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ag体育网:三级防雷建筑物设计施工中的问题
本文摘要:[概要]对IEC、GB50057-94、JGJ/T16-92等建筑物防雷规范展开对比,认为对三级防雷建筑物的防直击雷设计与施工中不存在的误区以及不应使用的相应措施,阐述建筑物防雷设计中不应计算出来的设计参数,安全性、经济地构建设计标准。

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[概要]对IEC、GB50057-94、JGJ/T16-92等建筑物防雷规范展开对比,认为对三级防雷建筑物的防直击雷设计与施工中不存在的误区以及不应使用的相应措施,阐述建筑物防雷设计中不应计算出来的设计参数,安全性、经济地构建设计标准。  [关键词]建筑物防雷设施装置间距跨步电压挖出地深度短路电阻一、前言在建筑物防雷设计中,设计人员对一、二级防雷建筑物的防雷设计较为推崇,疏忽差错很少,但对大量的三级防雷建筑物的防雷设计却常有忽略。由于设计质量管理规定:对于一般工程的电气设计容许可以不要计算出来书,因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计,仍然展开设计计算出来,仅有凭经验而设计。

对于防雷设施的否设置及防雷设施的各种安全性间距并未展开计算出来、验算,因此导致大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工不存在较小的的盲目性,使有些工程提升了防雷级别,减少了工程造价,而有些工程却未按规范设计、施工,导致漏错,带给相当大隐患和不理应的损失。  二、建筑物防雷规范的阐述及较为现今建筑物防雷标准由1993年8月1日起实行的《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92?推荐性行业标准,1994年11月1日起实行的《建筑物防雷设计规范》GB50057-94?强制性国家标准。GB50057-94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会?IEC?防雷标准互通,设计施工更为规范化、标准化。

  GB50057-94将民用建筑分成两类,而JCJ/T16-92将民用建筑防雷设计分成三级,分给更为明确、精细、防止导致使某些民用建筑物丧失理应的安全性,而有些建筑物有可能经常出现不必要的浪费。为更佳的掌控IEC、GB50057-94、JCJ/T16-92三者的实质,特择其主要条款所列表格1.且后面的分析、计算出来皆出处JCJ/T16-92中的规定。

  三、预计的年失火次数确认设置防雷设施除少量的一、二级防雷建筑物外,数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷,而对此类建筑物大多设计人员不计算出来年预计失火次数N,使许多不须要设计防雷的建筑物而设计了防雷措施,设计激进,浪费了人、材、物。现计算出来举例说明:  事例1:在地势平缓的住宅小区内部设计一栋住宅楼:6层高层数含地下室,地下室低2.2m,三个单元,其中:长L=60m,长W=13m,低H=20m,当地年平均雷暴日Td=33.2d/a,由于住宅楼处在小区内部,则校正系数K=1.据JCJ/T16-92中公式D2-1、D2-2、D2-3、D2-4得:与建筑物截收完全相同失火次数的等效面积?km2:Ae=LW+2L+WH200-H+H200-H10-6=6013+2(60+13)20(200-20)+3.1420(200-20)10-6=0.02084km2  建筑物所处当地的失火大地的年平均密度:  Ng=0.024Td1.3=0.02433.21.3=2.28次/km2a  建筑物年预计失火次数:  N=KNgAe=12.280.02084=0.0475次/a  据JCJ/T16-92第12.3.1条,只有在N0.05GB50057-94中:N0.06才设置三级防雷,而本例中:N=0.04750.05,且该住宅楼在住宅楼群中不是最低的也不出楼群边缘,故该住宅楼不须要做到防雷设施。  根据以上计算出来步骤,现以L=60m,W=13m,分别以H=7m、10m、15m、20m四种有所不同的高度,K值分别所取1,1.5,1.7,2,Ng=2.28?km2a展开计算出来N值,计算结果闻表格2.从表格2中的数据由此可知,在本区内:①当K=1时,举例中的建筑物皆N0.05,不须要设置防雷设施。

②当K=1.5时,即建筑物在河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水岩层处、土山顶部、山谷风口等处的或尤其干燥的建筑物,在高度约15m或以上者,必需设置三级防雷措施。③当K=1.7时,即金属的砖木结构的建筑物,高度约7m及以上者,必需设置三级防雷措施。

④当K=2时,即建筑物坐落于旷野孤立无援的方位,高度约7m?两层以上者,皆设置三级防雷措施。  可见,有的建筑物在20m的高度,却不须要设置防雷措施,而有的建筑物高度在7m,就必需设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所要求。

  同时在峻工的工程中,我们也看见,事例1中的民用建筑物,有许多类似于的工程不应设置防雷却按三级防雷设计施工了,施工后的防雷接地装置如图1右图。  其中8两组引下线皆利用结构中的结构柱的412主筋,水平环路短路体挖出浅1m,距楼外墙1m.以上钢材皆为镀锌件,则共需镀锌钢材0.192t,人工费2950元,定额支出工程必要费约0.75万元。类似于这种三级防雷以外的住宅楼、办公楼及其他民用建筑,在我们地区1998年大约完工600~800栋,仅有加设的防雷设施其工程必要费约为450~600万元。以此类推,在全省、全国因提升防雷等级而提升工程造价?浪费?的数字是极大的。

因此,设计人员对民用建筑物的防雷设计必需对建筑物年预计失火次数展开计算出来,根据计算结果,融合具体条件,确认否设置防雷设施。  四、防雷设施与人、金属管道等的安全性距离1.雷电流反攻电压与引下线间距的关系当建筑物遭到失火时,失火电流通过下穿在楼顶的避雷网,经短路引下线至接地装置流向地下,在接地装置上增高的电位相等电流与电阻的乘积,在短路引下线上某点离地面的高度为h的对地电位则为Uo=UR+UL=IkRq+L1  式中Ik―雷电流幅数值kA  Rq―防雷装置的短路电阻  L―避雷引下线上某点离地面的高度的为h到接地装置的电感H  雷电东流的波头陡度kA/H1式中右边第一项UR即IkRq为电位的电阻分量,第二项UL即为电位的电感分量,据GB50057-94有关规定,三类级防雷建筑物中,是非雷电流Ik=100kA,波头形状为斜角形,波头长度为10s,则雷电流波头陡度==10kA/s,所取引下线单位长度电感Lo=1.4H/m,则由1式可得出结论Uo=100Rq+1.4h10=100Rq+14hkV2  根据2式,在有所不同的短路电阻Rq及高度h时,求出出有适当的Uo值,但引下线数量有所不同,则Uo的数值有较小差异。下面以事例1中引下线分别为4、8根假设每根引下线皆流到完全相同幅度的失火电流,且忽视雷电东流在水平避雷上的电阻及电感压降,计算出来出有的UR/UL值所列表格3.由表格3中由此可知,短路电阻Rq即使为零,在有所不同高度的短路引下线由于电感产生的电位电感分量也是非常低的,某种程度不会产生反攻闪络。

  2.引下线与人体之间的安全性间距失火电流流到引下线及短路体上产生的失火电压,其电阻分量不存在于雷电波的持续时间?数十s内,而电感分量只不存在于波头时间5s内,因此两者对空气绝缘起到有所不同,是非空气穿透强度:电感UL=700kV/m,电阻ER=500kV/m.混凝土墙的穿透强度相等空气穿透强度,砖墙的穿透强度为空气穿透强度的一半。  据表格3计算出来的数据,下面计算出来引下线与人体之间的安全性距离。因每组引下线利用结构柱中的412钢筋,可以指出引下线与人体、金属管道、金属物体之间为空气间隔,且指出引下线与空气之间间隔层为抹灰层,可忽略不计。

1当引下线为4组时,人站在一层,h1=3m,Rq=30,则URI=750kVUL1=10.5kV人体与引下线之间安全性距离L安全性1方可产生的反攻。人站在5层,h2=15m,Rq=30,则:UR2=750kVU12=52.5kV则安全性距离L安全性21.575m1.83m.在上述两个房间内,维持如此的距离是很难做的,因此不存在很危险性的雷电压反攻。  (2)当引下线为8组时,当车站在一层房间内,h1=3m,Rq=30,则UL1=5.25kVUR1=3.75kV则安全性间距L安全性10.757m.人站在5层时,h2=15m则UL2=26.25kVUR2=375kV则安全性间距L安全性2可见,引下线数量增加一倍,安全性间距则增大一半。

因此设置了防雷设施后,不应严苛按照规范设置引下线的数量及间距。同时建议可延长规范内规定的引下线间距,多设一定数量的引下线,可增加雷电压反攻现象。这样处置,对减少工程造价微乎其微。

  3.引下线与室内金属管道、金属物体的距离1当防雷接地装置并未与金属管道的埋地部分相连时,按例一中数据:楼顶的引下线高度h=Lx=20m,Rq=30时,据JCJ/T16-92第12.5.7条规定,Lx5Rq=530=150m,则Sal0.2KcRi+0.1Lx  式中Kc―分流系数,因多根引下线,所取0.44Ri―防雷接地装置的冲击电阻,因是环路短路体,Ri=Rq=30Sal―引下线与金属物体之间的安全性距离/m则Sal0.20.4430+0.120=2.816m.2当防雷短路体与金属管道的埋地部分相连时,按式12.3.6-3,Sa20.075KcLx=0.0750.4420=0.66由以上计算出来的Sal2.816m,Sa20.66m,在实际施工时,皆很难确保以上距离,因为金属管道靠墙0.1m左右加装,又由于Sa2Sal,因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分连接起来,同时,在楼层内应将引下线与金属管道物体连接起来,避免雷电反攻。  4.引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed据JCJ/T16-92第12.5.7条及公式12.3.6-4:Sed0.3KcRi=0.30.430=3.96m,而在实际施工中,地下水变暖管道交叠交错,迟至防雷及电气接地装置施工,等施工后者时,早已很难确保Sed3.96m了,也难以确保不不应大于2m的规定,因此可将防雷接地装置与各种接地装置共用,即实施一栋建筑一个短路体。将接地装置与地下出入建筑物的各种金属管道连接起来,实施总等电位连结。

  综上所述,在实施一栋建筑一个总电荷位连结、一个共用短路体的措施后,在楼顶部不应将避雷带上针与张开屋面的金属管道金属物体连接起来,在每层内的建筑物内应实施辅助等电位连结,即引下线在经过各个楼层时,将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部连结一起,于是不论引下线的电位升至多低,同楼层建筑物内的所有金属物还包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全性短路?都同时升到完全相同电位,方可避免雷电压反攻。  五、跨步电压与接地装置挖出地深度跨步电压是指人的两脚认识地面间两点的电位差,一般所取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与短路体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。当短路体为水平相接地带时3  式中―土壤电阻率/。

m  L―水平短路体长度mIk―雷电流幅数值kAK―接地装置挖出浅关系系数,闻表格4Ukmax―跨步电压最大值kV  按例一中的接地装置计算出来,短路体长度L=146m,所取Ik=150k,土质为砂粘土,=300。m,则按挖出浅深度0.3m,0.5m,0.8m,1m时适当的K值取2.2,1.46,0.97.0.78.按?3式计算出来:  其Ukmax值分别为107.97,71.66,47.61,38.28/kV.世界各国根据再次发生的人身冲击电线事故分析,指出相等于雷电流持续时间内人体能忍受的跨步电压为90~110kV.从计算结果由此可知,该工程的防雷短路体挖出浅0.8m时,跨步电压已在安全性范围内。

JCJ/T16-92第12.9.4规定短路体布设深度不应大于0.6m,第12.9.7条规定:防击雷的人工相接短路体距建筑物入口处及人行道不不应大于3m,当大于3m时,短路体局部挖出浅不不应大于1m,或水平短路体局部包以绝缘物。包以绝缘物不易减小其短路电阻,因此还是以挖出浅小于1m时为好。这样处置,只减少少量工程造价,却将接地装置处置得更为安全可靠,起着事半功倍的效果。

  若使用基础和圈梁内钢筋作为环形短路体,但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础,毛石基础上的圈梁挖出地一般为0.3m左右,较深显然约将近避免危险性的跨步电压须要将接地装置挖出浅1m的拒绝,因此不应使用圈梁当作环形短路体指三级防雷建筑物。  六、区别工频、冲击短路电阻工频、冲击短路电阻两者的区别及关系,许多施工技术人员无法区别与清晰,使部分工程的防雷装置短路电阻已超过设计值,而依然盲目使用降阻措施,减少了工程造价。

  工频短路电阻是按通过短路体流入地中工频电流求出的电阻。可以指出是短路体20m以内土壤的散居电阻,距短路体20m以外的大地是电气上的零电位点。

用短路电阻测量仪测量的电阻,即为工频短路电阻。  自表格4中由此可知,当短路体为环绕着建筑物的环路短路体与下穿于陶粘土、沼泽地、黑土、砂质粘土等电阻率100的土壤内的短路体,其工频短路电阻与冲击电阻大于。但当下穿于砂、砂砾、砾石、碎石、多岩山地的环境时,其工频短路电阻是冲击短路电阻的2~3倍。

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因此如在上所述地面内下穿短路体时,如用短路电阻仪测得的工频短路电阻,只要不多达设计拒绝的冲击短路电阻值的2~3倍,才可为合乎设计拒绝,不须要再行采行降阻措施。如不分析接地装置下穿地点的土质、短路环境条件,找到短路电阻仪摇测值小于设计拒绝值,就盲目再行减少人工短路体或使用降阻剂来执着超过设计值,必需导致人力、物力浪费,提升了工程造价,而这一现象却有普遍性。

  七、结束语冲击短路电阻是按通过短路体流入地中冲击.。


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