浅析如何进行建筑工程中防雷接地设计

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【摘 要】随着我国城市化进程的加快，建筑业得到前所未有的发展，人们对建筑物防雷接地设计提出更高的质量要求，逐步向智能化、人性化等方向发展，因此，对建筑物进行合理的防雷接地设计具有十分重要的现实意义。

【关键词】建筑结构；预埋管；防雷接地

1、建筑物防雷接地设计要点

1.1 防止直击雷的设计

为了避免建筑物受直击雷的伤害可设置接闪器，其避雷的形式主要有接闪杆、接闪带和接闪网三种，在现代的高层建筑物设计，为了达到良好的视觉效果，通常不设置避雷针，而是在结构中应用避雷带和避雷网进行防雷。因此，在进行建筑物设计时根据实际需要选择适当的接闪器装置，其材料必须具有良好的机械强度、耐腐蚀性、足够的热稳定性，以满足高温高热的雷电流的破坏。在建筑物进行防直击雷设计时，也可利用钢筋混凝土基础内的钢筋作为接地装置，若没有钢筋混凝土地梁的建筑物，可在槽坑外沿设置镀锌扁钢进行防止直击雷。

1.2 防止侧雷击的设计

防止侧雷击可采用钢构架和钢筋混凝土的钢筋互相连接进行防雷设计、30m以上外墙上的栏杆，门窗等较大的金属物应设计和防雷装置相连。对于竖直敷设的金属管道以及金属物顶端和底端都应设计成与防雷装置相连接；有的建筑物中没有组合柱和圈梁，设计时每隔3层在外墙内敷设一圈镀锌圆钢做均压环，对于有组合柱和圈梁的建筑物的设计，可以利用圈梁的钢筋做均压环。同时，建筑物内的各种竖向金属管道每隔3层都应与均压环进行一次连接，均压环应和防雷装置的引下线进行连接。

1.3 防雷电感应和雷电波侵入的设计

在进行防雷电感应和雷电波侵入的设计时，可利用建筑物内的设备外壳，管道，构架等与防雷接地装置或者电气设备的保护接地装置相连。对于较长的金属物，如平行敷设的管道、构架等净距离大于10cm时，应采用金属线跨接，当跨接点的间距不应大于30m，交叉净距离小于10cm时，交叉处应跨接。若低压线路全线以电缆敷设的方式进行直接埋地引入，应在入户端处将电缆金属外皮或保护钢筋接至防雷接地装置上。对于通过架空线或护套电缆穿钢管直接埋地引入设计时，可采用长50m的电缆进户，并在电缆交接处安装好避雷器进行避雷设计，以免将雷电流引入地面，破坏建筑物或危害人身安全。

2、建筑结构中钢筋的防雷接地设计

建筑物是人们居住的主要场所，如何利用建筑结构本身的钢筋对建筑物进行防雷设计，保护人们的生命、财产安全，是目前建筑物防雷接地设计中重要的课题。

2.1 屋面结构中钢筋防雷接地设计

随着人们生活水平的提高，对建筑结构设计提出更高的功能要求，新材料、新工艺、新技术在屋面结构防雷接地设计得到广泛的应用，而以前的平屋面及坡屋面形式已不能满足现代人们对建筑艺术的追求，在屋顶外沿和突出部位等易受雷击的地方进行避雷设计是必要的，利用屋面结构中的钢筋进行防雷接地是避雷设计中的一个重要部分。

为了使屋面具有良好的防水抗裂性能，其结构通常为现浇钢筋混凝土结构，钢筋具有可导电的性能，且结构中板面钢筋与梁钢筋配置较密，相互连接成通路。同样对于突出屋面的其他结构也可通过钢筋混凝土结构与下层进行连接形成通路。因此，在进行屋面防雷接地设计时，可充分利用建筑本身的钢筋作为接闪器，使建筑物内形成电气通路，达到防雷接地的设计要求。

对于屋面上单支避雷针的保护范围可按60°保护角进行确定。防直击雷接地装置的冲击接地电阻不宜大于30Ω，并保持与电气设备接地装置及埋地金属管道相连。

2.2 混凝土柱、墙主筋防雷接地设计

目前，建筑主要以框架结构为主，其结构中都设有一定数量的钢筋混凝土柱，例如在砌体结构中的构造柱、在混凝土结构中的框架柱及剪力墙中的钢筋直径其构造柱的纵向钢筋最小应达到4φ12，而框架结构中框架柱配筋通常为Φ14以上螺纹钢筋。根据构造柱中钢筋的连接形式，避雷引下线的连接形式主要为搭接焊接，其搭接长度为圆钢直径的6倍，针对这一设计标准，不允许使用螺纹钢来代替圆钢作搭接钢筋。如果把引下线的主钢筋进行对头碰焊，在碰焊处按规范补焊搭接圆钢。

2.3 基础地梁防雷接地设计

基础地梁是建筑物防雷接地设计的最关键的部分，建筑物地基通常分为无筋扩展基础、扩展基础、柱下条形基础、筏形、箱形基础、桩基础以及复合地基。根据GB50057-2010规定，其接地装置应在地面50cm以下，防直击雷的人工接地体距建筑物出入口或人行道不应小于3m，当小于3m时水平接地体局部埋深不应小于1m或采取绝缘保护措施。

根据建筑物基础高度、地面下预埋管线高度及防冻防腐蚀深度来决定建筑物基础的埋深位置，一般大于50cm。对于柱下条形基础及筏形、箱形基础在基础底面设有肋梁，柱下独立基础及各种类型的桩基础均设有基础拉梁或承台梁，以上都可满足作为基础接地体装置的要求。

3、现代建筑物防雷接地设计应用

随着人们对建筑物防雷功能给要求的提高，设计人员进行防雷设计时，要对建筑物可能受到雷击的情况进行全面的考虑。雷电属于一种自然现象，并不规律可循，它可以在空中、地上及建筑物不同的面上等释放能量，也可能通过架空输电线路、各种金属管道等进行放电，为了避免遭受直击雷击，有沿金属管路、各种线路引入的雷电涌，还有空中传播的LEMP，因此对建筑物的防雷设计不能片面，应全面系统地对不同形式的雷电采用不同防止措施。如果不能用避雷针来防止侵入建筑物内的雷电涌和LEMP，将可能产生非常严重的后果。

现代建筑物的结构形式主要以钢结构和钢筋混凝土结构为主，一般体积较大，具有较强抗雷击能力，因此，在进行防雷设计时，要充分利用结构中钢筋构成的防雷系统，使建筑物发挥最优的防雷功能。对于易受雷击建筑物部位和建筑物使用的重要性可采用避雷网进行避雷设计，在屋面突出部分或通讯设施上可安装避雷针进行避雷；利用建筑物中的钢筋作为屋顶的引下线，并根据需要增加引下线的根数，对减少建筑物各层的反击电压和减少分支电流的电磁感应具有良好的防雷作用。

在建筑物中各层梁、板、柱内主筋通过焊出接头，使其与室内设备接地母线连接；利用四周圈式接地体和基础钢筋接地网，便于与引入建筑物的各种金属管道、电缆屏蔽层连接；为避免流经建筑物外墙柱内钢筋的雷电流产生的电磁感应，信息系统及各种电气线路应放置或敷设在建筑物内的中心部位处都可以进行避雷。在防雷设计时要充分利用防雷系统的要素与建筑物结构构成避雷网、带进行避雷，这样既降低建设投资，还具有良好的防雷效果。

现代建筑物具有层数高、结构复杂等特性，在进行防雷设计时可根据建筑物的实际情况划分为不同的防雷保护区，对于不同敏感度的空间及设备的敏感性确定合适的连接点。通常对于不同的防雷保护区雷电磁场衰减分部情况，确定不同性质设备的布设位置；合理布线并对进入不同保护区的电缆、线路在不同界面处选择不同特性的过压保护器，进行分流和限压。通过层层防设使侵入到信息系统防雷保护区的雷电干扰信号降到最低程度。

4、结束语

综上所述，通过对建筑结构中钢筋防雷接地的合理设计，有效避免了由于建筑物结构设计不合理所造成人身伤亡的事故，进而提高了建筑物结构的安全性能，对同类建筑物结构设计具有十分重要的参考价值。

参考文献

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[2]宋效峰.陆春萍.防雷保护技术在高层建筑中的应用[J].福建建材. 2008.

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