民用建筑物防雷接地设计的探讨

摘要：雷电灾害作为最严重的自然灾害之一,对人们的生命和财产安全产生巨大的威胁。若防雷措施不完善，就会致使计算机系统、通讯系统等设施的损坏，甚至会损害人员的安全，因此，民用建筑物防雷接地设计非常重要。本文主要对民用建筑物防雷接地设计进行了探讨，分析了其具体的防雷措施。

关键词：民用建筑；防雷接地；设计

中图分类号： S611 文献标识码： A

引言

防雷是一个非常复杂的系统工程,而防雷接地设计则是防雷工程中最重要的一个环节,若没有合理的防雷接地设计,就不能有效地进行防雷。因此，我们要了解雷电防护主要设计依据以及雷电破坏的种类，并根据雷电破坏的种类进行具体的防护设计，从而保证建筑物的使用功能。

1、雷电防护主要设计依据

目前国内防雷设计主要参照的标准是:GB50057一2010 《建筑物防雷设计规范》；GB50343一2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》；JGJ16一2008《民用建筑物电气设计规范》；GB18802.1一2002《低压配电系统的电涌保护器。SPD、第一部分；《性能要求和试验方法》等。建筑物在防雷设计时应先仔细研读上述标准，才能做到有的放矢。对于设计中碰到的特殊类型的防雷设计，如大型体育场馆、超高层建筑、大型桥梁、珍贵古树木等还应参考国外标准。必要时还应对设计方案召开专家评审会，力求所设计的方案可靠有效。

2、雷电破坏的种类

2.1、直击雷

雷云中的电荷不断累积，当其对建筑物顶部的电场强度达到空气的击穿强度时，产生剧烈的放电现象称为直击雷。在放电过程中，电压峰值可达100Kv/m以上，具有极大的破坏力。如建筑物直接被雷电击中，雷电流就会在极短时间内流入地下，使地电位迅速抬高，造成反击事故，危害人员和设备安全。同时产生的强大电磁波，可在导线上感应出危险的高电压。在通过建筑物时会有明显的热效应和机械效应，继而对建筑物本身造成破坏。

2.2、雷电侵入波

建筑物以外的电源线路或通讯线路受雷云影响，感应出高电压或线路直接被雷电击中后，雷电波沿线路侵入建筑物内，对设备造成破坏。

2.3、雷电感应

雷云的频繁放电会产生强大的电磁场，它可在电源线路和通讯线路上感应出极高的脉冲电压，其峰值可高达50KV。

3、民用建筑的防雷接地设计分析

3.1、对于直击雷的防护设计

3.1.1、接闪器

现行的接闪器主要有接闪线、接闪网、接闪杆、金属屋面（在屋面上使用金属栏杆所做的接闪网）等。不同建筑物对于接闪器的设计要求也不同。根据规定，第一类防雷建筑物应设立单独的接闪杆，若设立的避雷措施为接闪网（线）还需对其进行架空，保证被保护区与放风管等高出屋面的物体均在接闪器的保护范围内；第二类建筑物接闪带的设置应综合考虑屋角、屋脊、屋檐、女儿墙等易受雷击的部位，并在屋面设置大小为10m×10m或12m×8m的网格；第三类建筑物建议采用设置在建筑物上的接闪网、接闪器或由二者组合而成的接闪器，接闪器应置于20m×20m或24m×16m的网格内。

3.2.2、引下线设计

引下线可利用建筑物四周结构柱内的主钢筋，可按建筑物跨度设计，但平均间距需满足规范要求。在实际设计时有几个地方需要注意:

（1）引下线的设置需尽量避开主出入口等人员密集的场所；

（2）由于引下线还起到电磁屏蔽的作用，因此在设计时若受跨度影响，应做到易多、不易少，不然距外墙近的电子设备会受到电磁干扰而损坏。

2.2.3、接地装置的设计

接地装置位于地下一定深度之处，它的作用是使雷电流顺利流散到大地中去。利用建筑物的基础作接地装置，具有经济、美观和有利于雷电流场流散以及不必维护和寿命长等优点。由于现在建筑物大部分均是采用人工挖孔柱基础，条件符合《规范》3.3.5条第二款，混凝土内基础也能满足利用钢筋混凝土作为自然基础接地体的要求，因此建议推广使用。利用柱基础作接地体时，对建筑物地梁的处理是很重要的一个环节。地梁内的主筋要和柱基础主筋连接起来，并要把各段地梁的钢筋连成一个环路，这样才能将各个基础连成一个联合接地体，而且地梁的钢筋形成一个很好的水平地环，综合成一个完整的接地系统，其接地电阻≤4Ω。现代高层建筑对于接地电阻值有较高的要求，一般情况下＜1Ω，若建筑地区的土壤电阻率较高，需采用多根线外引接地装置、换土、将接地体进行更深层次埋藏的方法进行改善，在连接引下线和接地体时，接地线应与接地体的水平界面相同K接地形式具体可以分为TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统、IT系统、TT系统，在实际操作中，以TN-C-S、TN-S两种系统使用最为广泛.

3.2、侧击雷的防护设计

当建筑物高度超过其滚球半径hr时，建筑物超出hr及以上部分应采取下列防侧击雷和等电位措施。例如，高90米的井塔，比其滚球半径60米要高，所以需做防侧击雷保护，实践中采取以下措施防侧击雷：

（1）将建筑物内梁、柱、墙，基础的主钢筋互相连接；

（2）将60米及以上部分，墙上的栏杆，金属门窗等比较大的金属物直接或者通过金属门窗埋铁与防雷引下接地装置相连；

（3）在建筑物标高60米的外墙上，设置若干与引下线相连的接地端子板，然后用扁钢相连组成防侧击雷的均压环。（见图1）

图1

3.3、雷电波入侵防护设计

（1）低压线路可采用两种方式引入，根据线路引入方式的不同，防范雷电波入侵的方式也不同。如果低压线是从地下进入到建筑物内的，可以采取直接在电缆入户时做防雷处理，具体的办法就是在电缆的入户端直接将其接到该建筑物的防雷装置上；当然，电缆还可以从空中引入打建筑物内，这样的方式处理起来就麻烦一些，需要做换接电缆的处理，将电缆换接为五十兆的电缆入户。当然，在两个电缆处理的地方需要做防雷处理，同样电缆上的金属物体应该与防雷装置连接在一起。

（2）如果建筑物有架空或者埋地的金属管道引入，在引入处需要做必要的防雷处理。建筑屋内的用电设备都应该在接闪器的保护范围内。

3.4、雷电感应防护设计

①第一种办法，也是最有效办法，就是将被保护的建筑物内所有的金属设备及金属装置都进行接地处理。这个时候就需要将建筑内所有和金属有关的设备接到设计师设计的防雷装置的保护接地装置上。

②第二就是要从建筑物内的管道考虑，建筑物内相邻的两个长金属物如果间距小于一百毫米时，就需要进行防雷电感应处理，使用金属线跨接。

4、防雷设计和施工的配合

防雷设计有其特殊性，很多时候设计做得较合理，但效果却不好。这是因为防雷措施在很多方面都是和土建施工紧密结合在一起的，尤其是引下线和接地体部分。如果施工过程不到位，是很难达到设计效果的。

在施工中常见的问题有:

(1)现代建筑结构复杂，常存在结构转换层。施工中没有注意到，造成上部主筋和下部主筋错接；

(2)引下线在跨越伸缩缝时没有补偿，可能会造成断裂；

(3)认为屋面避雷带影响美观，擅自移位或不满足设计要求的，可用其它材料代替；

(4)没有从接地体中做出引出线，造成后期进户管线无法接地；

(5)幕墙与建筑主体防雷系统的连接点不满足要求。

这就需要设计人员经常到现场指导施工，把设计和现场施工紧密结合起来，使防雷效果最终达到预期的目标。

结语

总而言之，为了在最大程度减轻雷击所带来的损失，相关的防雷设计与施工的人员必须依据规章制度进行设计施工，确保每个环节的质量，同时积极借鉴新技术，使建筑物的防雷接地设计能最有效的发挥对建筑物的保护作用。

参考文献：

[1]王文君. 关于几个民用建筑物防雷接地问题的探讨[J]. 晋城职业技术学院学报,2011,03:53-54.

[2]林经春,曲宏辉. 城市建筑物防雷设计研究[J]. 气象与环境科学,2012,S1:109-112.