浅谈一般建筑物的防雷设计

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第32卷第15期　　　　　　　　　　V ol. 32N o. 15山西建筑　　　　　　　　　　　　　　　　　　2006年8月Aug. 　2006SHANXI 　ARCHITECT URE

文章编号:100926825(2006) 1520040203

浅谈一般建筑物的防雷设计

杨彩芳

摘　要:介绍了防雷设计的原则, 从接闪器的选择和布置、引下线的布置、均压等电位联结、接地方式的布置等方面探讨

了一般建筑物的防雷设计, 以保证建筑物的安全。关键词:防雷设计, 接闪器, 接地方式, 建筑物中图分类号:TU972. 8文献标识码:A

　　随着人们生活水平的日益提高, 智能建筑中的信息传送和交

流更加频繁。建筑物内的计算机、通信设备和自动控制系统, 由于其灵敏度高、耐压值低等原因而容易受到感应雷电的侵袭。微电子设备一旦遭受雷电的浪涌过压和操作过电压等侵袭时, 将受其干扰的同时遭遇破坏的几率也就会大大增加, 其后果可能会使整个系统的运行瘫痪和损坏, 严重时还可造成巨大的经济损失甚至人身伤害。因此保护建筑物及建筑物内部的人员、设备不受雷电损害的根本办法是保证建筑物具有一套完善的防雷设施。而一套完善的防雷设施必须包含接闪、分流、屏蔽、均压、接地和布线这六项技术要素。因此, 下面首先介绍防雷设计的原则, 然后考虑, 以表达出商品的价值, 并产生强烈的广告效应, 客。3) 服务性。、送、修理配换、住宿餐饮) 。为顾客提供观赏、休息、、、的活动项目, 以适应现代都市中顾客消费心理的新变化。5) 文化性。既是商业营销活动开展的空间, 也是大众文化传播的场所, 进行任何意义上的商业营销活动, 均能表现出一种独特的商业文化特色, 也正是这种商业文化特色形成了现代都市文化的一道独特的风景线。

再从接闪、分流、屏蔽、均压、接地和布线这六项技术要素方面对防雷设计进行探讨。

1　防雷设计的原则

现在, 对于所要设计的工程项目是否需要设置防雷装置, 应该根据本地区的年平均雷暴日和建筑物的长、宽、高的几何形状等因素综合考虑, 其计算公式如下:

(1) N =0. 015nk (L +5h ) (b +5h ) 10-b

其中, N 为年计算雷击次数, 当N ≥0. 01时, 建筑物应划为工; n , 根据当地气象台; L ; b 为建筑物的宽,m ; , 这里蕴含着无穷无。随着现代商业空间由经济主导型向着生活环境主导型的过渡, 人们期望能在精神方面获得更高层次的享受。因此, 现代商业环境除了满足顾客日益增长的物资需求外, 在审美、艺术和精神上更需要有鲜明的个性和特点。4) 设计者需要不断更新观念, 以超前的眼光和设计理念来引导现代城市商业环境的最新潮流。

商业环境设计的总体趋势是向着多元化的方向发展。环境格调的高低雅俗, 不仅体现出设计师的审美情趣, 也成为商业文化及城市文化内涵与精神品位的重要反映。作为市场经济大潮中的中国设计师来说, 理应提高自身专业素质和艺术修养, 不仅要从商业环境设计意识方面去探索与思考, 还必须从整个商业文化品位的高度去考虑问题, 这样才能成为现代城市商业文化与空间环境的自觉塑造者。参考文献:

[1]刘光觉. 现代建筑理论[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.

16217.

[2]来增祥. 室内设计原理[M].北京:中国建筑工业出版社,2000. 23224.

[3]高祥生, 过伟敏. 室内设计师手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2001. 48249.

[4]万秀敏. 室内空间和环境设计[J].山西建筑,2004,30(8) :627.

3　商业建筑室内设计的特征

正由于现代城市商业环境具有这样一些功能特征, 故其室内设计的特征主要表现在以下几方面:

1) 应以人———顾客的消费需求为中心展开设计, 以功能性为原则, 在设计中除需妥善的处理好建筑内外空间环境的比例、尺度与组合外, 还需考虑商业活动的时代特征及顾客的购物心理与行为; 根据不同的商业环境合理进行功能布局、流线安排、空间组合、界面处理, 搭配商业环境的色彩, 合理组织使用材料, 解决好室内通风、采光、照明等技术问题, 以适应现代商业环境功能上的各种需求。这个特征是在设计中首先必须把握的。2) 现代商业环境的功能是处于多样化的进程中, 因而需要注意对设计趋势的引导。3) 应努力追求有个性、特色及文化意蕴的商业环境的塑造, 并将其作为设计的最终目标。如何能够在其中找到符合人们

R esearch on indoor environmental space design of commercial buildings

DING H ong 2yan

Abstract :From five aspects :humanization,totalization ,standardization ,pers onalization and m odernization the changes of environmental space of commer 2cial buildings are introduced. According to the functional characteristics of indoor environment of commercial buildings interior design is introduced in or 2der to create pleasurable living environment.

K ey w ords :commercial building ,interior environmental ,space design

收稿日期:2006202208

作者简介:杨彩芳(19752) , 女, 助工, 中南大学土建学院, 湖南长沙　410075

h 为建筑物的高,m ; k 为校正系数, 在一般情况下取1, 在下列情

况下取1. 5～2。

1) 位于旷野孤立的建筑物或金属屋面的砖木结构建筑物;2) 位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处, 地下水露头处, 土山顶部, 山谷风口等处的建筑物, 以及特别潮湿的建筑物; 3) 建筑群中高于旷野的建筑物。

经过上述公式计算, 当N ≥0. 01时, 应考虑设计防雷装置。

屋防雷装置相连的等电位联结板。在《建筑物防雷设计规范》中

的第6. 1. 4条就明确规定:在工程设计阶段不知道信息系统的规模和具体位置的情况下, 若预计将来会有信息系统时, 应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地等与防雷装置组成一个共用接地系统, 并应在一些适当的地方预埋等电位联结板。

5　合理的屏蔽措施

建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的防护。雷电的电磁辐射可以影响到1km 以外的微电子设备, 沿电气线路传播雷电波的影响更强更远。所以不论是本建筑物遭到雷击, 还是远处的建筑物或空中发生雷击, 都会产生雷电电磁脉冲损坏建筑物。因此, 对有大量重要微电子设备的房间要采取屏蔽措施, 使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳———屏蔽体本身有关, 还与微电子设备的电源线和信号线接口处的防过电压、等电位联结和接地等措施有关。

2　接闪器的选择和布置

接闪器应由下列的一种或多种组成:1) 独立避雷针;2) 架空

避雷线或架空避雷网;3) 直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。对于第一类防雷建筑物应采取装设独立避雷针或架空避雷线(网) 的防雷措施, 避雷针的保护范围应采取滚球法来计算确定。对于第二、三类防雷建筑物直接装设避雷带(网) 即可达到防直击雷要求。

独立避雷针适用于保护较低矮的库房和厂房, 特别适用于那些要求防雷导线与建筑物内各种金属及管线隔离的场合。过去曾用保护角表示避雷针的保护范围, 保护角的做法忽略了雷击距离对避雷针保护范围的影响。在一定雷击距离时的避雷针高度不同, 其保护角度是不同的。较低避雷针的保护角较大, 高架避雷针的保护角较小。按滚球法计算避雷针的保护范围时, 可以明显地发现这个问题。建筑物上设置长针结构的避雷针不美观, 消耗钢材较多, 增加建筑物造价。

就有较好的防雷性能, , 是解决不了内部防雷的避雷带、网是为了保护建筑物的表层不被击坏。对屋顶上部的机电设备和出气管等应做短针、避雷带或避雷网对其进行保护。

在设计中还应注意避雷网的重要性, 建筑物防雷设施中的避雷网格是指在建筑物的天面, 用导体联结成一个网状的雷电保护装置。《建筑物防雷设计规范》规定, 第一类防雷建筑物的网格不大于5m ×5m 或6m ×4m ; 第二类防雷建筑物的网格不大于10m ×10m 或12m ×8m ; 第三类防雷建筑物的网格不大于20m ×20m 或24m ×16m 。当该建筑物内具有较多的弱电子设备时, 为了达到最大的电磁屏蔽目的, 建筑物天面上的避雷网格应按小于5m ×5m 布设, 当然天面上安装的避雷网格越小越好。

6　接地方式的选择和布置

接地装置的优劣不仅与接地电阻值有关, 还与接地方式有

关。[1]。周圈式接地的冲, , , 。所以, 。

, 有条件的应利用建筑物的基础(高层建筑物的桩基础、箱形基础等) 作接地装置, 这些基础连成的接地网有较大的电容, 其冲击阻抗是很小的。规范中规定利用建筑物基础钢筋作接地装置的条件是以硅酸盐为基料的水泥和周围土壤的含水率不低于4%。其含水率达不到4%的地区, 则应该补做接地装置。有的地区水位虽高, 但基础包裹在防水层(如油毡) 内, 这样的基础也不能作为接地装置。

为了防止雷击电压对微电子设备产生反击, 要求建筑物的防雷地与其他接地专用接地体之间必须保持足够的距离, 但是在工程设计中根本无法做到满足安全距离的要求, 即使是当时设计符合要求, 但是随着社会的发展、建筑物的增加, 这样的安全距离还是无法满足要求。并且独立接地系统存在许多缺陷, 因为独立接地系统根本无法真正实现与其他接地系统的安全隔离作用, 此外从独立接地体到设备之间连接线的阻抗过大, 经计算, 一根长度为30m , 截面积为25mm 2的铜导线, 频率为1MH z 时, 其阻抗约为346Ω。设置共用接地, 即建筑物防雷接地、通信系统的直流接地、计算机网络的逻辑接地与电源的工作接地、安全接地等共用一个接地装置[3]。在防雷设计和施工时, 在建筑物各楼层设备安装位置设置接地预留端子或接地地板, 进行总等电位联结和局部等电位联结。

3　引下线的布置

《建筑物防雷设计规范》规定第一类、第二类、第三类防雷建筑物的引下线间距不大于12m ,18m ,25m 。雷电流通过引下线入地, 当引下线数量较多且间距较小时, 雷电流在局部区域分布也较均匀, 引下线上电压降减小, 反击危险也相应减小。从法拉第笼的观点看, 网格尺寸和引下线间距越小, 对雷电感应的屏蔽越好, 局部区域电位分布较均匀。当该建筑物内具有较多的弱电子设备时(智能大厦) , 按照建筑物的柱距(一般均为6m ) , 沿建筑物的外围, 每隔6m 处设置引下线, 每层圈梁钢筋(均压环) 与所有引下线焊接, 这样, 建筑物天面上的避雷网格、引下线、基础接地体三者就可形成一个效果良好的法拉第笼。此外, 引下线与各楼层的等电位联结母线相联, 可减少室内金属物体间的电位差, 避免发生反击。

7　合理布线

为达到防雷的目的, 建筑物内非防雷系统的各种电气线路宜采用铁管穿线, 因为铁管的屏蔽效果最好, 防止反击事故的能力强, 适用于各种建筑结构。垂直敷设的金属管线和金属槽敷线的干线宜集中于建筑物的中心部位, 如电梯井的侧旁等部位。穿线铁管和线槽都应与各楼层的等电位联结板和接地母线相联结, 以达到良好的屏蔽效果。进线与建筑物防雷有着密切的关系, 在雷害事故中有一半的事故是经进线传入室内的。所以, 进线保护是建筑物防雷的重要组成部分。

总之, 除严格执行现行国家规范外, 建筑物防雷设计还应着

4　均压和等电位联结

为保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压, 应使建筑物的地面、各金属管线、墙板等同处于一个电位。为此, 在防雷电气设计时, 应在建筑物各楼层的适当位置预留与房

・结构・抗震・

文章编号:100926825(2006) 1520042202

钢管混凝土结构的发展与研究综述

尉　龙　曹敬晓　石新伟

摘　要:根据钢管混凝土的研究, 论述了钢管混凝土结构的发展状况、钢管混凝土构件的受力性能及其有关计算理论, 并

探讨了钢管混凝土有待深入研究的问题。关键词:钢管混凝土, 承载能力, 受力性能中图分类号:TU392. 3文献标识码:A

引言

钢管混凝土(concrete 2flied steel tube ) 是指在钢管中填充混凝

土而形成的构件, 按截面形式的不同, 可以分为圆钢管混凝土, 方形、矩形和多边形截面钢管混凝土等, 其中圆形截面和矩形截面钢管混凝土结构应用较为广泛。钢管混凝土利用钢管和混凝土两种材料在受力过程中的相互作用, 即钢管对其核心混凝土的约束作用, 使混凝土处于复杂的应力状态之下, 不但提高了混凝土的抗压强度, 而且还使其塑性和韧性性能得到改善。混凝土塑性、韧性的改善使本属于脆性的材料转变为塑性材料, 而且避免和延缓钢管过早地发生局部屈曲, 度, 又节省了材料, 降低了造价。

总之, 弥补两种材料各自的缺点。

土) 已列为国家科技成果重点推广项目, 为进一步在实际工程中推广应用钢管混凝土创造了条件。

随着我国钢管混凝土结构的科学研究和工程应用取得的令人瞩目的成就, 一些钢管混凝土结构的设计规程也相继颁布实施, 其中包括:国家建筑材料局JC J 01289, 中国工程建设标准化协会CECS 28∶90(1992) [1], 原能源部电力规划局D LG J 291, 国家经济贸易委员D L 5085/T 21999, 中国人民解放总后勤部G JB414222000(2001) 。、的意义[3]

1　钢管混凝土的发展

在我国, 最早开展对钢管混凝土基本理论研究的是中国科学

院哈尔滨土木建筑研究所[2]。此后, 国内的哈尔滨建筑大学、中国科学研究院、北京地下铁道工程局及电力工业部电力研究所等单位都先后对基本构件的设计方法、节点构造和施工技术等开展了比较系统的研究, 取得了可喜的成果。这些成果已在圆形钢管混凝土柱的研究中领先于国际水平, 并大致形成三个理论体系, 集中反映在蒋家奋和汤关祚编写的《三向应力混凝土》、蔡绍怀编著的《钢管混凝土结构的计算与应用》和钟善桐编著的《钢管混凝土结构》这三本书中。目前, 钢—混凝土组合结构(含钢管混凝重考虑接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、接地效果和综合布线等重要因素。建筑物防雷是一个系统工程, 只有按防雷规程整体地做好各项防雷要素的配合, 才能发挥良好的防雷作用。参考文献:

[1]杨少杰. 雷达站建筑物主体结构及接地技术研究[J].广东气

组成钢管混凝土的钢管和混凝土在受力过程中的相互作用是形成钢管混凝土具有一系列优越的力学性能的关键。也正是由于对这种相互作用的研究出发点不同, 形成了不同的研究方法, 其区别在于如何估算钢管和混凝土之间相互约束而产生的“效应”。这种效应的存在, 形成了钢管混凝土构件的固有特性, 从而导致了其力学性能的复杂性。1993年, 钟善桐教授总结、归纳并提出了“钢管混凝土统一理论”, 其含义是:把钢管混凝土视为统一体, 一种新的组合材料, 用组合性能指标计算其承载力和变形。它的性能变化是随着材料的物理参数、构件的几何参数、截面型式和应力状态的改变而改变, 这一变化是连续的、相关的、统一的。

2. 2　钢管混凝土的静力性能

象,2000(sup ) :70271.

[2]王时煦. 建筑物防雷综述Ⅰ[J].建筑电气,1996,15(4) :29230. [3]王时煦. 建筑物防雷综述Ⅱ[J].建筑电气,1997,16(1) :42244. [4]王时煦, 马宏达. 建筑物防雷及其经验[J].建筑电气,1994,13

(3) :80281.

Lighting protection design of general buildings

YANG C ai 2fang

Abstract :The principle of lighting protection design is introduced. From the selection and setting of lighting arrester ,down lead setting ,equal potential connection ,earth connection ways and other aspects the lighting protection design of general buildings is discussed in order to protect the safety of build 2ings.

K ey w ords :lighting protection design ,lighting arrester ,earth connection way ,building

收稿日期:2006202208

作者简介:尉　龙(19792) , 男, 北京科技大学土木与环境工程学院硕士研究生, 北京　100083

曹敬晓(19792) , 女, 助工, 河北省第二建筑工程公司, 河北石家庄　050000石新伟(19782) , 男, 北京科技大学硕士研究生, 北京　100083