防雷接地装置设计若干问题技术分析

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改进避雷带安装方法提高接闪灵敏度
苗连杰张永刚河南省防雷中心,郑州 450003
【摘要】通过对某大楼遭受直接雷击特征的调查分析,发现了避雷带保护范围的困惑和标准图集中避雷带安装方法的缺陷,对此问题简要提出了解决思路。

1 传统防直击雷现状
建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,达到三类防雷标准时,必须按照《建筑物防雷设计规范》GB50057-94技术要求采取防雷措施。

常常需要在天面安装直接截受雷击的避雷带、避雷网格、避雷针以及用作接闪器的金属屋面和金属构件等。

常人认为:采取符合技术要求防直击雷措施的建筑物是能够避免遭受直接雷击的,而事实不然,我们近几年调查的雷击事件中,有不少事例都是发生在有完善防直击雷装置的建筑物上,事实向我们提出了新的挑战,作为防雷科技人员不能回避现实问题,很有必要研究分析。

2 典型雷击现场调查分析
今年6月20日傍晚,在罕见数日高温天气中煎熬的中原大地盼来了阴雨,强对流天气导致至次日凌晨郑州降水达44㎜,且有多处建筑物遭受雷电袭击。

尤其是我们勘察某综合楼雷击(见下图雷击照片) 现场时:发现雷击部位就在顶层最突出阳角避雷带处,墙立面拐角约40°,雷击掉长、宽各50 cm、深20 cm墙体,被击脱的混凝土砸碎地面草坪里二块花砖;女儿墙宽36 cm,避雷带高12 cm,安装在距墙外沿20 cm处;
雷击部位侧视照片雷击部位俯视照片遭受雷击原因分析:
①地理位置开阔、空旷,附近建筑物有雷击记录,路对面省博物院主展馆曾于2002年6月遭受雷击且造成重大损失;该楼30层的高度相比属较高的孤立、高耸建筑物。

②楼体突出阳角本来就是易遭受雷击的部位,该楼墙面角度太小,更易形成电荷积累。

③楼顶虽有防直接雷击措施,但避雷带安装位置距外沿太远、支架高度偏低,不能有效保护女儿墙外沿屋角;避雷带转弯处小于90角,与引下线焊接也不符合规范技术要求。

④该楼1997年12月设计,在《建筑物防雷设计规范》新版本颁布日期之前,由于没有进行系统综合防雷性能检查、测量,不再分析内部其它方面防护措施和隐患。

3标准图集中避雷带安装方式的缺陷
事实上,安装防雷接闪器的目的是引雷或叫截获闪电,即把雷电流引下,避免雷电流随机选择泄放通道。

因此,接闪器首先应具备连续接闪效果和耐流耐压能力,其次才是造价、建筑物美学统一性等。

在《建筑物防雷设置安装》99D562或99D501—1图集中,避雷带安装方法没有变化,对外露明敷避雷带和支架规格、安装高度、埋入深度等有具体规定,而在女儿墙上的安装位置没有标注尺寸,在图示上位于墙面正中。

可见,避雷带安装高度(一般要求不小于10cm)
是固定数值,与女儿墙宽度没有联系,安装位置也没有强调靠墙体外沿;这些致命缺陷,致使避雷带不能发挥应有的接闪器功能,即使防雷检测人员现场验收时发现存在隐患,由于不违背图籍要求,也不便提出整改意见,致使建筑物自建成后就留下了防雷隐患;不难想象:在建筑物的女儿墙较宽时,尤其是对楼体高度超过滚球半径时,其滚球半径必然触及墙体外沿,可见,目前的避雷带安装方式缺乏安全保护系数,更深刻地讲避雷带失去了必须具备的引雷或叫截获作用,很有必要修改、规定颁布新的安装方式。

4 改进接闪器安装方法
4.1暗敷接闪器措施
主要缺陷有①防雷接闪灵敏度低②屋顶遭雷击时混凝土会被击脱,落地动量可能发生砸伤人员或损坏财产事故③施工时严格的技术要求质量难以保证④防雷性能很难检查、测量⑤新安装金属构件时不方便接地连接。

因此,利用女儿墙压顶圈梁和屋顶内钢筋做接闪器,适用于作为屏蔽和后备接闪功能,而高屋建筑物顶层边沿不宜采用。

如低层建筑采用暗装避雷带形式时,①前提应“允许屋顶遭雷击时混凝土会有一些碎片脱开以及一小块防水、保温层遭破坏”,且保证不会发生砸伤人员或损坏财产事故②非金属覆盖物不应超过2cm③施工时应严格遵守技术要求,认真作好隐蔽工程质量监督和检测记录④雷电灾害严重的广东省防雷专家要求:每隔5m增加装设一根(Φ12*600)避雷短针,以弥补暗装避雷带防雷效果的不足。

4.2明装避雷带
高层建筑直击雷防护应强调优先采用专设明敷接闪器的基本原则。

在建筑物的屋脊、屋角、屋檐、檐角和女儿墙、屋顶构架、飘板、电梯间四周等所有易遭受雷击的部位全部采用敷设金属接闪器方式;虽然《建筑物防雷设置安装》99D501—1图籍有明确实例,但由于标准图中避雷带安装方式的缺陷存在,防雷专家已从实践经验中,逐步明确具体了安装要求:①安装在建筑物屋面或女儿墙顶外侧,距外沿不大于15cm,支持卡高度15~20cm,间距80~100cm,拐弯处≯30cm。

②为加强易受雷击部位的防雷效果,还必须在建筑物阳角处的避雷带上安装避雷短针。

(我们认为:也可以把阳角处的避雷带向两个方向平直顺延,两端点或闭合圆超过墙面。


③为更进一步提高避雷带灵敏度接闪能力,明敷避雷带最好采用图2安装方式,当建筑物高度超过滚球半径时,对直接雷击和侧面雷击都可防护,让避雷带真正发挥其防雷接闪功能。

参考文献:
[1]《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 (2000年版)
[2]《建筑物防雷设置安装》99D501—1
[3]《建筑物防雷装置中的接闪器可否暗敷》关象石。