Zheng Haixiang / Zheng Jianwei / Xing Sudan / Guo Liangliang

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Analysis of Common Problems in Lightning Detection of Buildings

Zheng Haixiang / Zheng Jianwei / Xing Sudan / Guo Liangliang

AbstractIn view of the presence of some controversy in the current lightning detection of buildings， based on the relevant national standards, analyzing the lightning is dark enough or clear enough, ultra high-rise buildings of ball radius of different elevation at the parapet lightning device settings and power frequency grounding resistance and impact grounding resistance conversion and other problems, some effective methods to solve the problem for lightning pntection related professionals referencing are put forward.

Keywordsair-termination system， ball radius， grounding resistance， conversion

0引言

防雷檢測(cè)是一項(xiàng)復(fù)雜、技術(shù)性要求較高的系統(tǒng)性工作，檢測(cè)結(jié)論的權(quán)威性、公正性使判定結(jié)論更為嚴(yán)謹(jǐn)，每個(gè)防雷檢測(cè)子項(xiàng)的合格與否影響整體工程項(xiàng)目的驗(yàn)收結(jié)論。由于設(shè)計(jì)、施工、檢測(cè)方法等多方面原因，建筑物在防雷竣工檢測(cè)過程中往往會(huì)存在許多問題，例如一些業(yè)主為了建筑外立面造型美觀將高層屋面接閃帶明裝改成暗裝，超滾球半徑接閃器設(shè)置不全，防雷檢測(cè)人員對(duì)工頻接地電阻與沖擊接地電阻概念混淆致使結(jié)論判定錯(cuò)誤等。以上問題的出現(xiàn)有主觀和客觀兩方面的原因，加大了工程項(xiàng)目整改難度，影響項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，增加建設(shè)成本。為確保建筑物防雷裝置竣工檢測(cè)能順利通過，體現(xiàn)檢測(cè)報(bào)告的公正性、權(quán)威性、科學(xué)性，應(yīng)做到：1)防雷設(shè)計(jì)人員應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范要求設(shè)計(jì)，從源頭上避免因設(shè)計(jì)錯(cuò)誤造成的不足。2)施工人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況仔細(xì)對(duì)比規(guī)范與設(shè)計(jì)圖紙存在的差異，防雷隱蔽工程實(shí)施過程中發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)反饋給設(shè)計(jì)單位和業(yè)主，共同商榷經(jīng)濟(jì)、合理的解決方案。3)防雷檢測(cè)人員應(yīng)具備較高的業(yè)務(wù)素質(zhì)和技能，檢測(cè)過程中要認(rèn)真執(zhí)行規(guī)范，真正領(lǐng)悟規(guī)范本意，檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果要經(jīng)過不斷推敲和精確計(jì)算，檢測(cè)結(jié)論判定應(yīng)有據(jù)可依，保證檢測(cè)工作的質(zhì)量。本文就接閃器暗敷與明敷、超滾球半徑的高層建筑物不同標(biāo)高處女兒墻接閃器的設(shè)置以及工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算等防雷檢測(cè)過程中常見的問題進(jìn)行分析、討論，并提出有效的解決辦法，供防雷相關(guān)專業(yè)人員參考。

1接閃器暗敷與明敷的問題

接閃器暗敷與明敷的問題一直是業(yè)內(nèi)爭論的焦點(diǎn)，有些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為建筑物遭受雷擊是一個(gè)小概率事件，為了方便施工，多層建筑物設(shè)暗敷接閃帶，很多業(yè)主更是為了建筑物外立面的藝術(shù)造型，要求將接閃器明敷改成暗敷，使防雷竣工檢測(cè)時(shí)整改難度加大，建設(shè)成本提高，影響工程建設(shè)進(jìn)度。

1.1國家規(guī)范對(duì)接閃器暗敷與明敷的相關(guān)規(guī)定

目前GB 50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱“《雷規(guī)》”)[1]、GB/T 21431-2015《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》(以下簡稱“《檢規(guī)》”)[2]、GB 50601-2010《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》(以下簡稱“《驗(yàn)規(guī)》”)[3]均對(duì)接閃器的暗敷與明敷做出了明確的規(guī)定。

《雷規(guī)》第4.3.5條第1款：“本規(guī)范第3.0.3第2-4款、第9款、第10款的建筑物，當(dāng)其女兒墻以內(nèi)的屋頂鋼筋網(wǎng)以上的防水和混凝土層允許不保護(hù)時(shí)，宜利用屋頂鋼筋網(wǎng)作為接閃器；本規(guī)范第3.0.3第2-4款、第9款、第10款的建筑物為多層建筑物，且周圍很少有人停留時(shí)，宜利用女兒墻壓頂板內(nèi)或檐口內(nèi)的鋼筋作為接閃器”。第4.4.5條：“當(dāng)其女兒墻以內(nèi)的屋頂鋼筋網(wǎng)以上的防水和混凝土層允許不保護(hù)時(shí)，宜利用屋頂鋼筋網(wǎng)作為接閃器，以及當(dāng)建筑物為多層建筑物，其女兒墻壓頂板內(nèi)或檐口內(nèi)有鋼筋且除保安人員巡邏外通常無人停留時(shí)，宜利用女兒墻壓頂板內(nèi)或檐口內(nèi)的鋼筋作為接閃器”。

《檢規(guī)》第5.2.2.8條：“當(dāng)?shù)蛯踊蚨鄬咏ㄖ锢梦蓓斉畠簤?nèi)、防水層內(nèi)或保溫層內(nèi)的鋼筋作暗敷接閃器時(shí)，要對(duì)該建筑物周圍的環(huán)境進(jìn)行檢查，防止可能發(fā)生的混凝土碎塊墜落等事故隱患。除低層和多層建筑物外，其他建筑物不應(yīng)利用女兒墻內(nèi)鋼筋作為暗敷接閃器”。

《驗(yàn)規(guī)》第6.1.1條第3款“位于建筑物頂部的接閃導(dǎo)線可按工程設(shè)計(jì)文件要求暗敷在混凝土女兒墻或混凝土屋面內(nèi)。當(dāng)采用暗敷時(shí)，用于接閃導(dǎo)線的鋼筋施工應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GB50204中的規(guī)定。高層建筑物的接閃器采取明敷方法。在多雷區(qū)，宜在屋面拐角處安裝短接閃桿”。第6.2.1條“暗敷在建筑物混凝土中的接閃導(dǎo)線，在主筋綁扎或認(rèn)定主筋進(jìn)行焊接，并做好標(biāo)志后，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施工，并應(yīng)經(jīng)檢查確認(rèn)隱蔽工程驗(yàn)收記錄后再支?；驖矒v混凝土”。

筆者認(rèn)為，高層建筑物的接閃器應(yīng)采用明敷方式，主要是考慮到若采用暗敷方式，雷擊時(shí)可能將接閃器外邊的磚、石、水泥塊擊落，墜落到地面發(fā)生事故；處于人員密集區(qū)域的多層建筑物也不宜采用暗敷方式，當(dāng)建筑物周圍沒有或很少有人停留時(shí)可考慮設(shè)暗敷接閃器。

2超滾球半徑的高層建筑物不同標(biāo)高處女兒墻接閃器的設(shè)置

實(shí)際檢測(cè)過程中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)超滾球半徑的高層建筑物在有局部屋面的女兒墻處均有設(shè)置接閃帶，但對(duì)于一些相對(duì)高度與寬度在1m左右的結(jié)構(gòu)造型上會(huì)存在接閃帶設(shè)置不全的情況，有些項(xiàng)目接閃帶只設(shè)在最高處(如圖1所示)，有些則只設(shè)在最外圍的結(jié)構(gòu)造型上。

圖1　滾球半徑以上高層建筑接閃帶設(shè)置圖

《雷規(guī)》中第一類、二類、三類防雷建筑物的滾球半徑分別為30m、45m、60m，當(dāng)在最高處設(shè)接閃帶時(shí)，由于建筑物高度已經(jīng)超過滾球半徑，球體下落時(shí)的外周線觸及的只能是地面，而不是其他任何的接地金屬物、接閃器。根據(jù)《雷規(guī)》第4.3.9、4.4.8條第1款：“對(duì)水平突出外墻的物體，當(dāng)滾球半徑45、60m球體從屋頂周邊接閃帶外向地面垂直下降接觸到突出外墻的物體時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的防雷措施”。當(dāng)只在結(jié)構(gòu)造型上設(shè)置接閃帶時(shí)，根據(jù)雷電的活動(dòng)規(guī)律，一般來說建筑物的最高點(diǎn)受雷擊的概率較大，高層建筑女兒墻混凝土塊受雷擊墜落產(chǎn)生的危害及風(fēng)險(xiǎn)較大且不符合《雷規(guī)》第4.5.7條第2款的相關(guān)規(guī)定：“不處在接閃器保護(hù)范圍的非導(dǎo)電性屋頂物體，當(dāng)它沒有突出由接閃器形成的平面0.5m以上時(shí)，可不要求附加增設(shè)接閃器的保護(hù)措施”。

筆者認(rèn)為，超滾球半徑的建筑物存在不同標(biāo)高的結(jié)構(gòu)造型時(shí)，女兒墻和結(jié)構(gòu)造型應(yīng)各設(shè)一道接閃帶，且接閃帶應(yīng)設(shè)在外墻外表面或屋檐邊垂直面上(或垂直面外)；對(duì)于泡沫結(jié)構(gòu)造型，即使受雷擊墜落也不會(huì)造成人員傷亡和其他損失，且頂一層女兒墻已設(shè)接閃器的低一層處可不另加設(shè)接閃器。建議相關(guān)規(guī)范要考慮一些特殊情況的處理，如一味教條式地套用規(guī)范，則會(huì)給實(shí)際工作帶來很大的困難，畢竟有些實(shí)際情況根本無法按規(guī)范要求去實(shí)施。

3工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算

工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算存在以下三個(gè)方面的問題：(1)防雷檢測(cè)人員不了解接地電阻的概念，認(rèn)為接地電阻測(cè)試儀器的數(shù)值就是判定依據(jù)。(2)多數(shù)設(shè)計(jì)圖紙中只規(guī)定接地電阻值大小，對(duì)接地電阻值的類型屬于工頻還是沖擊未做明確說明。(3)規(guī)范換算表給出的數(shù)據(jù)只能查近似值，誤差較大，難以準(zhǔn)確判斷。

以溫州第一類防雷建筑物某炸藥庫為例，該炸藥庫采用獨(dú)立接閃桿進(jìn)行保護(hù)，接地電阻值≤10Ω，其接地體最長支線的實(shí)際長度l=14m，實(shí)測(cè)工頻接地電阻值Ri為12Ω，土壤電阻率ρ為350Ω·m，現(xiàn)計(jì)算沖擊接地電阻值R～。工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算系數(shù)圖見圖2。

圖2　工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算系數(shù)圖

1)計(jì)算接地體有效長度le，求得l/le。

l/le=14/37.42=0.37

CE/BC=DE/AB

2)求出換算系數(shù)A。

已知A1=1.0，求得A2=A1+DE=1.45

3)計(jì)算沖擊接地電阻值R～。

第一類防雷建筑物獨(dú)立接閃桿的接地電阻值是指沖擊接地電阻值，而接地電阻測(cè)試儀器實(shí)測(cè)為工頻接地電阻值，如按實(shí)測(cè)值則檢測(cè)結(jié)論判定為不合格，進(jìn)行沖擊接地電阻值換算后則符合規(guī)范要求，兩種取值其判定結(jié)論截然相反。

筆者認(rèn)為，設(shè)計(jì)人員首先應(yīng)在圖紙中明確接地電阻類型是屬于工頻接地電阻還是沖擊接地電阻，在對(duì)于土壤電阻率高的地區(qū)，其第一類防雷建筑物應(yīng)采用內(nèi)插法對(duì)工頻與沖擊接地電阻值進(jìn)行精確換算后再進(jìn)行防雷檢測(cè)結(jié)論的判定。

4結(jié)束語

國家標(biāo)準(zhǔn)只是針對(duì)全國范圍內(nèi)建筑物常規(guī)防雷措施做出了一些具體的規(guī)定，由于受到各種因素制約，不可能面面俱到。對(duì)于建筑物局部造形特殊和檢測(cè)數(shù)據(jù)換算過程復(fù)雜等情況，設(shè)計(jì)、施工人員往往難以從規(guī)范中直接找到答案，加上防雷從業(yè)人員技術(shù)水平存在差異，對(duì)規(guī)范條文的理解會(huì)存在一些偏差，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)論判定出錯(cuò)。防雷檢測(cè)是一項(xiàng)非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ?，檢測(cè)結(jié)論的判定應(yīng)具有法律效力，而且建筑物防雷檢測(cè)過程中會(huì)遇到很多的問題。因此，防雷從業(yè)人員需要真正領(lǐng)悟規(guī)范的內(nèi)涵，在實(shí)踐中不斷總結(jié)、歸納，才能更好地進(jìn)行靈活運(yùn)用。

參考文獻(xiàn)

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建筑物防雷檢測(cè)常見問題淺析

鄭海祥1/ 鄭建衛(wèi)2/ 邢蘇丹1/ 郭良亮1

(1.溫州市氣象局防雷中心，浙江 溫州 325027；2.溫州市氣象局，浙江 溫州 325027)

摘要針對(duì)當(dāng)前建筑物防雷檢測(cè)中存在的一些爭議，以國家相關(guān)規(guī)范為依據(jù)，探討分析了接閃器暗敷與明敷、超滾球半徑高層建筑物不同標(biāo)高處女兒墻接閃器的設(shè)置以及工頻接地電阻與沖擊接地電阻換算等問題，并提出有效的解決方法，供防雷相關(guān)專業(yè)人員參考。

關(guān)鍵詞接閃器滾球半徑接地電阻換算