建筑防雷安装及施工技术的分析
【摘 要】本文将对雷击危害原因、危害形式进行分析,并在此基础上就如何采取有效的措施进行防雷安装和采用的施工技术进行研究,以供参考。
【关键词】建筑结构;防雷安装;施工技术
2010年4月13日,上海的标志性建筑物高467.9米的东方明珠遭受雷击,然后引起火灾,塔顶烧起熊熊烈火,最后整个塔顶被烧的焦黑。东方明珠遭雷击,然后引起火灾的主要原因是,雷电击在了天线的玻璃罩上,玻璃罩被击穿,然后点燃了非阻燃材料的保温层石棉,最终引起火灾。雷电是一种严重的灾害性现象,它可在较短的时间内放出上万伏、数十万伏的瞬间冲击电压,电流也可达到十至数十万安培,电弧的温度可达到几千度;雷电现象发生时,还会产生强大的瞬间电流、磁场,对建筑结构、通信设备以及计算机系统和家用电器等,产生巨大的破坏,甚至会对人的生命和财产安全产生威胁。
1 雷击危害原因及其形式
建筑结构遭受雷击主要是因雷云放电产生过电压,经线路塔杆形成放电通道,导致建筑结构内外的附着物被击穿,并在此过程中形成过电压。雷击是通过形成的放电通道,使大地感应电荷与雷云异电荷相遇产生的,因此雷击与接地设备的性能和完好性具有非常密切的关系。通过多年的电力工作实践和积累的多年工作经验可知,不同的地形发生雷击事件的概率有所不同,雷击具体类型也存在着一定的差异性,比如山区位置因地形等因素的影响,绕击事件发生的概率相对较高一些;而平原和丘陵地区的建筑结构则很容易发生反击事件。
根据当前防雷规范之要求, 雷电对建筑结构的危害形式主要有直击雷、感应雷和闪电电涌3种类型。第一,直击雷。闪击直接击于建筑结构、大地以及其他外部防雷设备上,就会产生不同程度的电效应、热效应以及机械力,从而对建筑结构造成一定的危害或使其受到破坏, 同时也可能会造成火灾事故;第二,感应雷。在雷云的作用下,可使附近导体之上感应出和雷云电荷相反的吸引电荷, 此时雷云就会主动的放电,先导通道中所具有的电荷就会随之释放,若没有就近泄入大地之中,则会产生瞬间高压电位,从而导致附近的导体产生静电感应或者雷电电磁感应,可能会造成电气设备的绝缘保护受到不同程度的破坏,烧穿金属管道,进而引发火灾或电击事故;第三,闪电电涌侵入。雷电对架空线路、电缆线路或者各种金属管道发生作用时,产生的雷电波就是闪电电涌,它可沿管线侵入到建筑结构的内部,会对建筑结构室内的各种电气设备造成非常严重的破坏,甚至会危及到人身的安全。
2 建筑防雷安装施工技术
基于以上对雷击原因及其危害形式的分析,笔者认为建筑结构防雷安装施工技术应当表现在两个方面,即建筑结构的外部防雷与建筑结构的内部防雷,具体分析如下:
2.1建筑结构外部防雷技术
接闪器:防雷系统中的接闪器由拦截闪击的接闪带、杆、网以及金属屋面和构件共同组成。建筑结构30米以上的部分每两层以扁钢做暗敷水平接闪带,接闪带在女儿墙敷设过程中,通常敷设在女儿墙中间位置;女儿墙宽较大时,则应当将接闪带移至女儿墙外侧,以防受到雷击。具体而言,防雷系统有包括避雷针、避雷带、避雷线以及避雷网等,其中避雷针主要适用于保护那些又细又高的建筑结构,或者露天的变配电设备、电力线路等。实践中可用Φ25型号的镀锌圆钢、SC40型号的钢管制作避雷针;针的上端砸扁并涂上锡材料,对实现尖端放电具有重要的作用。独立的避雷针通常适用于较低矮库房、厂房的保护,尤其适合于要求防雷导线和建筑结构内的各种金属、管线等相互隔离的情况。同时,也可利用海胆状的多针避雷针,比如亚运会奥林匹克体育中心的游泳馆上面就有两组,各组为12根针组成。避雷带主要是指沿山墙、屋脊以及通风管道和平屋顶边沿等可能遭受雷击的位置敷设适量的导线。屋顶面积较大时,可利用避雷网进行防雷。避雷网与避雷带可使用镀锌圆钢、扁钢制作,优先选用镀锌圆钢,通常其直径应当大于8毫米,扁钢的宽度应当超过12毫米,厚度在4毫米以上;架空避雷线与避雷网的截面积应当在35平方毫米以上,其材料是镀锌的钢绞线。
引下线:所谓引下线,主要是用作将雷电流自接闪器上传导到接地设备的导体,建筑结构一般利用其主体结构上的柱主筋、剪力墙中的敷设钢筋作为暗装的引下线,通常其数量及其布置状况会对分流效果产生直接的影响。数量较多且间距相对较小时,电流的分布因此也就比较均匀一些,电压降减小,因此其反击危险性也就相应的降低。通常情况下,引下线应当沿着建筑结构四周对称或均匀地布设,间距应当严格按照相关规范要求进行布置,并且要应尽可能地增加引下线的实际布设数量,加大引下线的密度。实践中,因建筑结构引下线通常都很长,而且雷电流感应压降也非常的大,所以应当在每隔一定高度位置用均压环连接引下,并将其接到同一高度的建筑结构室内的金属物体上,从而有效地减小电位差,以免发生反击事故。对于均压环而言,一般都是利用圈梁两主筋焊通而成的闭合回路,建筑结构引下线一定要保证其全长的焊通性。实践中为避免钢筋出现接错现象,同一柱中的引下线要超过两根主筋,而且其直径应当大于10毫米,钢筋的连接位置应当采用搭接焊的方式,搭接的长度一般至少是圆钢直径的6倍,同时还要求进行双面施焊,保证焊缝饱满和平整,从而有效降低接触电阻。
接地装置:建筑防雷安装施工过程中,接地装置中的接地极通常采用的是Φ19型号或者Φ25型号的圆钢,再或者是L40X4、L50X5型号的角钢。在此过程中,钢管为G50,接地极的埋深应当超过60厘米;垂直接地体的实际长度应当在2.5米以上,间距也应当在5米以上,两接地极之间间采用的是接地母线,即扁钢焊接。实践中为有效防止出现跨步电压,对人体造成严重的伤害,应当保持接地体与外墙之间的距离大于3米,同时还要注意避开人行道,其距离也应在1.5米以上,.接地极可沿建筑结构四周砸上一圈垂直的接地体。在此过程中,不能远离外墙3米,同时以靠近建筑结构基础沟槽外沿敷设等方法为宜。这样可使其与基础钢筋之间的距离保持较近一些,而且能起到均衡电位之效果。
2.2 建筑结构内部防雷技术
等电位连接技术:防雷等电位连接技术,实际上就是将分散的金属物品直接通过导体或电涌保护器等构件连接之防雷装置之上,从而减小雷电流电位差。建筑结构的地面、墙板以及室内的金属管和相关线路,应当处在同一电位之上,尤其是钢筋混凝土建筑结构应当在各层选定位置上预埋防雷导体,并使之与等电位连接板相连接。建筑结构内部的各种金属导体、管道等,也要进行等电位连接操作,最终与联合接地系统有机地连接在一起,从而形成一个比较完整的法拉第笼。
合理屏蔽:在建筑结构内部进行合理屏蔽的主要目的在于对各种电子设备、电气进行保护。对于防有大量微电子设备及相关器件的房间而言,一定要增加其雷电屏蔽保护措施,使仪器一直处于无干扰状态之中。同时,房间内应当加装屏蔽网,电子设备电源线、信号线接口等处,要进行防过电压和等电位、接地连接,从而保证其屏蔽有效性。
3 结语
建筑防雷安装与施工是一项非常复杂的工程,同时也关系着人民的生命和财产安全,因此应当加强思想重视和技术创新,只有这样才能保证建筑结构的安全性,才能实现防雷保安全之目标。
参考文献:
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