5m,78.66m。

经计算，Ae=0.06522，N=0.2609。

2.2 建筑物防雷分类

本建筑物为预计雷击次数大于0.25次/a的办公楼，是一般性的民用建筑，根据规范要求，属于第二类防雷建筑物[2]。

3 建筑物防雷措施

本建筑物按第二类防雷建筑物设置防雷措施，电子信息系统雷电防护等级为D级。建筑物防雷装置的设置，外部应满足防直击雷要求，内部应满足防闪电感应及雷电波侵入要求。

3.1 外部防雷措施

本建筑物采用在屋面暗敷25×4热镀锌扁钢作为接闪网（接闪网尺寸不大于10m×10m或12m×8m），另在女儿墙四周设Φ12热镀锌圆钢作为接闪器和接闪器支架，支架高度为150mm，支架间距1m，端头及转弯处支架间距0.5m。突出屋面的所有金属构件均须与避雷带或接闪器可靠焊接。具体做法详见国标15D501《建筑物防雷设施安装》。利用建筑物钢柱/钢筋混凝土柱子等内的两根不小于Φ16的主筋通长焊接作为引下线，引下线间距沿周长计算不大于18m，防雷引下线要与接闪带焊接，下端与接地极焊接。建筑物四角的防雷引下线在距室外地面上0.6m处设防雷接地测试卡子，用于接地电阻的测试。本建筑利用建筑物的基础作为接地极，其做法满足相关规范及图集的要求。室外裸金属接地装置的焊接处均应刷沥青防腐[1]。 本建筑物高度超过45m，还应采取防止侧向雷击措施，玻璃幕墙等的预埋件及其他金属构架均应与防雷引下线在适当位置焊接。

3.2 内部防雷措施

在建筑物地下室处，建筑物金属体/装置、建筑物内系统、进出建筑物的金属管道及电缆等应与防雷装置就近做防雷等电位连接。建筑物内各种竖向金属管道每三层与楼层内钢筋混凝土结构钢筋连接。外部防雷措施与建筑物金属体、建筑物内系统等之间的距离，应满足相关的要求。其中在金属框架的建筑物中，或在钢筋连接在一起、电气连接贯通的建筑物中，金属物与防雷引下线之间的间隔距离不做要求。当间隔距离不能满足要求时，金属物与防雷引下线应直接连接，如线路是可能带电的线路，还应通过浪涌保护器与防雷引下线相连，在电气装置和防雷装置共用的前提下，低压配电柜总进线断路器后应设置符合Ⅰ级试验要求的电涌保护器，其它配电箱均设置相应等级的电涌保护器。

3.3 防雷击电磁脉冲措施

凡是与建筑物合在一起的大体积金属构件，都应与等电位及防雷装置相连。建筑物的金属支撑物/框架或钢筋混凝土的钢筋等自然金属构件、金属管道、配电系统的保护接地系统等均与防雷装置组成一个联合接地系统，并应根据工程实际情况，在合理位置预埋等电位连接板。本建筑物的配电系统统一采用TN-S接地系统。

在防雷击电磁脉冲的保护范围内，屏蔽电缆的屏蔽层应至少在两端接地（一般在防雷区交界处），对于系统要求，屏蔽电缆只需一端做接地时，要采用双层屏蔽或单层屏蔽电缆加穿钢管敷设，此时双层屏蔽层的外层屏蔽或单层屏蔽穿钢管的钢管应至少两端做等电位连接。对于金属物或钢筋等自然构件构成的建筑物，或大空间屏蔽，穿入其中的金属物应就近做等电位连接[3]。

4 接地及安全

本建筑物的工作接地、保护接地、信息系统接地及防雷接地等，统一采用联合公共接地体，利用基础内所有钢筋网(周围地面以下距地面不应小于0.5米)及桩基作接地体作为联合共用接地体，接地电阻应小于1Ω；如实测接地电阻值不满足要求时，需外引热镀锌接地扁钢增加人工接地极。整个建筑物作总等电位联结，将建筑物内设备进出金属管道、保护干线、建筑物钢柱应在地面处与接地体做等电位连接，自动门、装卸平台及金属桥架等的所有金属构件及附属电气设备的外露可导电部分均采用40×4热镀锌扁钢与接地体做不少于2处可靠焊接。设有洗浴设备的卫生间、浴室、游泳池、风机房、(无)机房电梯、强弱电井、分配电间设LEB局部等电位箱。

凡是正常运行时不带电的电气设备，当绝缘层被破坏时可能带电，则该电气设备的可能带电部分均应可靠接地。

5 结束语

由于雷电会产生高温、强烈的冲击波以及电磁辐射等物理效应，能在极短时间内产生剧烈的破坏作用，严重危害财产和人身安全，因此建筑物的防雷接地设计是电气设计中极为重要的环节。设计时要根据计算结果合理划分建筑物的防雷等级并采取相应的防雷措施，做到从源头预防雷击损害。