南安乡村委办公大楼防雷工程设计

摘要：本文通过对南安乡村委办公大楼遭受现场的实地勘察，结合其雷击环境及地理环境因素分析其遭受雷击的途径，制定综合的防雷思路。并通过综合的防雷改造，层层设防，将办公楼雷击隐患消除，在实践中证明了防雷措施只要科学的设计、施工，必能起到应有的防雷效果。

关键词：办公大楼防雷设计

中图分类号：S611文献标识码： A

1、引言

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。建筑物，特别是高层建筑物因为高度高，容易落雷，如果没有可靠的防雷系统， 极易对建筑及建筑内的设备造成损坏或火灾，对人员造成伤害。当前，预防的方法有“抗”和“泄”两种，而现阶段主要用“泄”的方法。防雷系统就是为了避免直 接雷击造成机械破坏、电磁力破坏或热效应损坏。

2、项目概况

南安乡村委办公大楼占地面积400平方米，南安乡村委办公大楼属办公场所，周边地势开阔，地处抚河边，容易成为雷击目标。且抚河边空气湿度大，水蒸气上升形成雷雨云，雷击发生的概率较高。

该办公大楼建于2008年，为4层钢筋混凝土结构建筑。大楼为长方形结构。大楼供电线路为架空引入，总配电室在一楼，为TN-S供电制式。进入三楼微机房的网络线路、程控电话信号线路、有线电视信号线路为架空直接引入。进出三楼机房的二路高频信号线路悬挂至屋面女儿墙，然后沿办公楼外墙敷设，在机房内通过闸刀切换。监控机房内视频线路、控制线路从办公大楼埋地引入监控室，电源线路为办公大楼一楼分配电箱直接引入。

3、按雷击风险评估确定雷电防护等级

随着城市现代化的不断发展，科学技术的不断进步，智能建筑迅猛发展，各类信息系统得到广泛应用，特别是超大规模集成电路的应用，极大的提高了工作效率。但是，这些电子设备普遍存在着绝缘强度低、过电压和过电流耐受能力差、对电磁干扰敏感等弱点，一旦建筑物受到直接雷击或其附近区域发生雷击，雷电过电压过电流和脉冲电磁会通过供电线、通信线、接收天线、金属管道和空间辐射等途径侵入建筑物内，威胁室内电子设备的正常工作和安全运行。如防护不当，这些雷害轻则使电子设备误动作，重则造成电子设备永久性损坏，严重时还可能造成人员伤亡。因此，根据项目的设施和建（构）筑物结构特性，并结合以上的各种雷电危害类型（人员生命损失、公共服务损失、文化遗产损失、经济价值损失），进行雷电风险评估尤为重要。

按照综合防雷概念及拟定的设计思路，对该大楼存在的雷击隐患进行逐一完善。首先通过《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94（2000版）和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004进行雷击风险评估，确定其建筑防雷类别和电子信息系统防雷等级。

南安乡村委办公大楼，高度18m，长度40m，宽度10m，据抚州市气象部门资料，抚州市年平均雷暴日为58.6天，最多年份达80余天，该地属高雷区。

3.1.1建筑物年预计雷击次数N1应按下式确定：

N1=k×Ng×Ae (次/年)

式中：N1---建筑物年预计雷击次数(次/年)；

k---校正系数;（因位于抚河边k取1.5）；

Ng---建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km2・a）]；

Ng =0.024×Td1.3

Td---年平均雷暴日（d/a）。抚州市年平均雷暴日为58.6天。

Ae---与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）；

L、W、H---分别为建筑物的长、宽、高（m）；

经计算，N1=k×Ng×Ae=0.117(次/年)

该办公大楼属第三类防雷建筑物。

3.1.2建筑物入户设施年预计雷击次数N2应按下式确定：

N2= Ng A′e= Ng （A′e 1+ A′e2）（次/年）

式中， Ng―建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/（km²・a）]

A′e 1―电源线缆入户设施的截收面积（km²）

A′e2―信号线缆入户设施的截收面积（km²）

① 对低压埋地源电缆：A′e 1=2×ds×L×10-6 =2×150×200×10-6 =0.06km²

② 对架空信号电缆：A′e 2 = 2×ds×L×10-6＝2×150×200×10-6＝0.06km²

入户设施年预计雷击次数：

N2= Ng *A′e= Ng （A′e1+ A′e 2）= 0.024×58.61.3×0.11= 0.525（次/年)

3.1.3此建筑物的预计雷击次数N的计算

N=N1+N2=0.117+0.525=0.642（次/年）

3.1.4办公楼可接受的最大年平均雷击次数Nc的计算

因直击雷和雷击电磁脉冲引起信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数（GB50343―2004录A）按下式确定：

Nc=5.8×10 ֿ1.5/C

式中：

Nc―直击雷和电磁脉冲引起信息系统设备损坏的可接受的最大年平均雷击次数。

C―各类因子。C=C1+C2+C3+C4+C5+C6

C1―信息系统所在建筑物材料结构因子，办公大楼为钢筋混凝土结构，C1取1.0。

C2―信息系统重要程度因子，为集成化的低电压设备、架空线缆 C2取1.0；

C3―信息系统设备耐冲击类型和抗冲击能力因子，本因子与设备的耐各种冲击的能力有关，与采用的等电位连接措施有关，与供电线缆，信号线屏蔽接地状况有关。本系统的设备耐冲击能力相当弱，C3取3.0。

C4―信息系统设备所在雷电防护区（LPZ）的因子，处于LPZ1区，C4取1.0。

C5―信息系统发生雷击事故的后果因子，本信息系统中断不会产生严重后果，C5取0.5。

C6―表示区域雷暴等级因子。C6取1.2。

由以上得C=C1+C2+C3+C4+C5+C6=7.7

代入公式：Nc=5.8×10 ֿ1.5/C

得：Nc=0.024；

3.1.5信息系统雷电电磁脉冲防护分级计算：

防雷装置拦截效率的计算公式：E=1- Nc/N

得：E=1-0.024/0.642=0.962

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）第4.2.4条，“当0.90＜E≤0.98时，定为B级”。该办公大楼信息系统雷电防护等级为B级。

4、外部防雷设计

4.1直击雷保护

根据《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94(2000年)版要求，需在建筑物天面增加设置避雷带，以满足直击雷防护的需要。

设计如下：

避雷带沿大楼女儿墙敷设。避雷带及其支撑采用Φ12镀锌圆钢；避雷带支撑杆采用“7”字型和“L”型，间距为1.0m。避雷带引下线利用建筑立柱内不少于二根≥φ8mm主钢筋作为引下线，引下线数量6根，沿建筑立柱分布。

4.2引下线

引下线为连接接闪器与接地装置的金属导体，作用为分流且把闪电电流传导至接地极泄放到大地。引下线宜采用圆钢或扁钢，优先采用Ф12mm圆钢。该大楼引下线利用结构柱内主筋上下通长通焊。引下线冲击接地电阻不大于4Ω，在地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地线中应安装防雷检测测试盒。

5、结论与讨论

通过对抚州汝水公园办公大楼遭受雷击现场的实地勘察，结合其雷击环境、地理环境因素分析其遭受雷击的途径进行防雷改造后，经抚州市防雷装置质量检测检验所检测合格。在2011年雷雨季节，该办公楼内设备运行良好，未出现设备因雷击击毁现象。由此可见，综合防雷技术在运用合理的情况下，必然能起到有效的防雷效果。

参考文献：

1、建筑物防雷设计规范GB50057-94（2000年版）；

2、建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004；

3、民用建筑电气设计规范(JGJ/T16-92 ) ；

4、《雷电电磁脉冲防护.第1部分:总则》IEC 61312-1-1995