探析建筑物防雷设计要点
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摘要： 电闪雷鸣是一种常见的自然现象，但是直到今天人们尚未完全掌握和利用它，我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。本文就建筑物防雷设计做了一个简单的总结，以供业内同行参考。
关键词：建筑、防雷、设计
一、建筑物防雷规范的概述及比较
现今建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92推荐性行业标准，1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057－94强制性国家标准。GB50057－94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨，设计施工更加规范化、标准化。
GB50057－94将民用建筑分为两类，而JCJ/T16－92将民用建筑防雷设计分为三级，分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全，而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057－94、JCJ/T16－92三者的实质，特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16－92中的规定。
二、住宅建筑防雷等级的确定 我们在着手建筑物防雷设计时，首先是要确定建筑物的防雷等级。《建筑物防雷设计规范》(GB50057－97)中，对建筑物防雷类别的划分，除了由建筑物的功能定性外，第二、三类防雷建筑，还取决于建筑物的预计年雷击次数N。 N=K•Ng•Ae 其中Ng=0024Td13 式中：N―建筑物年预计雷击次数(次/a) K―校正系数，一般情况取10 Ng―建筑物所在地雷击大地年平均度(次/Km2•a) Td―年平均雷暴日(d/a)，茂名市区取80(d/a) Ae―与建筑物截收相同雷击次数等效面积(Km2) L―建筑物长度(m) W―建筑物宽度(m) H―建筑物高度(m) 计算结果见下表： 设计者们应精确计算出结果，按照《规范》，确定该建筑为第几类防雷建筑物！
三、民用建筑及幕墙防雷设计
（1) 接地装置引下线设计利用建筑物柱内对角主筋作防雷引下线(Φ≥12),利用建筑物基础作自然基础接地体,不仅可以节约钢材,而且比较安全。引下线主筋从上到下通长焊通,其上部(屋顶上)应与接闪器焊接,下部与基础焊接,并分别与各层板筋、梁筋及桩笼纵筋、螺旋箍筋、地梁面筋焊接通,构成完整的电气通路。
利用建筑物钢筋做为引下线施工时,应配合土建施工按设计要求找出全部钢位置,用油漆做好标记,保证每层钢筋上、下进行贯通性连接,随着钢筋逐层串联焊接至顶层。由于利用建筑物钢筋做引下线,是从上而下连接一体,因此不能设置断接卡子测试接地电阻,需在距室外护坡0.5m处的柱子外侧,另焊一根圆钢(Φ≥10)引至柱外侧的墙体上,作为防雷测试点。每根引下线处的冲击接地电阻不宜大于5Ω。
（2）引下线应优先利用建筑物钢筋混凝土柱或剪力墙中的主钢筋，还宜利用建筑物的消防梯、钢柱、金属烟囱等作为引下线。
当利用钢筋混凝土柱中的钢筋、钢柱作为自然引下线，并同时采用基础钢筋作为接地装置时，不设断接卡，但应在室外适当地点设若干与柱内钢筋相连的连接板，供测量、外接人工接地体和作等电位联结用。
砖混结构的建筑物，在外墙四周另设引下线，并在离地1.8米出装设断接卡。其1.7米至地下0.3米一段应采取保护措施。
（3）接闪器的设计宜利用避雷带与避雷小针相结合组成接闪器系统。避雷带采用镀锌圆钢(Φ12),由间距为15m、高为0.2m的支持卡(Φ12)固定于屋面、墙壁及楼梯顶上,同时在屋面阳角处及梯屋顶四角上另加设高0.5m的避雷小针(Φ16),并在屋面加设不小于20m×20m的避雷网格。这样的设置,既美观大方,又经济实惠,而且实践也证明防雷效果非常理想
(5) 对设有许多较重要的敏感电子系统，如通信设备、电子计算机、电子控制系统等现代化设备的建筑物，为了增加屏蔽作用，可将防侧击雷和等电位措施从地面首层做起，即将首层以上的外墙上的建筑幕墙、铝和金门窗、金属栏杆等较大金属物与防雷装置连接。
(6) 幕墙顶的防雷可用避雷带或避雷针，由建筑物防雷系统统一考虑。建筑幕墙位于女儿墙外侧时可沿屋顶周边设避雷带，其安装位置略为突出女儿墙顶部；也可用屋顶其他明设金属物作为接闪器；也有直接利用建筑幕墙与女儿墙之间的封顶金属板作接闪器，这时要求金属板厚度大于0.5mm,板与板之间的搭接长度大于100mm,金属板无绝缘覆盖层，金属板与女儿墙内的钢筋连接成电器通路。在女儿墙部位幕墙构架与避雷带装置的连接节点应明露。
（7）铝板幕墙在选材上注意宜选用单层铝板而不要选用铝塑复合板，因为复合板中间夹有的聚己烯塑料是不能导电而致使复合板幕墙无法接地，无法预防雷电对建筑物幕墙的危害，且用该料做成的幕墙不耐用。单层铝板不仅几十年不变形、寿命长，更重要的是其导电性能好，易和幕墙一起接地预防雷击。
四、防雷电波入侵的措施
（1）对电缆进出线,应在进出端将电缆的金属外支、钢管等与电气设备接地相连。当电缆转换为架空线时,应在转换处装设避雷器;避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地,其冲击接地电阻不宜大于30Ω[4]。
（2）对低压架空进出线,应在进出处设置避雷器与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上,当多回路架空进出线时,可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其他形式的过电压保护器,但绝缘子铁脚、金具仍应接到接地装置上。
（3）低压线路宜全线采用电缆直接埋地引入，在入户端将电缆金属外皮或保护钢管接到防雷接地装置上；若为架空线应换接50m电缆进户，线缆换接处应装设避雷器，并将其与电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等连在一起，其冲击接地电阻不应大于10欧。若采用架空线引入时，引入处应装设避雷器。
（4）架空和埋地的金属管道，应在进出建筑物处与防雷接地装置相连。
固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍灯及其他用电设备的线路，应根据建筑物的重要性采取相应的防雷电波侵入的措施：
a.无金属外壳或保护网罩的用电设备应在接闪器的保护范围内；
b.从配电箱引出的线路应穿钢管。钢管的一端与配电箱金属外壳相连；另一端与用电设备的金属外壳、保护罩相连，并就近与屋顶防雷装置相连。钢管中间断开时应设跨接线。
(5）建立联合共用接地系统，形成等电位防雷体系。将建筑物的基础钢筋（包括桩基、承台、底板、地梁等），梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好的法拉第笼式接地，将建筑物各部分的接地（包括交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地）与建筑物法拉第笼良好连接，从而避免各接地线之间存在电位差，以消除感应过电压产生。
(6）电源系统防雷。以建筑物为一个供电单元，应在供电线路的各部位（防雷区交接处）逐级安装电涌保护器，以消除雷击过电压。
(7）等电位联结系统。国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（局部修订条文）明确规定，各防雷区交接处，必须进行等电位联结；等电位联结包括以下几部分：①住宅和商场屋顶的玻璃棚钢结构及所有突出屋面的金属构件、金属爬梯、金属屋面板、金属栏杆均与屋面避雷带焊接连通。②突出屋面的冷却塔、风机、航空障碍灯等设备不带电的金属外壳及其支架、水管、风管、电线管等均与屋面避雷带作等电位联结。③空中茶吧的钢屋面、钢构架的上部及下部底端均多点分别与避雷带、均压环或防雷引下线焊接连通，并按结构要求在焊接处作软弯(余量大于300mm)。④每层外墙的金属栏杆、门窗等与均压环连通(每一构件不少于两处)。玻璃幕墙的支架、钢龙骨等(每层、多点)与均压环连通成等电位，以防侧击雷。⑤架空或埋地进出建筑物的所有金属管道、金属构件、电缆金属外皮及其保护钢管等，在进出建筑物处(通过与由基础接地主钢筋网焊接引出的200×200×6预埋钢板相连通)与防雷接地装置作等电位联结。⑥各管道井及各电梯井所在处，均由基础接地主钢筋网焊接引出-40×4镀锌扁钢与金属管道及电梯导轨作等电位联结。⑦住宅卫生间作辅助等电位联结，并设置等电位联结端子箱。⑧水泵房、冷冻机房均设有局部等电位联结用端子板(用40×4镀锌扁钢由基础接地主钢筋网焊接引出)。
五、结束语
作为防雷设计人员都非常清楚，建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用有着至关重要的作用，所以还有待于设计人员作进一步的研究与探讨；同时也必须严格按照国家规范，善为谋划，精心设计。为居民设计出安全、舒适的居住环境！
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。