农村自建住宅的防雷措施
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摘要:近年来雷击事件在农村屡屡发生,其原因一是农民防雷知识的淡薄,二是电话、电脑等一些家电的广泛使用,但主要的原因还是防雷设施的缺乏,特别是农民自建住宅,使得大部分民居防雷设施仍为空白。文章通过分析我国农村住宅的实际情况和特点,提出了农村已建住宅、在建住宅的防雷措施。
关键词:农村自建住宅;防雷措施;避雷针;避雷带
中图分类号:TU241文献标识码:A文章编号:1009-2374(2010)04-0136-02
近年来,随着经济和现代科学技术的发展,电视、电话、手机、电脑等通讯系统进入千家万户,高层建筑的雷电防御措施也在不断得到重视,但在农村,特别是一些平原地区,农民的防雷意识非常薄弱,农村建筑防雷措施甚为空白,因此,造成了近年来农村住宅雷电灾害的屡屡发生,给本不富裕的农民的生活带来巨大损失。
一、农村建筑缺乏防雷设施的原因
雷是一种大气中放电现象。雷击事件经常发生在土壤电阻率较小的土壤上,如金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、山坡与稻田接壤的地上和具有不同电阻率土壤的交界地段。在湖沼、低洼地区和地下水位高的地方也容易遭受雷击。在旷野即使建筑物并不高,但由于比较孤立、突出,因此也比较容易遭受雷击。我国大部分农村都是自然村落,许多居民的居住环境都或多或少具备上述的特点,同时,在农村家用电器、电话、手机、电脑普及千家万户,而引入住宅的电源线、电话线、电视信号线均无防雷措施,特别是绝大多数居民都将电视天线矗立在房前屋后,这对雷击灾害埋下了隐患。
我国农村自建住宅,从建筑设计和结构设计都还是空白,大部分住宅是根据主人的意愿和宅基地的情况随意建造的,没有施工图纸,缺乏正规设计,更谈不上防雷设计。从事房屋建筑的个体施工队,大多半路出家,未经正规业务技术培训,没有营业执照和执业证书,更没有资质等级,往往仅凭经验施工,无正式施工合同,施工中无监督,也谈不上防雷设施的设置。然而目前农村许多低矮的泥屋房变成了水泥钢筋结构一层平房或二、三层小楼,并且大多是“砖混结构”,即每一层楼面都由钢筋混凝土构建,楼面凝固后再用红砖建成墙体。这种结构的房屋上下层各自“独立”,没有形成完整的电流回路。一旦遭雷击,大量的电流将无法通过层层传递进入地下,房内的人员及家电的安全便没有了保障。更何况大部分农户还装上了闪闪发亮的不锈钢栏杆、窗框、防盗窗,金属装修材料大量使用,无疑又增加了遭受雷击的风险。
二、农村自建住宅的防雷措施
怎样的防雷措施对农户来说是既经济又相对安全的呢?以农村目前普通民居的建筑面积计算,在房顶四周做一圈金属网格的避雷带,小面积住宅加装避雷针,这样造价不会超过千元,基本也可保障人身财产安全,如果是圈梁结构可以更省钱。具体办法如下:
(一)了解避雷针(避雷带)的工作原理和作用
在雷雨天气,建筑上空出现带电云层时,避雷针和建筑物顶部都被感应上大量电荷,由于避雷针针头是尖的,而静电感应时,导体尖端总是聚集了最多的电荷,发生尖端放电,与云内的电相中和,避免发生激烈的雷电,这就是避雷针能避雷的一方面。但如果云中积电很快,或一块带有大量电荷的云突然飞来,有时来不及按上述方式中和,当云层上电荷较多时,避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿,成为导体,这样,带电云层与避雷针形成通路,而避雷针又是接地的,避雷针就可以把云层上的电荷导入大地,使其不对建筑物构成危险,保证了它的安全。
(二)避雷针(避雷带)的具体设置位置
对已建住宅可以采用补救措施,如果是平屋顶根据屋顶面积可在屋盖的角上安装2处或多处避雷针,分别引下线接地;对于坡屋顶,可在屋顶的两个山尖处设置避雷针,分别引下线接地(至少2处接地)。如在楼顶安装电视天线、太阳能热水器等其他设施时,要注意跟避雷针连接。也可将太阳能金属底座和天线金属支撑接地,并在距其1米处加装短避雷针进行保护,针要高出热水器至少1米。
对新建、在建住宅我们可在建筑物制高点上装避雷针,可一个或几个,用圆钢连在一起;平顶屋面可用避雷带,即在女儿墙上高度15～20厘米沿屋顶围一圈。对于单户住宅,用两根引下线与上述装置连接。每一引下线下用3根2.5米长(角钢、钢管均可)垂直桩,打3米深,相互间距3米以上,用圆钢或扁钢连在一起并与引下线相连,这时注意桩位与住宅墙的距离应在3米以外。若周围环境所限还可用水平接地线,可用圆钢或扁钢沿建筑物四周深埋0.5米绕一圈、形成一个环,注意在人员出入处局部深埋1米以上,这样基本可达到一般防雷要求。
如房屋结构中有构造柱,可利用结构柱内钢筋作为引下线,以建筑物基础地梁钢筋为接地装置,并用接地线将它们良好焊接。与此同时将屋面金属管道、金属构件、金属设备外壳等与避雷针、避雷带进行连接,将建筑物外墙金属构件或钢架、建筑物外圈梁与引下线进行连接,从而形成闭合可靠的“法拉第笼”,既安全又经济。
(三)避雷针的做法
避雷针(避雷带)把雷电引向自身,然后通过引下线和接地装置把雷电流泄入大地,以此保护房子免遭雷击。所以避雷针和避雷带的制作非常重要,对于农村建筑因为体积不很庞大,可采用圆钢和焊接钢管自己制作,其直径应不小于下列数值:
针长1米以下:圆钢为12mm,钢管为20mm;
针长1～2米:圆钢为16mm;钢管为25mm。
(四)避雷针安装高度(避雷针的针尖到被保护物平面顶部垂直距离)
根据避雷针的工作原理可以知道,避雷针安装的越高,保护的范围越大,对三类建筑物(农村住宅均为三类建筑)来说其保护半径可按下图近似计算:
此时,保护半径与避雷针的高度比例关系是:R=h。所以避雷针的设置高度要根据建筑物的面积来计算。一般取2m。
(五)引下线
引下线要有足够的强度,耐腐蚀、耐热;不得用铝线做引下线。宜采用圆钢或扁钢,宜优先采用圆钢,圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48,其厚度不应小于4mm。若避雷针引下线利用建筑物结构柱内主筋,当该主筋直径大于或等于16mm时,则取其中两根钢筋通长焊接作为一组避雷引下线;当该主筋直径小于16时,则取其中四根钢筋通长焊接作为一组避雷引下线。
(六)接地装置
1.接地装置必须小于10欧姆,保护易燃物或者电气设备最好小于4欧姆。
2.室外接地装置方式。(1)镀锌扁铁埋地水平组成地网,埋地不小于1米;(2)人工接地模块埋地,埋地不小于0.5米;(3)2.5米镀锌钢钎垂直打入地下,多根时,相互间距必须大于5米;(4)2.5米镀锌钢钎加镀锌扁铁网。
埋于土壤中接地体,宜采用角钢、钢管或圆钢;埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm;扁钢截面不应小于100mm2,其厚度不应小于4mm;角钢厚度不应小于4mm;钢管壁厚不应小于3.5mm。
(七)注意事项
根据避雷针的工作原理我们不难了解,如果避雷针安装不合理,或发生什么故障,不仅保护不了建筑物反而会主动引来雷击,带来更大的雷击灾害。所以安装了避雷针也并非万无一失,要注意及时维护,特别注意保持避雷针的良好导电性。当避雷针出现锈蚀或引下线断裂,断口或锈蚀部分以上的一段就成为一个隔离的导电系统,当云中有电荷时,这隔出的部分上部感应出与云中电异号的电荷,而下部感应出与云中电同号的电荷,如果上部和云中电起放电作用时,强大的放电电流只能通过建筑物放出大量热量,于是引起雷击。这样不但不能避雷,反而还招来雷祸,所以要及时更新和维护。
参考文献
[1]建筑结构设计规范[S].中国建筑工业出版社,2008.
[2]中华人民共和国机械工业部.建筑物防雷设计规范(GB50057-94)[S].1994.