论文部分内容阅读
摘要:建筑防雷接地系统直接关系到建筑物及人身生命安全，建筑防雷接地系统的好坏显得尤其重要。本文从理论和实践的角度, 阐述了电子设备机房的接地防护，分析了建筑防雷接地系统施工中容易产生的问题，旨在为同类工程积累经验,进而完善建筑防雷接地系统施工工艺。
关键词:防雷接地；接地防护；引下线；散雷泻流效果
科技的进步，带动了建筑行业快速发展，同时也出现了不少的难题。建筑物的防雷接地系统就是其中。正确的防雷及接地设计和施工是保证人身安全、电气设备正常工作及防止建筑物发生电气火灾的重要环节。因此，防雷接地系统施工质量直接影响整个建筑的使用功能、安全和使用寿命。本文结合笔者工程施工实践,从中总结了一些新的经验和新的施工方法。
1电子设备机房的接地防护
现代综合性建筑物内通常设有电子设备机房,用于通迅、电脑、遥测、遥感等领域的微电子设备,其灵敏性高,抗电场、磁场干扰的要求高,微电子设备机房接地,是当代较新的科技前沿课题之一。
1.1安全干净的接地
当电源发生短路使系统发生冲击事故时,为将危险的电流、电压冲击引泄至地下,防止干扰杂讯经接地极反馈到电子数位设备,接地引线至接地极,必须保持良好的单一性,就是说微电子设备机房接地不能与其它设备接地系统构成回路。
1.2实施静电防护
机房敷设防静电地板,板下设信号基准网,目的在于保证机房内各种数位设备在同一个电位基准面上工作运行,以杜绝信号位输出时发生误差。基准网S﹒R﹒G的网格密度,与设备工作频率有直接关系。在保持等电位同时,还需可靠、规范的接地,以防止杂讯干扰产生的微弱电流形成损害。对高频脉冲波并经电感阻抗藕合振荡而产生电子干扰杂讯的设备,机房的地板应设在轻钢镀锌骨架上。地板块是特制防静电结构,板块600mm×600mm,骨架整体焊接,设备以编织软铜带与骨架S﹒R﹒G网连结,长度L≤2ft。骨架以可靠的焊接方法与接地极焊接,接地极棒间距B=1200mm,并逐个以60mm2铜线相联结,使其具有良好的导电性能。
1.3接地极的计算
可按下列公式进行单极(管材或棒材)设计计算:
式中:
R─接地电阻Ω；
ρ─土壤电阻系数-m；
L─接地极长度m；
d─极棒直径m。
接地系统设计计算十分繁琐,已经有专门计算机软件和简便的图表可供选择。计算方法不再详尽罗列。
1.4注意选材
不同材质,不同施工方法,不同结构设计,接地系统将有不同的工作效果,但衡量该系统主要的标准是:
(1)良好的导电能力；
(2)足够的强度；
(3)事故条件下各线材、构件特别是节点,不发热熔化,即可靠性的保证；
(4)气候、冰雪、化学物理稳定性,即足够的使用寿命。
2. 接地系统施工过程中常见的问题及处理方法
接地系统既重要又常常被人们忽视,而当事故灾害产生后,又追悔莫及。因此,严格把关,满足设计图纸和施工规程技术条件,确保工程满足合同要求是设计、施工、监理、业主四方的共同责任。
2.1 防雷引下线的柱内钢筋结点连接的影响因素
(1)原材料钢筋因长时间堆放而被雨水腐蚀氧化生锈,这是钢筋工程施工中较难控制的问题。柱筋绑扎锈蚀钢筋,易使搭接处产生断路。钢筋预制中的机械切割,使钢筋端头产生弯曲,在搭接绑扎处,难以使两根钢筋紧密接触,易出现绑扎连接处松动,形成点接触,使钢筋之间接触面积达不到导流、散雷的要求截面数值。
(2)设计为内螺纹套管作为柱筋间的连接形式,因钢筋螺纹丝头的丝扣损伤,安装连接时常出现丝扣咬合扣数少、拧紧牢固程度不够,而造成丝扣间接触面积小；丝扣咬合也会由弹性变形转变为屈服变形,由紧固变为松动；丝扣间隙处存在腐蚀；人为误操作的影响。都形成对导流、散雷要求截面数值的降低。
(3)高层建筑中随层高增加,设计柱筋直径会出现由≥Φ16mm改变为<Φ16mm。此时,为补偿柱筋变径对导流、散雷截面降低的影响,作为防雷引下线的柱筋数量由两根增加为四根,出现作为防雷引下线柱筋的改变。
(4)电焊条材质与设计要求不符,易出现焊丝与焊件之间的不熔；电焊条存放不合理,没有按要求烘干；施焊前没能按要求除锈、除油垢；电焊工操作技能较低等因素的影响,都将导致施焊出现焊缝不饱满、咬肉、夹渣、气孔等缺陷。
2.2 上述因素直接影响散雷泄流效果,改善的方法:
(1)焊接是可靠连接的方法之一。在绑扎、丝接的钢筋接头处用Φ12mm圆钢跨越焊接,把两根柱筋用Φ12mm的圆钢连为一体,形成可靠的散雷泄流通路。
(2)变经两根柱筋接头处用Φ12mm的圆钢焊接连为一体。同时,另外两根对角柱筋也用Φ12mm的圆钢与原对角两根防雷引下线柱筋焊接,形成向下散雷泄流通路。
(3)屋面和基础底板处柱的两端头外四角钢筋环连,上接避雷带,下与主接地体的底板筋相连。
(4)按设计要求选用电焊条,按规范要求进行存放、烘干,电焊工要按操作规程操作。
2.3 均压环、局部等电位、设备接地与总等电位和主接地体的连接
2.3.1 层间均压环和防侧向雷击的均压带做法
(1)当结构设计有层间圈梁时,层间均压环和防侧向雷击的均压带,都可以利用圈梁外侧主筋作为散雷导流体。施工时可用%12mm的圆钢,把圈梁筋对接两接头焊接连为一体,使层间水平方向形成闭合环网,构成可靠的导通回路。构成环网的圈梁筋要与防雷引下线的柱筋,利用Φ12mm圆钢进行施焊连接,形成竖向上的泄流通路。
(2)当设计为剪力墙结构没有圈梁时,层间均压环和防侧向雷击的均压带,可利用窗口的过梁筋和墙体筋作为避雷、导流体,施工时可用Φ12mm的圆钢,把过梁筋和墙体筋焊接连为一体,使层间水平方向形成闭合环网,构成可靠的导通回路。此环网与防雷引下线的柱筋之间,利用Φ12mm圆钢进行施焊连接,形成竖向上的泄流通路。
2.3.2 层间局部等电位接地做法
层间局部等电位施工时,可利用楼板筋和墙体筋作为接地线,选择最近的防雷引下线的柱筋或层间均压环作为接地线,施焊连接,形成导流通路。
2.3.3 层间设备、屋面设备接地做法
层间和屋面设备接地线的连接,可在混凝土内埋设Φ12mm圆钢,直接与防雷引下线的柱筋或已构成环网的圈梁筋焊接,形成接地通路。
2.3.4 总等电位、局部等电位与主接地体連接的做法
总等电位箱及同一楼层的各种设备与主接地体的连接。当底板筋是≥16mm的大筏板基础钢筋时,大伐板基础钢筋常被设计选为建筑物的主接地体。这时,各种设备接地、进户管线的局部等电位接地与总等电位箱的连接、总等电位箱与主接地体的连通,都可利用底板筋作为接地线,用Φ12mm圆钢进行底板筋之间的施焊连接,形成接地线网。
选择合理路径,按规范要求计算选择接地和保护接地导线截面,充分利用底板筋、地梁筋、圈梁筋、墙体筋、柱筋等作为避雷、接地连线,用Φ12mm圆钢进行施焊连接,当入、箱、盒、盘、柜时再用镀锌扁钢引入。可节约材料用量,减低工程成本。
3 独立基础之间主接地体接地线的敷设
为避免独立基础之间的接地线裸露在腐蚀性土壤内,土建与电气两专业密切配合,采用支盒、打灰的方法,将独立基础之间裸露的接地线包裹在混凝土内,降低土壤对接地线的腐蚀,提高接地系统服务年限。
4 高层建筑大筏板基础内主接地体散雷泻流效果的改善
4.1 接地体敷设与基础垫层内
设计基础垫层厚度常在100mm厚度左右,此时作为接地体镀锌扁钢的敷设,必须在垫层打灰之前完成设计位置摆放、施焊连接等工作,而此时的设计位置没有精确定位。土建确定建筑构造位置的测量定位、弹线等工作,是在垫层打灰结束后进行的。另外,在垫层打灰前进行接地体镀锌扁钢的敷设,势必导致接地体镀锌扁钢处在混凝土垫层与土壤之间,使镀锌扁钢置于垫层混凝土包裹之内,免受土壤腐蚀的设计意图落空。
4.2 基础底板钢筋环连作为主接地体
利用基础底板钢筋作为接地体是常见的做法之一。基础底板钢筋绑扎施工,设计要求外环两根不小于Φ16mm的基础底板钢筋进行焊接环连,作为建筑物的主接地体。环连的基础底板筋与作为防雷引下线的柱对角两根主筋连焊。当雷电冲击建筑物时,屋面接闪器接雷,通过防雷引下线的柱主筋,疏导至基础底板钢筋的主接地体,再向大地扩散。
4.3 改善绝缘防水层对主接地体向大地散雷泄流效果
(1)在总等电位箱附近,挡土墙外的肥槽内,增设一组人工辅助接地。用6mm×60mm镀锌扁钢把总等电位箱、主接地体、人工辅助接地可靠焊接,连为一体。
(2)当基础墙体内埋设有水平施工缝防水用的3mm厚止水带钢板时,用Φ12mm圆钢或4mm
×40mm扁钢作为接地连线,把作为防雷引下线柱低端外对角钢筋、主接地体的底板环网钢筋与止水带可靠焊接,此时的止水带也成为主接地体。
(3)深基坑施工时,边坡支护留有锚杆。把设计预留人工辅助接地4mm×40mm镀锌扁钢与边坡支护的锚杆外露端头可靠焊接,使其锚杆成为辅助接地体。
5 结语
总之，防雷接地系统的重要性要求我们加强对防雷接地新技术的学习掌握，对防雷接地设计的不合理或欠缺之处要提出自己的建议，在施工过程中要注重过程控制，避免常见问题的发生，建筑工程防雷接地的质量也会得到保证。
参考文献
[1] 邹兴奋 刘志辉 李可娟，建筑物防雷接地装置结构探析[J]气象研究与应用，2010.12
[2] 林滨，浅谈建筑物防雷接地的施工[J]福建建筑，2010.08
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。823
关键词:防雷接地；接地防护；引下线；散雷泻流效果
科技的进步，带动了建筑行业快速发展，同时也出现了不少的难题。建筑物的防雷接地系统就是其中。正确的防雷及接地设计和施工是保证人身安全、电气设备正常工作及防止建筑物发生电气火灾的重要环节。因此，防雷接地系统施工质量直接影响整个建筑的使用功能、安全和使用寿命。本文结合笔者工程施工实践,从中总结了一些新的经验和新的施工方法。
1电子设备机房的接地防护
现代综合性建筑物内通常设有电子设备机房,用于通迅、电脑、遥测、遥感等领域的微电子设备,其灵敏性高,抗电场、磁场干扰的要求高,微电子设备机房接地,是当代较新的科技前沿课题之一。
1.1安全干净的接地
当电源发生短路使系统发生冲击事故时,为将危险的电流、电压冲击引泄至地下,防止干扰杂讯经接地极反馈到电子数位设备,接地引线至接地极,必须保持良好的单一性,就是说微电子设备机房接地不能与其它设备接地系统构成回路。
1.2实施静电防护
机房敷设防静电地板,板下设信号基准网,目的在于保证机房内各种数位设备在同一个电位基准面上工作运行,以杜绝信号位输出时发生误差。基准网S﹒R﹒G的网格密度,与设备工作频率有直接关系。在保持等电位同时,还需可靠、规范的接地,以防止杂讯干扰产生的微弱电流形成损害。对高频脉冲波并经电感阻抗藕合振荡而产生电子干扰杂讯的设备,机房的地板应设在轻钢镀锌骨架上。地板块是特制防静电结构,板块600mm×600mm,骨架整体焊接,设备以编织软铜带与骨架S﹒R﹒G网连结,长度L≤2ft。骨架以可靠的焊接方法与接地极焊接,接地极棒间距B=1200mm,并逐个以60mm2铜线相联结,使其具有良好的导电性能。
1.3接地极的计算
可按下列公式进行单极(管材或棒材)设计计算:
式中:
R─接地电阻Ω；
ρ─土壤电阻系数-m；
L─接地极长度m；
d─极棒直径m。
接地系统设计计算十分繁琐,已经有专门计算机软件和简便的图表可供选择。计算方法不再详尽罗列。
1.4注意选材
不同材质,不同施工方法,不同结构设计,接地系统将有不同的工作效果,但衡量该系统主要的标准是:
(1)良好的导电能力；
(2)足够的强度；
(3)事故条件下各线材、构件特别是节点,不发热熔化,即可靠性的保证；
(4)气候、冰雪、化学物理稳定性,即足够的使用寿命。
2. 接地系统施工过程中常见的问题及处理方法
接地系统既重要又常常被人们忽视,而当事故灾害产生后,又追悔莫及。因此,严格把关,满足设计图纸和施工规程技术条件,确保工程满足合同要求是设计、施工、监理、业主四方的共同责任。
2.1 防雷引下线的柱内钢筋结点连接的影响因素
(1)原材料钢筋因长时间堆放而被雨水腐蚀氧化生锈,这是钢筋工程施工中较难控制的问题。柱筋绑扎锈蚀钢筋,易使搭接处产生断路。钢筋预制中的机械切割,使钢筋端头产生弯曲,在搭接绑扎处,难以使两根钢筋紧密接触,易出现绑扎连接处松动,形成点接触,使钢筋之间接触面积达不到导流、散雷的要求截面数值。
(2)设计为内螺纹套管作为柱筋间的连接形式,因钢筋螺纹丝头的丝扣损伤,安装连接时常出现丝扣咬合扣数少、拧紧牢固程度不够,而造成丝扣间接触面积小；丝扣咬合也会由弹性变形转变为屈服变形,由紧固变为松动；丝扣间隙处存在腐蚀；人为误操作的影响。都形成对导流、散雷要求截面数值的降低。
(3)高层建筑中随层高增加,设计柱筋直径会出现由≥Φ16mm改变为<Φ16mm。此时,为补偿柱筋变径对导流、散雷截面降低的影响,作为防雷引下线的柱筋数量由两根增加为四根,出现作为防雷引下线柱筋的改变。
(4)电焊条材质与设计要求不符,易出现焊丝与焊件之间的不熔；电焊条存放不合理,没有按要求烘干；施焊前没能按要求除锈、除油垢；电焊工操作技能较低等因素的影响,都将导致施焊出现焊缝不饱满、咬肉、夹渣、气孔等缺陷。
2.2 上述因素直接影响散雷泄流效果,改善的方法:
(1)焊接是可靠连接的方法之一。在绑扎、丝接的钢筋接头处用Φ12mm圆钢跨越焊接,把两根柱筋用Φ12mm的圆钢连为一体,形成可靠的散雷泄流通路。
(2)变经两根柱筋接头处用Φ12mm的圆钢焊接连为一体。同时,另外两根对角柱筋也用Φ12mm的圆钢与原对角两根防雷引下线柱筋焊接,形成向下散雷泄流通路。
(3)屋面和基础底板处柱的两端头外四角钢筋环连,上接避雷带,下与主接地体的底板筋相连。
(4)按设计要求选用电焊条,按规范要求进行存放、烘干,电焊工要按操作规程操作。
2.3 均压环、局部等电位、设备接地与总等电位和主接地体的连接
2.3.1 层间均压环和防侧向雷击的均压带做法
(1)当结构设计有层间圈梁时,层间均压环和防侧向雷击的均压带,都可以利用圈梁外侧主筋作为散雷导流体。施工时可用%12mm的圆钢,把圈梁筋对接两接头焊接连为一体,使层间水平方向形成闭合环网,构成可靠的导通回路。构成环网的圈梁筋要与防雷引下线的柱筋,利用Φ12mm圆钢进行施焊连接,形成竖向上的泄流通路。
(2)当设计为剪力墙结构没有圈梁时,层间均压环和防侧向雷击的均压带,可利用窗口的过梁筋和墙体筋作为避雷、导流体,施工时可用Φ12mm的圆钢,把过梁筋和墙体筋焊接连为一体,使层间水平方向形成闭合环网,构成可靠的导通回路。此环网与防雷引下线的柱筋之间,利用Φ12mm圆钢进行施焊连接,形成竖向上的泄流通路。
2.3.2 层间局部等电位接地做法
层间局部等电位施工时,可利用楼板筋和墙体筋作为接地线,选择最近的防雷引下线的柱筋或层间均压环作为接地线,施焊连接,形成导流通路。
2.3.3 层间设备、屋面设备接地做法
层间和屋面设备接地线的连接,可在混凝土内埋设Φ12mm圆钢,直接与防雷引下线的柱筋或已构成环网的圈梁筋焊接,形成接地通路。
2.3.4 总等电位、局部等电位与主接地体連接的做法
总等电位箱及同一楼层的各种设备与主接地体的连接。当底板筋是≥16mm的大筏板基础钢筋时,大伐板基础钢筋常被设计选为建筑物的主接地体。这时,各种设备接地、进户管线的局部等电位接地与总等电位箱的连接、总等电位箱与主接地体的连通,都可利用底板筋作为接地线,用Φ12mm圆钢进行底板筋之间的施焊连接,形成接地线网。
选择合理路径,按规范要求计算选择接地和保护接地导线截面,充分利用底板筋、地梁筋、圈梁筋、墙体筋、柱筋等作为避雷、接地连线,用Φ12mm圆钢进行施焊连接,当入、箱、盒、盘、柜时再用镀锌扁钢引入。可节约材料用量,减低工程成本。
3 独立基础之间主接地体接地线的敷设
为避免独立基础之间的接地线裸露在腐蚀性土壤内,土建与电气两专业密切配合,采用支盒、打灰的方法,将独立基础之间裸露的接地线包裹在混凝土内,降低土壤对接地线的腐蚀,提高接地系统服务年限。
4 高层建筑大筏板基础内主接地体散雷泻流效果的改善
4.1 接地体敷设与基础垫层内
设计基础垫层厚度常在100mm厚度左右,此时作为接地体镀锌扁钢的敷设,必须在垫层打灰之前完成设计位置摆放、施焊连接等工作,而此时的设计位置没有精确定位。土建确定建筑构造位置的测量定位、弹线等工作,是在垫层打灰结束后进行的。另外,在垫层打灰前进行接地体镀锌扁钢的敷设,势必导致接地体镀锌扁钢处在混凝土垫层与土壤之间,使镀锌扁钢置于垫层混凝土包裹之内,免受土壤腐蚀的设计意图落空。
4.2 基础底板钢筋环连作为主接地体
利用基础底板钢筋作为接地体是常见的做法之一。基础底板钢筋绑扎施工,设计要求外环两根不小于Φ16mm的基础底板钢筋进行焊接环连,作为建筑物的主接地体。环连的基础底板筋与作为防雷引下线的柱对角两根主筋连焊。当雷电冲击建筑物时,屋面接闪器接雷,通过防雷引下线的柱主筋,疏导至基础底板钢筋的主接地体,再向大地扩散。
4.3 改善绝缘防水层对主接地体向大地散雷泄流效果
(1)在总等电位箱附近,挡土墙外的肥槽内,增设一组人工辅助接地。用6mm×60mm镀锌扁钢把总等电位箱、主接地体、人工辅助接地可靠焊接,连为一体。
(2)当基础墙体内埋设有水平施工缝防水用的3mm厚止水带钢板时,用Φ12mm圆钢或4mm
×40mm扁钢作为接地连线,把作为防雷引下线柱低端外对角钢筋、主接地体的底板环网钢筋与止水带可靠焊接,此时的止水带也成为主接地体。
(3)深基坑施工时,边坡支护留有锚杆。把设计预留人工辅助接地4mm×40mm镀锌扁钢与边坡支护的锚杆外露端头可靠焊接,使其锚杆成为辅助接地体。
5 结语
总之，防雷接地系统的重要性要求我们加强对防雷接地新技术的学习掌握，对防雷接地设计的不合理或欠缺之处要提出自己的建议，在施工过程中要注重过程控制，避免常见问题的发生，建筑工程防雷接地的质量也会得到保证。
参考文献
[1] 邹兴奋 刘志辉 李可娟，建筑物防雷接地装置结构探析[J]气象研究与应用，2010.12
[2] 林滨，浅谈建筑物防雷接地的施工[J]福建建筑，2010.08
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。823