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【摘 要】随着科学技术的快速发展，城市建设的步伐加快，城市中楼房的建设高度随之逐渐增大，人们对高层建筑的安全性越来越关注。在高层建筑施工过程中，防雷接地施工作为必要环节，其施工质量好坏直接影响着建筑物使用安全。防雷接地施工到位，可有效减少雷击造成的建筑物损害，避免不必要损失的产生，这就需要重视防雷接地工作，提高防雷接地安装的整体水平，以确保建筑工程的质量安全。鉴于此，本文将结合防雷接地系统的种类和作用，探讨防雷接地装置安装施工的要点，以期有助于提高防雷接地施工的质量水平。
【关键词】建筑电气安装；防雷接地；施工要点；注意事项
相关调查数据显示，雷电灾害已经成为了我国的三大灾害之一，不仅每年都会有近千人因雷击而死亡，由雷击而导致的经济损失也高达十几亿元。如今城市建筑电气复杂的程度增加，城市建筑面临更大的雷电灾害问题，这就需要对建筑电气安装中防雷接地的施工技术进行深入的探讨，制定出切实有效的应对方案。
1、建筑接地系统的种类和作用
从总体上来看，建筑接地系统的种类大致可分为防雷接地、工作接地和保护接地，其中每个种类在建筑工程中均有着不同的作用。
1.1防雷接地的作用
防雷接地最重要的作用就在于在雷电击中建筑物时将雷电的电流导入大地之中，继而保护建筑物中的电气设备以及人员的安全。在建筑物遭受雷击的瞬间，建筑物内产生的感应电流可以高达数百千伏，如此高的电压不仅会对电子设备造成毁灭性的损伤，还会危及建筑物内的人员安全，因而建筑物的防雷接地措施必须到位。防雷接地系统的最重要的作用是使建筑物内的设备具有等电位、均压和多层屏蔽的安全防雷结构。建筑物常见的单独接地方式和联合接地的方式如图1、图2所示。
1.2工作接地的作用
通常，电气设备为了保证安全基本上都会带有地线，工作接地是指建筑物内的电气设备工作时维持正常运转的接地系统，主要是让建筑内部的电子设备信号放大，使信号传输和在各个电路的信息传递过程有一个平稳的基准电位。民用建筑的交流工作接地为交流配电系统中的电源变压器中性点或者把建筑物引入的交流电源中性线直接接地，保证建筑内电器具有220V/380V正常使用的稳定工作电压。
1.3保护接地的作用
保护接地是防止电气设备绝缘损坏或者意外情况下金属外壳带电而危机人身安全的措施。通常是将在正常情况下不带电，而在绝缘损坏或者意外情况下带电的部分连接接地体，在检测到对地的泄漏电流超过安全值时则自动断电。在建筑遭受雷击的情况下，建筑内电气设备的绝缘层可能瞬间被击穿，以此导致电气设备的外壳带有巨大的电流，此时，配电回路检测到漏电的电流超过安全值，保护开关会快速动作切断电源，以起到保护操作人员的作用。
2、防雷装置及施工过程应注意的问题
①从进入施工现场的材料要有质量保证：防雷工程中采用的主要设备、材料、成品、半成品进场检验应有记录，有质量合格证明文件。特别是像镀锌圆钢、镀锌扁钢和镀锌避雷小针等材料，材质中的含碳量不能过高，已避免在现场加工弯曲时断裂。
②防垂直雷击的保护措施：避雷带有明敷和暗敷，明敷的避雷带有一般带用镀锌圆钢或镀锌扁钢，也有不锈钢管栏杆作为明敷避雷带；暗敷的避雷带一般采用镀锌圆钢（因镀锌圆钢比镀锌扁钢易360度弯曲，且更经济.）避雷带焊接质量非常重要，它直接关系到整个避雷带连接的可靠性和稳定性，镀锌扁钢与镀锌扁钢搭接焊长度大于镀锌扁钢长度的2倍，一般明敷避雷带镀锌扁钢采用-25*4镀锌扁钢垂直安装，两条镀锌扁钢的两端搭接长度一般为8cm～10cm；考虑到美观方面，有时明敷镀锌扁钢避雷带采用先将两条镀锌扁钢两端垂直对接焊，再在对接焊焊缝两侧各7cm～10cm左右区域位置靠建筑物内侧焊接一端15cm～20cm同样规格同样材质的镀锌扁钢4个棱边焊接，这样从建筑物外观看到的明敷避雷带将是平滑的。明敷避雷带采用镀锌圆钢时，一般采用Ф12镀锌圆钢焊接长度大于镀锌圆钢长度的6倍，实际施工中焊接长度一般为10cm左右，双面施焊。焊接处焊渣清理干净后刷两道银粉漆防锈处理。考虑到美观方面，一般明敷避雷带的支架，均在工厂成批加工。支架插入女儿墙、砖墙、屋檐和屋脊等处后，支架与插入部位的空隙处均需用玻璃胶填实，防止雨水渗入空隙中。暗敷避雷带在现代高层建筑中，特别是有石材幕墙的建筑中一般运用暗敷避雷带明装避雷小针施工，在土建结构完成后，幕墙安装前，通过土建现场的实测标高，测量女儿墙结构顶面的平整度，有凸的地方需凿平整，有凹陷的地方也需修平整。然后在女儿墙或砖墙的避雷带的线路上每隔1.5m～10cm安装1个Φ8或Φ10膨胀螺栓，然后将避雷带（一般采用镀锌圆钢或镀锌扁钢）与膨胀螺丝用电焊机电焊固定；在膨胀螺栓与女儿墙或砖墙之间的空隙用玻璃胶填实缝，膨胀螺栓与避雷带焊接处焊渣清理干净后刷两道银粉漆防锈处理。暗敷避雷带固定稳定后，给避雷小针安装垂直创造良好的条件。在此施工过程中，还有特别注意一个事情，那就是避雷小针的长度，只按照设计要求考虑的避雷小针高度，安装后将达不到规范要求。以此在采购避雷小针前应该考虑土建结构女儿墙的实测标高、暗敷避雷带的实际标高、以后幕墙完成面的标高和设计要求的避雷小针出完成面的高度。避雷小针的设置一般按照设计要求间距均匀分部，特别是屋角、檐角等外凸部位在角上设置1根避雷小针外，距此避雷小针0.5米屋角、檐角或女儿墙等的边缘处两侧各设置1个避雷小针。在实际设计和施工过程中，常常会忽视平屋面烟道顶的避雷小针或避雷带的设置；常常会忽视露出上人屋面排水透气管套管的接地，需与屋面预留的接地装置可靠连接；常常会忽视屋面配电箱防止雷电波入侵的措施，应在配电箱的内加装浪涌过电压保护器。
③防止侧向雷击的保护措施：混泥土内的钢筋应相互连接；利用柱子内主筋作为防雷引下线；10层或30米以上开始设置均压环，与所有外墙上的栏杆、门窗、构件、引下线等金属物可靠连接；均压环利用建筑物每层圈梁外侧两根Ф16以上主筋通长焊接形成；垂直敷设的金属管道及金属物的底端及顶端应与防雷接地装置连接。建筑物采用屋面避雷带、利用建筑物柱和剪力墙内竖向钢筋作一下线及接地装置三部分联结成一个整体的钢筋大网笼，就构成了一个笼形避雷网，较好地取得均压和屏蔽的防雷效果。现代高层建筑外墙很多采用铝合金幕墙装修后，铝合金幕墙在自身形成连贯的电气通路的同时应与主体结构的防雷装置可靠地连接，使两部分形成一个防雷整体共同保护幕墙和建筑物免遭雷电袭击。幕墙和电气专业施工队伍应加强连接点处的工序交接，及时做好连接点处接地电阻的测试和记录。
3、接地系统及施工中应注意的问题
①进入施工现场的材料要有质量保证：与防雷装置施工中的要求基本一致。
②现代高层建筑接地极一般由建筑物桩基、基础底板主轴线上的上下两层主筋上的两根通长焊接形成的基础接地网组成。防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地等接地共用同一个接地装置，并与埋地的金属管道相连。在主筋焊接时，一定要反复检查，防止漏焊形成基础接地网。现代高层建筑智能化程度越来越高，有火灾自动报警系统、门禁系统、安防系统、可视对讲系统等等弱电系统，但弱电系统中的电子设备耐压等级不高。而高层建筑中低压供电配电系统通常采用TN-S系统。当线路发生接地故障时，PE线上带有高电压。由于PE线是连通的，在规定的时限内未消除故障回路时存在故障电压蔓延的情况，给用户造成危险施工中应特别重视PE线在安全中的作用。因此，通常弱电竖井内单独垂直敷设一条-40*4镀锌扁钢，其下端与接地网可靠连接，作为接地极。竖井内每层水平敷设一条-40*4镀锌扁钢作为楼层等电位连接带，与垂直接地干线可靠连通并将本层地板钢筋和弱电箱金属外壳作等电位联结。电气竖井内PE干线刷黄绿相间的油漆加以标识，可以提高识别度。在设备基础接地中，配电柜、落地式箱式风机、人防中的脚踏风机等落地设备，在设计说明中往往一句带过“设备基础需要接地”，但在设计平面图中往往没有反应出来设备基础具体的接地位置和采用什么材料如何接地，一般施工人员在预埋阶段往往会在这些设备基础位置遗漏预埋镀锌扁钢，到设备安装阶段，有的到工程验收阶段才发现设备基础位置没有预埋接地镀锌扁钢，为此往往需要从基础底板主轴线上的接地网上凿出主钢筋，再用镀锌扁钢焊接连通，因此，给设备基础接地带来严重的麻烦。施工中应注意PE线与N线严格区别，不能混接。由于现场操作人员技术水平不高及责任心不强，将PE线和N线混接，PE线流过工作电流，当负荷较大或接地电阻较大时，PE线中产生的压降也较大，整个建筑物用电设备的金属外壳会同样带上危险电压，造成事故。特别在用户装修时，由于无完整施工图纸、导线的使用混乱，经常发生PE线与N线混接的情况。所以，首先一定要保证PE线与接地极可靠连接；其次，PE线应严格按规范采用黄绿相间的塑料铜芯软线，N线采用蓝色的塑料铜芯线以防混接，便于以后的检修。当灯具安装高度低于2.4米时，灯具的可接近裸露导体必须接地（PE），并应有专用接地螺栓，且有标识。有的设计深度不够，对安装高度低于2.4m的灯具如壁灯、诱导灯、出口指示灯、吊顶灯等未配出PE线或仅在设计说明中提及，导致楼层走道装饰吊顶高度不足2.4m时，吊顶内灯具未作接地，留下安全隐患。对此，施工单位在图纸会审时或者在配管穿线时要认真核对装饰吊顶的标高，及时向建设单位和设计人员提出问题并加以解决。现代高层建筑结构复杂、专业齐全，包括火灾自动报警、电气、楼宇自控、电梯等系统，这些系统的接地都有其严格的要求。由于建设单位往往把这些系统分包给不同的专业队伍，造成各专业在接地系统施工中脱节和遗漏，给工程安全留下隐患。并且应加强接地电阻的测试记录及接地系统的验收工作，确保各系统均可靠地接地。
4、等电位联结及施工中应注意的问题
等电位联结有总等电位联结和局部等电位联结。总等电位联结，进出建筑物的金属管道、外露可导电部分、装置外可导电部分、PE干线、电气装置接地极的接地干线、建筑物内的水管、煤气管、采暖和空调管道等金属管道连通作总等电位联结。对于高层建筑和大型建筑进出建筑物的金属管道数量很多，全部采用镀锌扁钢一圈连接的施工难度很大（因为外围一圈剪力墙每隔一定距离有柱子突出剪力墙垂直平面），而且增加工程成本。高层建筑基础接地设计一般都要求基础梁主筋焊接成闭合环形通路，完全可以替代镀锌扁钢进行联结，可在金属管道进出建筑物的就近位置从基础接地装置预埋引出线及等电位端子与金属管道联结，这样既可达到等电位效果，而且更美观，又省工省料，节约工程成本。局部等电位联结，带洗浴设备的卫生间或浴室采用局部等电位联结，从本层就近接地的两根主钢筋中引至局部等电位箱。采用BVR4mm2穿PVC16将局部等电位箱与卫生间内所有金属管道、构件联结。同时还应考虑卫生间地面钢筋网、混凝土墙内钢筋网及热水器插座等引入PE线的插座。插座要求采用防溅型插座，同时配电箱的插座回路采用漏电保护器。这样联合一起有效保护卫生间内用电安全。建设单位特别是交付毛坯房的房产开发商常把卫生间给排水支管、插座及洁具安装交由用户自理，局部等电位联结只预埋局部等电位箱，由于多数的用户专业知识的缺乏，在二次装修时没有再进行局部等电位联结施工，给安全留下隐患。施工单位在竣工验收时应与建设单位办好交接手续，明确责任。
5、建筑电气安装防雷接地施工措施
防雷装置的施工要实行公用接地的方法，并按照相关规定中标准接地不大于1Ω的要求对安装后的接地电阻进行测量，如果测量结果达不到要求，就要通过人工接地极的方式来保证接地的质量。圆钢与底板钢筋搭接长度应大于底板钢筋直径的6倍以上；如果涉及到焊接施工，应做到焊缝饱满，保证焊接点具有足够的机械强度，并且不存在夹渣、裂纹、虚焊及气孔等现象，另外，焊接处还应做好防腐工作，在焊接完成以后应利用红色或蓝色的油漆在引线下表面做好标记。
防雷引下线的安装必须要严格按照设计图纸的要求进行，防雷引下线的位置不能私自更改，并对地下结构柱钢筋进行绑扎。如果住户的入户处于接地极相连时应保证各纤弱电箱之间的跨接。另外，要注意各电器设备的导电部位不存在外露的现象，金属的线槽及电缆桥架应利用扁钢与接地装置进行可靠的连接，其中卫生间需要进行局部的点位连接。在安装过程中还应该掌握好侧位打眼技术，首先要根据需要画出打眼的位置，然后利用电锤在成品外皮墙的10cm左右的位置拉直线进行打眼，此时将直线的两端的壁垒支架插入孔中，并往孔中灌注水泥砂浆，然后捣实，最后利用螺栓对避雷线的支架进行固定并将施工位置打扫干净。避雷线支架安装完成后还要安装避雷网，将镀锌圆钢调直并敷设于避雷支架上方，然后焊接加固，将屋面所有凸出的金属物体与避雷带进行可靠的连接，连接的长度应大于6cm，如果采用焊接的方式进行连接，在焊接好之后，应对焊接点进行清理并刷一层防锈漆。
另外，对于太阳能热水器的防雷。很多地区由于太阳能充足，人们通常会在楼顶安装太阳能热水器，这在发生雷电时，很有可能会引来雷击。虽然大部分厂商都声称太阳能热水器能够防雷，但是从太阳能内胆以及外桶间的绝缘层并不能成为防雷的充分理由。因此，在发生雷电的天气时，应该注意以下几点：1）在雷电天气中，不要使用太阳能热水器；2）要为太阳能热水器安装好避雷装置；3）太阳能热水器的电源线应进行屏蔽保护并且在电源位置安装避雷装置；4）防雷装置的安装应由专业人员进行。
6、结束语
综上所述，随着城市中可用土地资源的稀缺，城市建筑有向着高层化发展的趋势，虽然这也意味着我国经济发展步入了新的高度，但是当前城市高层建筑面临着越来越严峻的雷击问题，因而为了降低损失务必要做好防雷接地施工工作。即便是防雷接地施工在技术操作上并不复杂，但相关工作人员在操作时仍需要认真对待，用高质量的防雷接地系统来保证建筑物内电气设备及人员的安全，从而最大限度的减小雷击所造成的诸多损失。
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论文作者:吴晗
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第4期
论文发表时间:2016/8/31
标签：防雷论文; 镀锌论文; 建筑物论文; 电位论文; 扁钢论文; 圆钢论文; 装置论文; 《低碳地产》2016年第4期论文;