大型公共建筑防雷系统案例分析

大型公共建筑防雷系统案例分析

高层建筑的外部防雷，主要是防直击雷和防侧击雷，其作用是保护建筑物不受雷击，外部防雷装置主要由接闪器、引下线、接地装置组成。

　　①、接闪器包括避雷针和避雷网（带），对于超高层建筑，还应考虑将屋顶出现的卫星接收器、有线电视、航空障碍灯、节日彩灯纳入接闪器保护半径之内。

　　②、引下线的作用是将避雷网（带）与接地装置连接在以前，为雷电流提供通路，通常利用主题结构的柱主筋或剪力墙钢筋做引下线。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于规范要求，应尽可能的增加引下线数量，适当减小引下线间距。

　　③、接地装置包括接地体和接地线，防雷接地体应尽量用自然接地体作为接地装置。

　　由于超高层建筑比较高，雷电可能从建筑物侧部击中建筑物，侧击雷的保护一般不需要专设接闪器，先判断属于第一类还是第二类防雷建筑物，然后在30米或45米以上各层（或没三层）圈梁内的主筋焊通，形成均压环。

　　工程案例分析：广州新电视塔

　　防雷等级：二类防雷建筑       接地形式：TN-S系统          塔体高度：454米

　　桅杆高度：156米                    建筑总高度：+610米          功能楼层：地上35层

　　塔内面积：38000m²               建筑总面积：116000m²     结构形式：筒中筒结构

　　案例分析：

　　新电视塔建筑的外筒钢结构和塔顶层组合楼板结构,使得整个塔体构成了一个“法拉第笼”,因此可以直接利用塔体达到良好的防雷效果。

　　法拉第笼（FaradayCage）是一个由金属或者良导体形成的笼子。根据接地导体静电平衡的条件，笼体是一个等位体，内部电势为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外表面上。

　　一、接闪器：

　　塔体顶部直接利用金属天线桅杆作为防雷接闪装置,利用塔顶不锈钢金属护栏作为避雷带,无金属护栏处采用同材质明装避雷带,整个屋面避雷带形成闭合。

　　在塔顶桅杆基底处设置闭合均压带,以均衡散流和降低跨步电压。同时利用塔顶楼板结构配筋主筋在整个屋面构成不大于5m×5m或4m×6m的避雷网格。

　　突出屋面的金属物体以及露天安装的设备金属外壳就近与防雷装置可靠连接,连接点不少于两处。突出屋面的非金属物体,当其不在接闪器的有效保护范围内时,安装防雷接闪装置(避雷针或避雷带或混合接闪器),并就近与防雷装置相连。

   二、引下线：

        天线桅杆金属部分既是接闪器,又直接作为防雷引下线,并通过与塔体结构的连接将雷电流导入地下;塔体部分的引下线由核心筒外围剪力墙内的工字钢立柱和外筒的24根结构钢柱共同组成,引下线间距不大于18 m。

        由于作为防雷引下线的24根钢立柱自上而下通过地面层并深入至地下二层与结构基础连接,直接裸露并可能被人手触摸,为防止雷击时因接触电压导致人体触电伤亡,需采取防护措施。初始的方案是在地面3 m以下的立柱表面做绝缘处理,通过与建筑、结构、装修等相关专业的讨论和协商,考虑了多方面因素后决定采用设立警示牌的方式,提醒游人在雷雨天气时不要靠近作为防雷引下线的24根外立柱,以免发生危险。

        此外,为了有效降低跨步电压,塔体防雷引下线(外筒钢立柱)在地面层处设置均压环(利用圈梁外侧两条主筋构成)。

        三、接地装置：

        工作接地、保护接地、防雷接地共用一个接地装置,接地电阻要求不大于1Ω。广州新电视塔所在区域的土壤电阻率约为55～73.4Ω·m,接地装置接地电阻的初步估算约为0.28～0.39Ω,有可能小于0.2Ω。

        因此采用天然接地体完全可以满足要求。因此利用塔体及裙房、地下室基础桩内对角的四条主筋(桩的利用系数不小于0.5)作为垂直接地体,利用塔体承台梁最外侧两条主筋、核心筒筏板基础外侧两条主筋,及裙房、地下室基础结构外圈梁外侧两条主筋分别构成环形接地体,同时利用地下室底板结构梁内的两条主钢筋构成不大于10 m×10 m或8m×12 m的接地网格。