建筑工程师职称论文现代建筑防雷的接地设计

　　摘要：防雷接地设计是建筑电气设计的重要组成部分，是建筑设计的重要一环，其设计工作的好坏，直接影响到建筑工程的质量，对于保护人民生命、财产安全，提高建筑的使用功能具有重要意义。本文着重从防雷接地系统构成及设计需注意的方面进行阐述。

　　关键词：现代建筑,防雷接地,设计

　　随着信息化的到来，现代建筑物内越来越多的装备了各种信息化的电子、电气设备，由于这些设备耐过电压能力低，雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰或永久性损坏，这也是如今雷电灾害事故频繁发生、导致损失越来越大的一个原因。

　　据不完全统计，全国35个自治区、直辖市、700多个市县，共发生典型雷电灾害1902例。造成人员伤亡事件808起，直接经济损失上千万元以上的事例百起，百万元以上的事例为19起;

　　(1) 2000年9月21日 中国北京首都机场三处遭雷击,击坏部分设备。

　　(2) 2000年9月20～21日，北京大范围遭雷击，击坏延庆、顺义、房山等多个单位的计算机、通信等设备。

　　(3) 2000年8月8日 四川人和镇重庆华新国际城市发展有限公司遭雷击，击坏两个卫星天线，直接经济损失102万元，间接经济损失15万元。

　　因此，对建筑物合理的防雷设计显得尤为重要。

　　1 现代建筑防雷接地的重要性

　　设置防雷接地的目的：一方面为了将强大的雷电流引入大地，保护设备安全，另一方面为了防止人身免受雷击伤害。

　　在建筑工程中，我们把接地导线与接地体连接在一起叫接地装置;把电气设备与土壤间作良好的连接叫接地;与土壤直接接触的金属体叫接地体或接地级;把接地体与电气设备连接起来的金属线叫接地线。

　　建筑工程的防雷接地系统是以桩基础作为接地体，以基础圈梁作为接地网，以主体结构柱内主筋作为引下线，柱内主筋与基础圈梁及桩基础形成可靠连接而构成自然接地装置。建筑物防雷设计规范中规定：自然接地电阻值必须小1欧姆，当大1欧姆时，还需在建筑物外围设置人工接地装置做为辅助接地。

　　2 现代建筑防雷接地设计原则和思路

　　2.1 设计原则

　　(1)建筑物均应按GB5007—94(2000版)“建筑物防雷设计规范”的规定，安装外部防雷装置。

　　(2)建筑物的防雷宜考虑环境、地域因素、雷电活动规律、建筑物内设备的重要性，发生雷灾后果的严重程度，确定防雷分类，采用相应的防护措施。

　　(3)建筑物的防雷应坚持全面规划、综合治理、优化设计、技术先进、经济合理、进行综合设计。

　　(4)建筑物的防雷必须按综合防雷系统的要求进行设计，坚持预防为主，安全第一的指向方针，为确保防雷设计的科学性，在设计前应对现场雷电环境进行评估。

　　(5)建筑物内的微电子设备的防雷应采用直击雷防护、等电位连接、屏蔽、合理布线、共用接地系统和安装电涌保护装置等措施进行综合防护。

　　(6)建筑物内的微电子设备应根据所在地区雷暴等级，设备放置在不同的雷电防护区，以及系统对雷电电磁脉冲的抗扰度，采用不同的防护措施。

　　2.2 设计思路

　　(1)注重设计的全面性

　　建筑物防雷系统由接闪、分流、均压、屏蔽、布线和接地6项要素组成，这些要素自身结构与建筑物的结构有机地组成一个整体，这个整体与外部环境有着多方面的联系。雷电对建筑物及其内部设备的作用是多途径的，有直击雷击，有沿金属管路、各种线路引入的瞬太过电压，还有空中传播的LEMP，因此对建筑物的防雷设计不能片面，应全面系统地对不同形式的雷电采用不同防护措施。 瞬间

　　(2)注重设计的合理性

　　现代建筑物大量采用钢结构和钢筋混凝土结构，而且体积高大，本身具有较强的耐雷击能力，因此设计时应把防雷诸要素与建筑物的结构有机地结合起来，利用钢筋构成协调的防雷结构，使之发挥出整体的最优防雷功能。主要思路为：

　　①在建筑物屋面采用避雷网，在屋面突出部分或通讯设施上安装避雷针或带。

　　②利用建筑物的结构钢筋作引下线，并适当增加引下线的数量，对减少各层的反击电压和减少各分支电流的电磁感应都有良好的作用。

　　③利用各层楼板钢筋或高(多)层建筑物均压环与作引下线的主筋连接，有利于均压的形成，有效降低室内反击电压和有利于对空中电磁场的屏蔽。

　　④从各层梁、板、柱内主筋焊出接头，便于与室内设备接地母线连接。

　　⑤利用四周圈式接地体和基础钢筋接地网，便于与引入建筑物的各种金属管道、电缆屏蔽层连接。

　　⑥为避免流经建筑物外墙柱内钢筋的雷电流产生的电磁感应，设计时应将信息系统及各种电气线路放置或敷设在建筑物内的中心部位，把防雷系统诸多要素与建筑物结构有机结合，不但可以降低建设投资，还能获得最佳的防雷效果。

　　3 防雷接地设计

　　3.1 高层建筑防雷接地

　　接地装置是指埋设在地下的接地电极与由该接地电极到设备之间的连接导线的总称。接地装置是由埋入土中的金属接地体(角钢、扁钢、钢管等)和连接用的接地线构成，是针对防雷保护的需要而设置的接地。高层建筑的防雷接地装置的接地体，一般利用高层建筑的钢筋混凝土基础作接地体，同时把建筑物内的工作接地、保护接地、防雷接地与基础钢筋连接在一起，形成共用接地体。考虑到大部分高层建筑的基础均做了防水处理，致使接地电阻增大，应尽量在建筑物周边做囤式接地。周圈式接地可避开防水处理层，同时由于接地体埋在基础的外边，也具有均衡电位的效果，提高了安全性。在大地土壤电阻率高的地区，当一般做法的联合接地体的接地电阻值难以满足要求时，可以采用向外延伸接地体、改良土壤(换土、采用降阻剂)、深埋电极以及外引等方式。

　　接地线一般安装在易于检查的地方，有防止机械损伤及防止化学腐蚀的保护措施，从接地干线敷设到用电设备的接地支线的距离要越短越好，接地线与电缆或其它电线交叉时接地线在加保护钢管;在穿过建筑伸缩缝时接地线要略加弯曲，有一定的伸缩余地，避免断裂。

　　3.2 等电位联结

　　是将建筑物中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分与人工或自然接地装置用电气连结的方法连接起来，使整个建筑物空间成为一个良好的等电位体，以达到减少电位差称为等电位联结。等电位联结有总等电位联结、局部等电位联结和辅助等电位联结。当遭受雷电袭击时，建筑物内部和附近大体上是等电位的，不会发生内部设备被高电位反击和人被电击的事故。此外，在电力线、电话线、电视信号电缆、电子计算机讯号传输线等，一切与外界有联系的金属线都要接上合理的过电压保护装置(避雷器)，且装置要与建筑物的防雷接地装置直接进行电气连结，使之成为等电位，才能存相线和N线产生危险电位差时瞬间击穿，相当于短接，形成瞬间等电位，以达到真正的等电位联结(实际上正常时是准等电位，因为正常时各导线之间的电位差和雷击时的残压与雷电压比较是微不足道的，所以一般把这样的连接也称为等电位联结)。采用等电位联结，不但可以大大提高建筑物及其内部的设备防雷能力，也可以放宽对建筑物接地电阻的要求。这样可减少建设投资，减低施工难度。

　　3.3 基础接地装置

　　基础接地装置应尽量与建筑物的基础共用，尽量利用钢筋混凝土基础作为接地装置。利用建筑物的基础作接地装置，具有经济、美观和有利于雷电流场流散以及不必维护和寿命长等优点。现在的建筑一般采用钢筋混凝土基础，较大的楼宇采用基础接地装置后的接地电阻一般都能满足要求。若较小的钢筋混凝土建筑，使用它的柱梁结构的埋地钢筋;混凝土做接地网，即使它的接地电阻达不到足够小，需要加埋人工接地装置补充，这起码也能够起到减少人工接地装置的数量，节约投资，是一件有益无害的好事。但有些钢筋混凝土确实不能作为接地装置，如水水泥、铝酸盐水泥、矾土水泥、以及异丁硅酸盐水泥等，以人造材料水泥做成的钢筋混凝基础也不能做接地装置。

　　需要强调的一点是，各钢筋之间必须构成电气连接，一般采用牢固的焊接，使之成为可靠的电气通道，一般结构的钢筋经过绑扎不容易达到电气连接的要求，不宜用绑扎的方法。利用基础作接地装置时，对地梁的处理是很重要的一个环节。地梁内的主筋应该和柱基础主筋连接起来，并将各段地梁的钢筋连成一个环路，这样才能将各个基础连成一个联合接地装置，而且地梁的钢筋可以形成一个很好的水平地环，综合成一个完整的接地系统。

　　4结语

　　总之，建筑防雷接地系统是一项非常重要的系统工程，它所起的作用是无可替代的。不论是设计还是在施工时，保证人身生命安全是至关重要的。因此，要进一步完善设计方案，以适应不同地区对防雷接地系统的不同要求。

　　参考文献：

　　[1]《建筑物防雷规范》(GB50057—94)2000版.

　　[2]朱林根主编《现代住宅建筑电气设计》，北京，中国建筑工业出版社，2004.

《建筑工程师职称论文现代建筑防雷的接地设计》

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