论防雷建筑物防雷与等电位连接感悟

【摘要】：雷电灾害严重危害到建筑电气设备正常工作及人身生命安全，因此，采取相应的防雷接地和等电位保护措施是至关重要的。雷击及触电事故通常都是因为过大的电位差引起的，为此，本文探讨了雷电对建筑物的危害，结合工程实例分析了防雷接地和等电位保护措施。
【关键词】：建筑电气；雷电；防雷；电位差
引言
雷电是一种常见的自然现象，当雷电电流经过地面被击物时，其破坏性远超于其他自然现象带来的灾害，雷电一旦袭击没有防雷措施或防雷措施不足的建筑物时，就会对人们的生命财产构成最大的威胁，因而我们只有全面了解雷电对建筑物的危害，明确等电位连接在防雷过程中的重要作用。

一、雷电对建筑物的危害分析

雷电是自然界中最常见的自然现象之一。它是由于天空中凝聚着大量电荷大小各异的雷云，并随着雷云的增多，使得雷云与大地、雷云与雷云之间的产生的电场强度逐步增多，直到击穿空气层，伴随着强的电光和巨大的响声，出现放电的现象，这种现象就是打雷。
虽然地面与天空的距离较远，通常对地面的建筑物难以造成危害，但其放电强度较大，通常放电时的电压少则几百万伏，高则达到千万伏以上，电流也高达几十万安，且放电时间在五十到一百微妙，一旦建筑物的防雷系统不健全或缺乏防雷系统，就会对建筑物造成重大的威胁，甚至危及人员的生命财产安全。
雷电对建筑物的危害通常会出现两种情况，第一种情况是雷电直接击打在建筑物上，出现的点动力和热效应作用；第二种情况是雷电二次产生的作用，也就是雷电流导致的电磁感应作用和静电感应作用。雷电产生的热效应主要是指雷电电流经过导体时产生巨大的热能，从而引起金属物的融化和飞溅，导致发生火灾甚至爆炸，使得被击打的物体在雷电电流机械力的作用下遭到破坏，还有可能受到电磁推力和静电斥力的破坏性击打。当建筑物顶部的金属物、输电路线以及其余导体，在处于大地与雷云之间造成的电场之中时，在这些导体上就能感应出同雷云性质刚好相反的大量电荷。当雷云放电之后，大地与雷云之间的电场突然消失，导致导体上的电流负荷难以疏散，导致出现较高的对地电位，俗称为静电感应电压，同时，电荷就会向导体两侧传播，检测如这一线路与建筑物直接相连，就会导致高电位入侵建筑物内，从而危及人员的生命财产安全。

二、防雷接地和等电位保护措施

1、工程概况

国家奥体中心综合训练馆工程（本工程被评为北京市结构长城杯），本工程分为一段、二段，一段为辅助用房是框架结构，二段为钢结构且跨度比较大，南北为70m、东西为40m（中间没有钢柱），屋面为金属屋面，部分外墙为玻璃幕墙，分为三个场馆，而且互不相连，这种钢混结构外形复杂，加大了防雷以及等电位的施工方面难度，我们的是解决办法是：

2、二段钢构部分

金属板屋面具有保温性能好、自重轻、防水性能好的特点，同时使整个建筑物能起到一定的屏蔽作用，防止建筑物内的弱电系统受到外部其他信号的干扰，但金属板屋面容易遭受雷击，所以在防雷方面则比普通屋面的建筑物要求高，有下列几个应该注意的问题：
首先我们分析一下防雷系统的六大要素：（1）建筑物外部、内部防雷装置的接闪功能；（2）引下线的分流效果；（3）建筑物内各部位的均衡电位；（4）内部各种设备的屏蔽保护作用；(5)接地效果；(6)内部各种线路的合理分布。
综合来说就是外部防雷系统与内部防雷系统两大部分。而屋面的防雷则是外部防雷系统的一部分，本工程采用金属屋面本生做接闪器，而且又金属屋面容易引起雷击，所以屋面与大地连接点间距应符合规范要求，一般不大于10-15m，由于屋面为铝合金材质，一般我们在接地装置正常施工中，材料都是采用为镀锌制品，两种材质不同，图纸中没有明确规定，怎么施工，又要保证连接质量，，我们积极与监理沟通，具体解决办法如下图：
我们把这种方法认为过渡连接法：(1)采用-40*4的镀锡紫铜为中间过渡连接片；(2)在镀锡紫铜的两侧分别为-40*4的铝带、-40*4的镀锌扁铁，分别与结构的钢柱、屋面的铝板作焊接连接；(3)这样施工既防止了铝带与镀锌材料的连接氧化又解决了镀锌材料与铝材的焊接的技术问题，既美观又方便，通过测试连接电阻很小。连接效果很好得到设计人员的好评，本工程是三个场馆相互依靠，并且高度不一致，为了做好金属板屋面的防雷系统的施工，,除了要做好防雷的引下线及接地工作，而且要做好内环的钢柱，因为钢柱基础为独立混凝土基础，我们通过距地面有1.2m高的混凝土剪力墙板内的横向钢筋，把场馆内所有的钢柱连接在一起，这样做有以下几个方面的优点：
1）增加接地极的根数，与大地良好的接触，有效的了降低接地电阻；
2）、这样互相连接的施工方法，大大提高了室内防雷等电位效果，既方便又快速；
3）、内部防雷效果好，有利于室内的其他专业其中包含弱电、消防、电话系统、有线电视系统，智能系统、独立屏蔽，便于工程中的施工。

3、辅助用房部分（框架结构）

一段是框架填充墙结构，根据GB50057—94《建筑防雷设计规范》中规定，建筑物的防雷分根据不同类别确定引下线接地的相互间隔，但同时引下线不得少于2根。本施工断面（1）地下室底板表面，在土建施工上是要进行防水处理，这样做势必影响建筑的防雷接地效果；（2）一段与二段的防雷等电位的连接问题；这两个问题在施工必须解

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决好，因为本工程的电话机房、消防控制室在一段，不解决好是要影响机房的运行；经过查找有关资料总结以往的施工经验作如下解决办法：
1）应尽量在建筑物室外周边做周圈式接地，（采用材料-40*40镀锌扁铁）因为大型建筑的基础均做了防水处理，如果引下线经过防水处理层时，接地电阻加大，效果就不好，而直接通过混凝土柱内钢筋在-

1.5处引出，与室外周圈-40*4镀锌扁铁焊接，同时也具有均衡电位的效果。

2）本段的周圈扁铁与二段周圈扁铁相接，这样是一段与二段从防雷接地角度形成一个整体，（形成综合性接地形式）。
3）一段与二段在纵向上，采用混凝土剪力墙板内钢筋，将一段地梁与二段钢柱焊接。
4）将一段底板地梁内纵向与横向不少于两根￠16钢筋，通过不小于￠12圆钢搭接焊接，每边焊接长度不小与圆钢直径的6倍，从而保证连接质量。
结束语
总而言之，建筑物的防雷建设是一项值得长期的研究和探索工作，防雷建设的好坏直接关系到建筑及建筑内设备、人员安全。只有本着科学、认真的精神，不断完善防雷接地的设计，提高等电位保护的可靠性，才能有效预防和减少雷击的发生，从而保证建筑物电气设备及人员的安全。
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