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拒绝‘顶雷’:深度解读《防雷规范》中第二类建筑物防雷措施

雷电是由雷云(带电的云层)对地面建筑物及大地的自然放电引起的,它会对建筑物或设备产生严重破坏。因此,对雷电的形成过程及其放电条件应有所了解,从而采取适当的措施,保护建筑物不受雷击。

4.3.1

第二类防雷建筑物外部防雷的措施,宜采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆,也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。接闪网、接闪带应按本规范附录B的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格;当建筑物高度超过45m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。

条文说明:

中国科学院电工研究所曾对几十个模型做了几万次放电试验,虽然试验的重点放在非爆炸危险建筑物上,而且保护的重点是易受雷击的部位,但对整个建筑物起到了保护作用。如果把接闪带改为接闪网,则保护效果更有提高。根据我国的运行经验,对第二类防雷建筑物采用不大于10m的网格是适宜的。IEC 62305-3:2010中相当于本规范第二类防雷建筑物的接闪器,当采用网格时,其尺寸也是不大于10m×10m,另见本规范第5.2.12条的条文说明。与10m×10m并列,增加12m×8m网格,这与引下线类同,是按6m柱距的倍数考虑的。
为了提高可靠性和安全度,便于雷电流的流散以及减小流经引下线的雷电流,故多根接闪杆要用接闪带连接起来。

4.3.2

突出屋面的放散管、风管、烟囱等物体,应按下列方式保护: 
1 排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合本规范第4.2.1条第2款的规定。
2 排放无爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、烟囱,1区、21区、2区和22区爆炸危险场所的自然通风管,0区和20区爆炸危险场所的装有阻火器的放散管、呼吸阀、排风管,以及本规范第4.2.1条第3款所规定的管、阀及煤气和天然气放散管等,其防雷保护应符合下列规定:
1)金属物体可不装接闪器,但应和屋面防雷装置相连。
2)除符合本规范第4.5.7条的规定情况外,在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器,并应和屋面防雷装置相连。

条文说明:

 1 虽然对排放有爆炸危险的气体、蒸气或粉尘的管道要求同本章第4.2.1条第2款,但由于第一类和第二类防雷建筑物的接闪器的保护范围是不同的(因hr不同,见本规范表5.2.12),因此,实际上保护措施的做法是不同的。
2 阻火器能阻止火焰传播,因此,在第二类防雷建筑物的防雷措施中补充了这一规定。
以前的调查中发现雷击煤气放散管起火8次,均未发生事故。这些事例说明煤气、天然气放散管里的煤气、天然气在放气时总是处于正压,如煤气、天然气灶一样,火焰在管口燃烧而不会发生事故,故本规范特作此规定。

4.3.3

专设引下线不应少于2根,并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置,其间距沿周长计算不应大于18m。当建筑物的跨度较大,无法在跨距中间设引下线时,应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距,专设引下线的平均间距不应大于18m。

条文说明:

关于专设引下线的间距见本章第4.2.4条第2款的条文说明。根据实践经验和实际需要补充增加了“当建筑物的跨度较大,无法在跨距中间设引下线时,应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距,专设引下线的平均间距不应大于18m。”“专设”指专门敷设,区别于利用建筑物的金属体。本条为强制性条文。

4.3.4

外部防雷装置的接地应和防闪电感应、内部防雷装置、电气和电子系统等接地共用接地装置,并应与引入的金属管线做等电位连接。外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。

条文说明:

关于共用接地装置,由于防雷装置直接安装在建筑物上,要保持防雷装置与各种金属物体之间的间隔距离,通常这一间隔距离在运行中很难保证不会改变,即间隔距离减小了。因此,对于第二类防雷建筑物,应将屋内各种金属物体及进出建筑物的各种金属管线进行严格的等电位连接和接地,而且所有接地装置都必须共用或直接互相连接起来,使防雷装置与邻近的金属物体之间电位相等或降低其间的电位差,防止发生火花放电。 一般来说,接地电阻越低,防雷得到的改善越多。但是,不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大。

4.3.5

利用建筑物的钢筋作为防雷装置时,应符合下列规定:

1  建筑物宜利用钢筋混凝土屋顶、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。本规范第3.0.3条第2~4款、第9款、第10款的建筑物,当其女儿墙以内的屋顶钢筋网以上的防水和混凝土层允许不保护时,宜利用屋顶钢筋网作为接闪器;本规范第3.0.3条第2~4款、第9款、第10款的建筑物为多层建筑,且周围很少有人停留时,宜利用女儿墙压顶板内或檐口内的钢筋作为接闪器。

说明:

3.0.3 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:

        1 国家级重点文物保护的建筑物。

        2 国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆,国家级档案馆、大型城市的重         要给水泵房等特别重要的建筑物。

注:飞机场不含停放飞机的露天场所和跑道。

       3 国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。

       4 国家特级和甲级大型体育馆。

       5 制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。

       6 具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。

       7 具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。

       8 有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。

       9 预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。

      10 预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。

2 当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质防腐层时,宜利用基础内的钢筋作为接地装置。当基础的外表面有其他类的防腐层且无桩基可利用时,宜在基础防腐层下面的混凝土垫层内敷设人工环形基础接地体。

条文说明:

钢筋混凝土的导电性能,在其干燥时,是不良导体,电阻率较大,但当具有一定湿度时,就成了较好的导电物质,可达100Ωm~200Ωm。潮湿的混凝土导电性能较好,是因为混凝土中的硅酸盐与水形成导电性的盐基性溶液。混凝土在施工过程中加入了较多的水分,成形后在结构中密布着很多大大小小的毛细孔洞,因此就有了一些水分储存。当埋入地下后,地下的潮气又可通过毛细管作用吸入混凝土中,保持一定的湿度。



 当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时,接地体的规格尺寸应按表4.3.5的规定确定。

表4.3.5第二类防雷建筑物环形人工基础接地体的最小规格尺寸

注:

1 当长度相同、截面相同时,宜选用扁钢;

2 采用多根圆钢时,其敷设净距不小于直径的2倍;

3 利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验,除主筋外,可计入箍筋的表面积。


5 构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋,其箍筋与钢筋、钢筋与钢筋应采用土建施工的绑扎法、螺丝、对焊或搭焊连接。单根钢筋、圆钢或外引预埋连接板、线与构件内钢筋应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接。构件之间必须连接成电气通路。

条文说明:

混凝土内的钢筋借绑扎作为电气连接,当雷电流通过时,在连接处是否可能由此而发生混凝土的爆炸性炸裂,为了澄清这一问题,瑞士高压问题研究委员会进行过研究,认为钢筋之间的普通金属绑丝连接对防雷保护来说是完全足够的,而且确证,在任何情况下,在这样连接附近的混凝土决不会碎裂,甚至出现雷电流本身把绑在一起的钢筋焊接起来,如点焊一样,通过电流以后,一个这样的连接点的电阻下降为几个毫欧的数值。本条为强制性条款。

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