浅谈多层建筑中暗敷\明敷接闪带

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摘要：本文通过案例说明暗敷、明敷接闪带在防雷中各自存在的问题，对比分析其优缺点，提出提前放电避雷针与暗敷接闪带组合的方式来防直接雷击，探讨暗敷接闪带的安装、敷设要求，以及接闪带与提前放电避雷针之间的连接等。对新建多层建筑具有一定的指导意义。

关键词：提前放电避雷针 暗敷

中图分类号：TU208文献标识码： A

引言：

随着经济的不断发展，在城镇的建设中，人们不断追求建筑物的美观，以及出于施工方便等方面的考虑，产生了既能防雷又不破坏建筑物的美观――暗敷避雷装置。但从建筑物遭受雷击的近几年来看，因安装暗敷接闪带而发生雷击损坏建筑物的现象屡次发生，对此需要我们去考证。

1 明敷接闪带存在问题和原因分析

案例1：2002年6月1日傍晚7点，重点文物保护单位――河南博物院主展馆西北角一顶端装饰角被雷击掉，该处出现一明显缺口，3块各重10公斤左右的水泥块直落展厅，几百平方米玻璃、自动控制和监视设备等严重毁坏，直接财产损失在100万元以上，所幸博物院所收藏的文物没有受到损伤。

案例2：2008年6月23日下午3点，位于上海市松江区中山东路上的平西小区180余户居民中有30余户家中电器遭雷击受损，造成DVD、电视机、电脑等家电毁坏。

原因分析：河南博物院主展馆虽然有防直击雷装置，采用明敷接闪带的方式，但顶端装饰角没有在避雷装置的保护范围之内，故装饰角受到雷击破坏。现在很多施工单位为了施工方便，明敷安装时未能考虑到保护建筑物的安全距离，例如有些住宅的屋面女儿墙的拐角处特别宽，施工时仍然把接闪带安装在中间，从接闪带的理论分析上来，未能保护到墙角的全部，这样就给以后带来了安全隐患。案例二原因分析：住宅楼同样是采用明敷接闪带的方式，但接闪带暴露在外，日积月累，随着雨水不断的腐蚀等种种原因，接闪带出现生锈，严重会出现断裂现象，导致防御雷电性能衰退。

2 暗敷接闪带存在问题和原因分析

案例3：2005年5月，秦皇岛疗养院被雷电击中，疗养院是一个五层的宾馆， 屋顶暗装接闪带，闪电击中拐角外侧水泥，造成混凝土崩裂。从损坏情况看，闪电击落直径在30cm不规则水泥块，周边20m内散落不等大小水泥块。幸运的是无人员及其他财产损失。

案例4：1996年6月27日某小学楼顶暗敷接闪带接闪时，天花被击穿一个洞造成漏水，钢筋外露。但内部电器如灯管、风扇、电视机等却完好无损。

采用暗装接闪带存在的缺陷：接闪灵敏度低，且接闪带接闪时，无论雷电流是小是大，都会导致雷击点处的屋面表层及接闪带周围和覆盖层混凝土的崩裂、此处对应的防水层和保温层受到破坏，脱落混凝土块自高空坠落却可能造成更大的危险或事故。所以暗敷时，屋角、屋檐等易受雷击的部位难以完全保护、施工质量难以保证、性能难以检测、设施维护困难。

3 暗敷、明敷接闪带性能对比

由案例3和案例4可见暗敷接闪带对防范直接雷击有一定的作用，在一定程度上可以和明敷接闪带相媲美；暗敷接闪带在建筑物美观、施工方便等方面优于明敷接闪带；由于暗敷设的接闪带是埋在混凝土里，所以其耐腐蚀性能优于明敷设；不足之处是雷击所崩裂出来的混凝土将有很大的几率砸中行人以及周边的设施，从而使周边人员生命财产遭受到威胁；暗敷接闪带在防雷电感应和防止雷电绕击等领域功能等同于明敷接闪带[1] [2]。考虑各自的优缺点，提出提前放电避雷针与暗敷接闪带相组合的方式来防直接雷击，即在建筑物易受雷击部位[3]（参考GB50057-2010附录B），安装提前放电避雷针，与暗敷接闪带和引下线可靠焊接。从大部分的雷灾事故来看，暗敷接闪带雷灾事故都是发生在建筑物雷击率最高部分，所以只要解决这些雷击率高的部分的接闪，那么暗敷接闪带仍是可行的。这样做，建筑物接闪时，它是通过提前放电避雷针来接闪，给雷电流提供了最容易入地的通道，解决了雷电要击穿混凝土层接闪而导致混凝土的炸裂，也可继续保持暗敷接闪带的优势：耐腐蚀、不影响美观。就腐蚀维护来说，维护几根避雷针比维护整个屋面的接闪带较容易得多。

4对策

4.1 提前放电避雷针

工作原理：提前放电避雷针主要由激发器从自然界的电场中吸收并贮存能量，避雷针针尖与大地有良好的电气连接，处于等电位状态。每当雷闪发生前，电场强度会迅猛增大，激发器与针尖之间的电位差，大致相当于雷云与大地之间的电位，它们之间的电压降迅速增加会造成尖端打火，并使尖端周围的空气离子化，形成尖端放电现象，从而产生一个早期的上升先导去引导，改变雷云的向下先导的走向，将落雷点精确的引到自身上来并迅速、安全地将雷电泄放到大地，避免了传统避雷针的“绕击”和“侧击”现象。

图4.1 提前放电避雷针实物图及原理图

安装要求：

1．按被保护建筑物的面积、高度、所在地雷暴日及地理环境校正系数、建筑物使用性质等选择避雷针，并确定避雷针立杆高度。

2．提前放电避雷针安装时各部件间要连接可靠，安装完成后，各连接处或金属表面涂镀层有损伤处，应做好防锈处理。

3．避雷针应通过引下线与女儿墙上的接闪带或地网连接，要求接地电阻值≤10Ω。在土壤电阻率高的地区，可适当放宽对接地电阻的要求。

4．避雷针投入使用后，每年雷雨季节前应进行检查：各连接部位的连接是否牢固，引下线与接地系统连接是否可靠。

4.2 暗敷接闪带

规格要求：暗敷接闪带材料规格应稍微偏大一点，建议采用比明敷设时大一号的圆钢。另外在暗敷接闪带各直角转弯等处特别要采取钝角“软连接”处理，防止雷电流电动力造成破坏。

暗敷接闪带的埋设方面的要求是比较高的，业内对暗敷接闪带的敷设要求有默认规定。《防雷》2003年第4期刊载的《建筑物女儿墙暗式接闪带敷设技术研究》一文提出：“专设暗敷接闪带与其下压顶钢筋绑扎或焊接一起，暗敷厚度≤20mm，暗敷接闪带除不能埋设太深之外，也不能埋设太浅，其理由有：1、容易腐蚀。2、遭受雷击后暗敷接闪带容易与混凝士脱开[4]。

国家规范GB50601-2010《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》第6.1.2.4中规定：“固定接闪导线的固定支架应固定可靠，每个固定支架能承受49N的垂直拉力”。可见，目前的规范只对明敷接闪带的安装规定了支持件的间距和承受垂直拉力的要求，而对暗敷接闪带尚无安装标准。

设一屋角暗敷接闪带截收了一次l00kA的雷电流，暗敷接闪带的固定点离屋角的距离为0．1米，试计算离雷击点的距离为0．1米处的混凝土厚度要达到多厚时才能承受暗敷接闪带所施加的剪切力。

由线电流的磁场计算公式

和有限长载流导线L受到的磁力公式

以及使混凝土不发生剪切破坏的条件公式可得：

其中：为剪切力，为剪切面的面积，，为埋深，为微分元。

，混凝土的容许拉应力，塑性材料的容许剪切应力

解得只有当混凝土的厚度h大于6.25mm时，混凝土才能够承受所施加的剪切力而不产生破坏。若暗敷接闪带的固定点离屋角的距离更远或者固定点之间的距离更远时，相应地暗敷接闪带要埋的更深，但暗敷接闪带的埋深要小于20mm。

4.3 组合安装

4.3.1 避雷针与引下线的连接

图4.2 提起放电避雷针安装位置

提前放电避雷针在女儿墙（或建筑物）上的高度和位置应该符合该针能保护到建筑物最外角，即针的保护范围 应不小于针与外角点的距离L。

当避雷针与引下线的连接应采用焊接（双面焊），当焊接有困难时，可采用螺栓连接，但接触面最好采用热镀锌或垫硬铅垫。当避雷针与引下线的连接为扁钢搭接时，焊接长度为最少为扁钢宽度的2倍；当为圆钢搭接或圆钢和扁钢的搭架时，焊接长度最少为圆钢直径的6倍，可参照图集99D501-12-26施工。

4.3.2 避雷针与暗敷接闪带的连接

表4.1 设备材料表

编号 名称 型号及规格 单位 数量 备注

1 提前放电避雷针 由工程设计决定 跟 1

2 加劲肋 -100506 块 3

3 底板 -1201206 块 1

4 底板铁脚 L=290 个 1

5 接闪带 由工程设计决定 米

6 引下线 -254或柱筋 米 暗敷

7 支架 -254L=200 跟

8 接地端子板 由工程设计决定 个

图4.3 提起放电避雷针立面、1-1剖面及提前放电避雷针底部做法

图4.4 预制块内钢板做法

图4.5 提起放电避雷针与引下线和暗敷接闪带的安装

当引下线和接闪带采用的是圆钢时，接闪带、引下线和底板之间的焊接长度最少为圆钢直径的6倍，接闪带埋深。屋面暗装接闪带可参照99D501-12-9做法。

5结束语

暗敷接闪带和提前放电避雷针之间的组合安装，对多层建筑物防直接雷击是一种很好的形式，由于提前放电避雷针在国内还不成熟，还没有把此避雷针纳入规范之中，在工程的应用中应考虑前期的投入成本，应该权衡考虑，这需要我们进一步去研究。

6参考文献

[1] 刘伟平．明暗敷避雷装置性能对比分析[J]，现代农业科技，2011(1).

[2] 蔺忠淑，谢绍宁，袁德福．避雷短针与暗敷接闪带组合探讨[J]，大科技`科技天地2010(12).

[3] 中华人民共和国住房和城乡建设部．GB50057―2010建筑物防雷设计规范[S1]．北京：中国计划出版社2010.

[4] 朱奎荣．简析暗敷接闪带[J]，第七届中国国际防雷论坛论文摘编，2008,342-343.