旧城改造防雷做法的探讨

陈 松, 陈 刚, 周兴悦

(浙江绿城建筑设计有限公司 重庆分公司, 重庆 401121)

0 引 言

“十三五”规划明确指出:现有城中村、城市棚户区和危房改造要在2020年基本完成。在棚改“退出”之后,“旧改”将接棒登场;而对于老旧房屋,将不会采取大规模拆建的方式,而是改造升级,因此对于旧改项目建筑的雷电防护安全问题也随之产生。

本文主要通过旧城改造设计案例的防雷的做法,探讨旧改项目建筑防雷的防护措施。

1 工程概况

旧城改造项目启动后,需要先进行实地考察,了解建筑的实际情况,明确电专业改造的内容。重庆市某旧改项目为“互联网+文创”产业园改造项目,由1#～5#办公楼组成。通过对重庆市某旧改项目的实地考察,原有建成的老房子未设置防雷,大多数为砖混结构,柱子钢筋锈蚀严重,因此不能利用原有柱子做防雷引下线,需单独设置引下线,屋面也需敷设防雷接闪网,接地网也需在建筑外围增设。

2 防雷专设引下线的设置及措施

对于专设引下线的做法,GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》[1]第5.3.4条要求,专设引下线应沿建筑物外墙外表面敷设,并应经最短路径接地;建筑外观要求较高时可暗敷,但其圆钢直径不应小于10 mm,扁钢截面不应小于80 mm2。根据GB 50057—2010第5.3.6条、第5.3.7条的要求,采用多根专设引下线时,应在各引下线上距地面0.3～1.8 m处装设断接卡,在易受机械损伤之处,地面上1.7 m至地面下0.3 m的一段接地线,应采用暗敷或采用镀锌钢管、改性塑料管或橡胶管等加以保护。而对于重庆市地方标准DB 50/217—2006《建筑防雷设计评价技术规范》[2]第8.3.3条第4款要求:明敷引下线距建筑物出入口或人行通道不应小于3 m,从地面到距地3 m处应采取绝缘保护。根据GB 50057—2010第4.5.6条,在建筑物引下线附近保护人身安全需采取的防接触电压和跨步电压的措施,专设引下线在地面处敷设5 cm厚沥青层或15 cm厚砾石层。

故重庆市某旧改项目的专设引下线,采用25 mm×4 mm热镀锌扁钢,沿建筑外墙明敷,3 m及以下专设引下线穿PVC32敷设,距建筑物出入口或人行通道不应小于3 m,引下线地面处加5 cm厚沥青层,在引下线距地面1.8 m处设置断接卡。断接卡安装大样如图1所示。

图1 断接卡安装大样

经计算,重庆市某旧改项目建筑预计雷击次数防雷为0.1次/年,为人员密集场所,划为第二类防雷建筑物,专设引下线其间距沿周长计算不应大于18 m。

需要注意的是,第二类防雷建筑,对于设置专设引下线,GB 50057—2010第4.3.8条第1～3款有要求:防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气和电子系统线路的反击,应符合下列规定:

(1) 在金属框架的建筑物中,或在钢筋连接在一起、电气贯通的钢筋混凝土框架的建筑物中,金属物或线路与引下线之间的间隔距离可无要求;在其他情况下,金属物或线路与引下线之间的间隔距离应按下式计算:

Sa3≥0.06kclx

(1)

式中:Sa3——空气中的间隔距离;

lx——引下线计算点到连接点的长度。

连接点即金属物或电气和电子系统线路与防雷装置之间直接或通过电涌保护器相连之点。

(2) 当金属物或线路与引下线之间有自然或人工接地的钢筋混凝土构件、金属板、金属网等静电屏蔽物隔开时,金属物或线路与引下线之间的间隔距离可无要求。

(3) 当金属物或线路与引下线之间有混凝土墙、砖墙隔开时,其击穿强度应为空气击穿强度的1/2。当间隔距离不能满足本条第1款的规定时,金属物应与引下线直接相连,带电线路应通过电涌保护器与引下线相连。

根据GB 50057—2010附录E,分流系数kc的近似值如表1所示。

表1 分流系数kc的近似值

以重庆市某旧改项目的2#、3#楼为例,核算线路与引下线之间的间隔距离要求,以防雷引下线C′为例,其余引下线核算类同。2#、3#楼防雷平面如图2所示。

图2 2#、3#楼防雷平面

图2中,防雷引下线C′计算点到连接点的长度(线路电涌保护器,设于配电间内)lx为27.9 m,kc查表1取值为0.44,代入式(1)计算可得Sa3=0.74 m(空气中的间隔距离)。根据GB 50057—2010第4.3.8条第3款要求:当金属物或线路与引下线之间有混凝土墙、砖墙隔开时,其击穿强度应为空气击穿强度的1/2。故可得线路在室内敷设距引下线C′的距离Sa3至少应为0.37 m。当间隔距离不能满足GB 50057—2010第4.3.8条第1款的规定时,可采取金属物与引下线直接相连,带电线路应通过电涌保护器与引下线相连的措施。

3 屋面接闪网的具体做法及措施

对于屋顶接闪网的做法,按第二类防雷措施设防,在屋面处采用φ12 mm热镀锌圆钢作为接闪带,沿四周女儿墙及屋脊明敷,在屋面内暗敷(屋面防水层下敷设),暗敷采用40 mm×4 mm热镀锌扁钢,将屋面形成不大于10 m×10 m或12 m×8 m的网格,接闪带出屋面高度h=150 mm,间距1 000 mm,转弯处500 mm,焊接长度150 mm单面焊,接闪带做法详见国标图集15D501《建筑物防雷设施安装》[3]第15～19页;屋面上金属支架、各种金属物及构件均应与接闪网连通,做法详见15D501。

该旧改项目原来接地装置锈蚀严重,接地装置不可靠,因此重新设计接地网。1#～5#楼的接地平面布置图如图3所示。

图3 1#～5#楼的接地平面布置图

在1#～5#楼的外围一圈增设接地网,采用40 mm×4 mm的水平接地扁钢,埋深-0.7 m,距墙或基础不宜小于1 m;并在1#～5#楼的院子中设置人工接地极,共6根,采用50 mm×5 mm的镀锌角钢,单根长度为2.5 m,埋地深度为1 m,角钢的水平间距为5 m。人工接地极做法大样详图见14D504《接地装置安装》第103页“埋地的角钢接地极安装”。测试接地电阻不宜超过1 Ω,若测试电阻未满足要求,则需继续增设人工接地极,做法见14D504《接地装置安装》[4]第103页“埋地的角钢接地极安装”。

4 结 语

本文通过GB 50057—2010及相关防雷接地图集,结合重庆某旧改项目的工程实例,对旧改项目中防雷做法进行了探讨;对于该项目老旧情况较为严重,明确了需设置专设引下线的做法,绘制了专设引下线的大样图,这与新修建筑物的防雷引下线做法有所不同;而为了防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气和电子系统线路的反击,金属物或线路与专设引下线之间的间隔距离也进行了计算,需引起注意;屋面的防雷接闪网为常规做法,而接地需增设建筑外围的接地网及人工接地极。电气人员设计时,对于不同地区旧改项目要根据实际情况,因地制宜,灵活应用规范进行防雷设计,使之改造后满足建筑的雷电防护要求。