仿古建筑物防雷设计及施工

摘要：在建筑施工现场，建设单位和施工单位都十分重视的安全问题，主要是针对高空坠落、高空坠物、塔吊、提升机、临时用电等方面。而建筑施工现场防雷击是一个相对薄弱的环节。本文就环翠楼改造工程简单介绍如何安装防雷击装置做好防雷击工作，减少雷击带来的损害。另外建筑物由金属材料作为屋面的建筑物，由于其屋面板具有与避雷网同等的接闪效果，故其防雷设计在接闪等方面与一般混凝土屋面的建筑物有所不同，针对金属屋面的特殊性来探讨其防雷设计。关键词：防雷击击；接闪器；；建筑施工；；金属屋面;降阻剂；1概述雷是一种大气放放电现象。如如果雷云较低低，周围又没没有带异性电电荷的雷云，就就会在地面凸凸出物上感应应出异性电荷荷，两者空隙隙间产生了巨巨大电场，当当电场达到一一定强度，空空隙间的空气气剧烈游离，造造成雷云与地地面凸出物之之间放电，这这就是通常所所说的雷击。雷雷击可产生数数百万伏的冲冲击电压，数数十万安培的的冲击电流，且且放电时间极极短。能对施施工现场的建建筑物或者构构筑物、建筑筑材料、机械械设备、电气气和脚手架等等造成损坏及及人身造成严严重的伤害，同同时也会对建建筑物本身造造成毁坏。威海市属雷击高高发区，尤其其是沿海山区区，如果麻痹痹大意，往往往会造成施工工中不必要的的损失和事故故。另外我们们所做的工程程建筑物主体体采用铜装饰饰，这类金属属屋面建筑物物的防雷工程程设计在接闪闪等方面与一一般混凝土屋屋面的建筑物物有所不同。我我们对环翠楼楼工程的整个个施工过程进进行了风险分分析和风险评评估，提出了了两个问题：：问题一：钢结构构在裸露的山山顶施工遇到到雷雨天有遭遭雷击的风险险；问题二：主楼整整体采用铜装装饰且建筑基基础为风化岩岩联合接地阻阻值有达不到到设计值≤1Ω的风险；针对上述两项问问题，我们在在理论上进行行了分析论证证：原有的施施工方法存在在隐患，必须须编排新的施施工方案，研研究新的施工工做法，才能能从根本上消消除隐患。具体阐述如下：：2施工现场防防雷击2.1防雷击击装置施工现场的防雷雷击装置一般般由接闪器（避避雷针），接接地线和接地地体组成。接接闪器应安装装在高出建筑筑物或者构筑筑物的塔吊，外外用电梯，物物料提升机，钢钢脚手架等顶顶端。接闪器器的长度应为为1~2m。接地线可可用截面积不不小于16mm2的铝导线，截截面积不小于于12mm2的铜导线，或或者直径不小小于8mm的圆钢，20mm××20mm的扁钢，也也可以利用建建筑物或者构构筑物的金属属结构体，但但要确保良好好的电气连接接。施工现场场一般都选用用圆钢和扁钢钢。接地体有有放射式和带带式两种。放放射式接地体体是采用多根根长度1.5m，直径50mm的钢管或者50×500mm的角钢，将将其一端垂直直打入地下，其其顶端离地面面不小于50mm，用40×400mm的扁钢呈放放射状连接。带带式接地体是是将多根长度度1.5m，直径50mm的钢管或者50mm××50mm的角钢，将将其一端垂直直打入地下，其其顶端离地面面不小于50mm，用40mm××40mm的扁钢呈水水平连接。防防雷击装置的的接闪器，接接地线和接地地体之间的连连接必须双面面焊接，焊缝缝为圆钢直径径的6倍或者扁钢钢厚度的2倍以上。施施工现场的防防雷击装置的的冲击接地电电阻值不得大大于30Ω；施工现场场设有变电所所、配电所的的，其防雷击击装置的冲击击接地电阻不不得大于10Ω。现场浇制制的或由预制制构件组成的的钢筋混凝土土屋面，其钢钢筋应绑扎或或焊接成闭合合回路，并应应每隔18~244m采用引下线线接地一次。防防雷击感应的的接地装置应应和电气设备备接地装置共共用，其接地地电阻不应大大于10Ω。2.2防雷击击部位建筑施工现场主主要是防直击击雷。建筑施施工现场需要要考虑防直击击雷的部位主主要是塔式起起重机、物料料提升机、外外用电梯等高高大机械设备备及钢脚手架架、在建工程程金属机构等等高架设施；；防感应雷的的部位则是现现场变电所，配配电室的进、出出线处。在考考虑防直击雷雷的部位时，首首先应考察和和通过计算确确认，施工现现场是否在邻邻近建筑物或或构筑物的防防直击雷装置置的防雷保护护范围以内。如如果在保护范范围以内，则则可不另设防防直击雷装置置；如果在保保护范围以外外，则应按当当地雷电活动动规律综合确确定安装防雷雷装置。在钢结构施工的的过程中，每每一根直立起起来的钢柱都都是一根接闪闪器，如果其其基础未作接接地连接，那那是很危险的的（安装接地地图指标出的的引下线只是是针对具体的的几个柱子）。特特别是在工程程施工过程中中钢柱之间未未进行结构焊焊接，如果遭遭到雷击其后后果严重。2.3防雷击击保护范围防雷保护范围是是指接闪器对对直击雷的保保护范围。接接闪器防直击击雷的保护范范围是按“滚球法”确定的。所所谓滚球法是是指选择一个个其半径hr（由防雷类类别确定）的的一个可以滚滚动的球体，沿沿需要防直击击雷的部位滚滚动，当球体体只触及接闪闪器（包括被被利用作为接接闪器的金属属物），或只只触及接闪器器和地面（包包括与大地接接触并能承受受雷击的金属属物），而不不触及需要保保护的部位时时，则该未被被触及部分就就得到接闪器器的保护。在在施工现场年年平均雷暴日日数大于15天／年的地地区，设备和和金属架构高高度为15米及以上时时；或年平均均雷暴日数15天／年及以以下地区，设设备和金属架架构高度为20米及以上时时，防雷等级级可按第三类类防雷类别对对待。相应地地确定接闪器器防雷保护范范围地滚球半半径即为60米。2.4施工现现场常用防雷雷击措施做好防雷击工作作，认真辨别别建筑施工现现场是否要安安装防雷击装装置。千万不不要马虎从事事，尚须指出出的是：当施施工现场最高高机械设备上上接闪器的保保护范围能覆覆盖其他设备备，且又最后后退出现场，则则其他设备可可不设防雷装装置；施工单单位要对施工工人员进行安安全教育，对对雷击的基本本常识有一定定的了解，特特别是跨步电电压；雷雨天天气时，不得得进行任何露露天作业；对对防雷击装置置进行定期检检查，对冲击击接地电阻值值进行定期检检测，确保在在有效值范围围；确保消防防设施设备到到位并有效；；制定防雷击击的安全措施施和紧急预案案，定期组织织演习；办公公，生活区要要与施工区分分开设置，确确保施工道路路的畅通。2.5环翠楼楼建设施工现现场防雷击措措施在通常的建筑施施工往往安装装与土建是两两个相对独立立的项目，安安装工序的安安排没有考虑虑到自己的工工序安排应对对其它工种提提供安全保障障。现在应该该合理安排工工序，修改施施工方案，给给钢结构的施施工提供安全全保障。针对目标要求，工工程小组成员员总结以往经经验，多方论论证，围绕实实现确保钢结结构施工人员员不受雷击的的活动目标，提提出多种技术术更新想法，决决定采用在主主楼四角增加加接地极，引引出接地扁钢钢与接地网连连接，每一根根钢柱根部都都要与接地网网进行连接。（在在阻值达不到到要求时，在在适当的补打打接地极）图1主楼四角角增加接地极极通过比较，最后后确定“采用多打接接地极引扁铁铁与接地网连连接”为实施方案案，如上图采采用φ50L25500镀锌钢管找找腐殖土较厚厚处向水平或或斜下方打接接地极6根增大接地地面积，引出出接地扁钢与与棋盘式接地地网连接，使使之达到防雷雷接地阻值≤4Ω。（下图为为接地扁钢所所处的位置）具体实施方案如如下：在钢结构施工前前，首先查询询防雷技术标标准规范汇编编的各项参数数，根据现场场实际情况选选择桩基础开开挖的比较深深的、间距不不超过20米位置设置置接地点，绘绘制接地点的的位置。其次选择长度22.5m合格钢管，间间距3米成排打6根接地极，要要求位置准确确，有基础梁梁的焊迹要饱饱满。现场数据测试，测测试用的电线线连接结实可可靠，探棒要要插在没有经经过开挖的土土中（因为回回填土的密度度过大，不能能反映出真实实的接地电阻阻）。如果阻阻值达不到，就就需要向外围围敷设均压环环增设接地极极。直至符合合要求。接地地点与钢结构构基础网格连连接，焊迹饱饱满，搭接倍倍数为2倍扁钢宽度度。阻值达到要求后后，与钢结构构公司进行工工序交接。每每月对接地系系统进行1次测试，随随时监控接地地电阻的变化化。3金属屋面的防防雷设计随着科技技术的的发展，各式式各样的现代代建筑物如百百花争艳地展展现在人们的的眼前如玻璃璃墙体、金属属体包装等，现现在又有许多多新型的建筑筑物采用彩钢钢压型板和彩彩钢夹芯板。由由于这种建筑筑材料具有使使用灵活、安安装方便、造造价低廉、美美观实用等优优点，因而被被广泛地运用用于各类工业业厂房、仓库库、体育场、展展览馆等建筑筑工程的屋面面建设中。而而这类金属屋屋面建筑物的的防雷工程设设计在接闪等等方面与一般般混凝土屋面面的建筑物有有所不同。3.1接闪器器《建筑物防雷设设计规范》的的第条有专门门对金属屋面面作接闪器的的情况提出要要求：第一类类防雷建筑除除外；《民用用建筑电气设设计规范》JGJ166-20088第11.6..5条对于利用用彩钢板，铜铜板，铝板等等做屋面的建建筑物，当符符合下列要求求时，宜利用用其屋面作为为接闪器：①金属板之间间具有持久的的贯通连接；；②当金属板需需要防雷击穿穿孔时，钢板板厚度不应小小于4mm，铜板厚度度不应小于5mm，铝板厚度度不应小于7mm；③当金属板不不需要防雷击击穿孔和金属属板下面无易易燃物品时，钢钢板厚度不应应小于0.5mm，铜板厚度度不应小于0.5mm，铝板厚度度不应小于0.65mmm，锌板厚度度不应小于0.7mm；④金属板应无无绝缘被覆盖盖。压型钢板是以彩彩色涂层钢板板或镀锌钢板板为基材，经经辊压冷弯成成型的建筑用用围护板材，其其保温及隔热热层为离心超超细玻璃丝棉棉卷毡。此种种板材现场制制作，有利于于解决大范围围内面板搭接接易于出现的的接缝不严的的情况，现场场复合使整个个大面积的屋屋面成为一个个整体，更加加坚固、易排排水、防漏、保保温，而且建建筑外形更加加统一、协调调、美观。而而夹芯板是将将彩色涂层钢钢板面板及底底板与保温芯芯材通过粘接接剂（或发泡泡）复合而成成的保温复合合围护板材，按按保温芯材的的不同可分为为硬质聚氨脂脂夹芯板、聚聚苯乙烯夹芯芯板、岩棉夹夹芯板，夹芯芯板一般为工工厂预制。围围护系统连接接方式一般为为咬合连接或或者搭接连接接。根据它的的特性满足金金属板之间具具有持久的贯贯通连接的要要求。同时规规范要求接闪闪器应热镀锌锌，焊接处应应涂防腐漆，在在腐蚀性较强强的场所，还还应加大其截截面或采取其其他防腐措施施。3.2引下线线采用彩钢板做屋屋面的工程为为轻钢结构建建筑物，轻钢钢结构建筑物物的主钢架、次次构件、围护护系统在施工工中已经作了了可靠的连接接，形成了持持久的电气通通路。因此，只只要设置了可可靠的接地装装置，就可以以按跨度将钢钢柱作为引下下线。这一点点，《建筑物物防雷设计规规范》（GB500057-944，2000版）第条已已经作了规定定。当然，规规范对各类防防雷建筑物的的引下线间距距做了要求，不不过在土建施施工时，只要要所有的钢柱柱和接闪器、接接地装置做了了可靠连接，那那么它们都是是引下线，实实际效果超过过了规范的标标准。另外，此此条规定的条条文说明指出出它适合设断断接卡子的情情况，而根据据规范第4.2.4条，当利用用钢柱做引下下线同时采用用基础接地体体时是可以不不设断接卡的的。钢柱本身身做了防腐处处理，含绝缘缘被覆层，也也起到一定的的防护作用。另另外，此条规规定的条文说说明指出它适适合设断接卡卡子的情况，而而根据规范第第4.2.4条，当利用用钢柱做引下下线同时采用用基础接地体体时是可以不不设断接卡的的。3.3接地装装置在现行设计中，一一般将基础钢钢筋作为自然然接地体，用用40×4的镀锌扁钢钢将其连通，并并施行总等电电位联结。这这样进行处理理，接地电阻阻很小，一般般容易达到设设计要求。在在设计中应当当注意，应在在室外合适位位置预留接地地连接板，做做法可以参考考国家标准图图集《接地装装置安装》(03D5501-4))。这样，当当接地电阻值值达不到要求求时，施工单单位可以方便便地连接人工工接地体和测测试接地电阻阻值，这一点点应当在设计计图纸中有所所体现。另外外，在设计图图纸中，不能能泛泛而谈“利用建筑物物基础钢筋做做自然接地体体”。轻钢结构构建筑物在基基础施工时需需预埋地脚螺螺栓，加垫片片后才能和钢钢柱相连。须须知：预埋的的接地螺栓本本身和基础钢钢筋是没有电电气连接的。所所以土建施工工时可用不小小于φ10钢筋或圆钢钢将基础钢筋筋和接地螺栓栓可靠焊接，具具体做法参见见国家标准图图集《利用建建筑物金属体体做防雷及接接地装置安装装》（03D5001-3）的17页。这样，从从接闪器到引引下线，再到到接地装置，雷雷电流才具备备完整的泄放放通道。这样样做还不够，还还应该用短钢钢筋和基础钢钢筋可靠焊接接，并引出基基础外，供联联结接地环网网，方有利于于降低自然接接地体的接地地电阻值和实实施有效的等等电位联结。这这一点对于设设置独立基础础的轻钢结构构建筑尤其重重要，所以有有必要在设计计图纸中交待待清楚。如果忽视了轻钢钢结构建筑物物接地装置的的特殊性，即即基础钢筋和和接地螺栓本本身并没有电电气连接这一一事实，造成成的后果则是是整个建筑物物没有可靠的的接地网。采采取的补救措措施是用40X4的镀锌扁钢钢做等电位环环网，镀锌扁扁钢过钢柱时时应和柱底脚脚板下侧可靠靠焊接，这样样，镀锌扁钢钢充当了接地地极和接地线线的双重角色色。等电位接接地环网沿建建筑物外围敷敷设一周，这这样的接地环环尺寸较大，室室内地电位分分布可能陡峭峭，还应该加加敷均压接地地网。以此来来减小接触电电压和跨步电电压。3.4环翠楼楼楼体防雷设设计新建环翠楼工程程“主楼整体采采用铜装饰且且建筑基础为为风化岩联合合接地阻值有有达不到设计计值≤1Ω的风险”，联合接地地的电阻达到到设计值必须须≤1Ω。本工程铜铜材的厚度实实测均大于2.5mm，铜装饰下下无可然材料料。其难点在在于保证暗敷敷于铜装饰下下的扁铁与接接闪的铜构之之间的焊接饱饱满，搭接倍倍数符合要求求，连接隐蔽蔽美观。避雷雷系统与铜装装饰的配合施施工我们以前前没做过，上上海“东方明珠”遭雷击烧毁毁避雷器，又又使我们对半半导体避雷器器的使用，不不敢信任。为为保证避雷效效果，决定采采用“换土保守方方式”，虽然工程程量大，只要要土建回填时时，采用腐殖殖土，达到设设计值是有保保障的。但在在施工过程中中，决定热熔熔焊接进行扁扁钢与铜件的的焊接，采用用哪种焊接方方式是解决的的关键问题。最最后我们经过过现场试验比比对决定采用用氩弧焊对扁扁钢与铜件的的焊接。其优优点在于①在于铜结构构焊接过程中中对铜结构造造成的变形小小。②施工方便。③焊迹饱满可可靠。④产生的明火火小，利于防防火。施工过程中，首首先绘制需要要焊接的暗敷敷避雷带。根根据图纸设计计明敷避雷带带的位置，把把-40×4镀锌扁钢暗暗敷于铜瓦下下；屋面挑檐檐在混凝土内内和铜瓦下都都暗敷扁钢构构成双层保障障，主楼宝塔塔与四根-40×4接地扁钢可可靠焊接，宝宝顶与钢构可可靠焊接。在在可靠焊接的的同时，还要要求材料的厚厚度不能小于于2mm。其次对于暗敷避避雷带的焊接接，要求焊迹迹饱满，搭接接倍数2倍扁钢宽度度，要与钢结结构柱焊接在在一起。要求求铜结构之间间、铜结构与与暗敷避雷带带的焊接合格格，根据技术术交底精确定定位，对于易易遭受雷击部部位铜与铜、铜铜与铁之间进进行可靠焊接接。在实施过过程中要进行行准确测量，从从屋顶引出测测试点进行检检测，保证焊焊接贯通性。4结束语经过1年多的工工程项目实施施活动，完成成了防雷设计计的课题，通通过现场检查查和监控，“仿古建筑防防雷做法”达到了预期期的目标，确确保了钢结构构施工人员不不受雷击。