《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010規(guī)定:
3.0.1 建筑物應當根據(jù)建筑物的重要性、使用性質、發(fā)生雷電事故的可能性和后果,按防雷要求分為三類。
3.0.2 在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū),遇下列情況之一時,應劃為第一類防雷建筑物:
1 凡制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險建筑物,因電火花而引起爆炸、爆轟,會造成巨大破壞和人身傷亡者。
2 具有0區(qū)或20區(qū)爆炸危險場所的建筑物。
3 具有1區(qū)或21區(qū)爆炸危險場所的建筑物,因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷亡者。
3.0.3 在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū),遇下情況之一時,應劃為第二類防雷建筑物:
1 國家重點文物保護的建筑物。
2 國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站和飛機場、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水泵房等特別重要的建筑物。
注:飛機場不含停放飛機的露天場所和跑道。
3 國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經(jīng)濟有重要意義的建筑物;
4 國家特級和甲級大型體育館;
5 制造、使用或貯存火炸藥及其制品的危險建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破
壞和人身傷亡者。
6 具有1區(qū)或21區(qū)爆炸危險場所的建筑物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷
亡者。
7 具有2區(qū)或22區(qū)爆炸危險場所的建筑物。
8 有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐。
9 預計雷擊次數(shù)大于0.05次/a的部、省級辦公建筑物和其它重要或人員密集的公共建筑物以及火
災危險場所。
10 預計雷擊次數(shù)大于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物。
3.0.4 在可能發(fā)生對地閃擊的地區(qū),遇下情況之一時,應劃為第三類防雷建筑物:
1 省級重點文物保護的建筑物及省級檔案館。
2 預計雷擊次數(shù)大于或等于0.01次/a,且小于或等于0.05次/a的部、省級辦公建筑物和其它重要或人員密集的公共建筑物。
3 預計雷擊次數(shù)大于或等于0.05次/a,且小于或等于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑
物或一般性工業(yè)建筑物。
4 在平均雷爆日大于15d/a地區(qū),高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物;在平均雷
爆日小于或等于15d/a地區(qū),高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物。
《建筑物防雷設計規(guī)范》林維勇主編指出:
一. 高層建筑防雷類別與不設防的判定
按《規(guī)范》確定該高層建筑是第二類或第三類防雷建筑或者不需考慮防雷。
1. 部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物,當其預計雷擊次數(shù)大于0.05次/a時屬于第二類防雷建筑物; 當其預計雷擊次數(shù)小于或等于0.05次/a但大于或等于0.010次/a時屬于第三類防雷建筑物。該類民用建筑物的預計雷擊次數(shù)小于0.01次/a時可不考慮防雷。
2. 住宅、辦公樓等一般性民用建筑物,當其預計雷擊次數(shù)大于0.25次/a時屬于第二類防雷建筑物;當其預計雷擊次數(shù)小于或等于0.25次/a但大于或等于0.05次/a時屬于第三類防雷建筑物。該類民用建筑物的預計雷擊次數(shù)小于0.05次/a時可不考慮防雷。
二. 高層建筑防側擊和等電位連接
高層建筑物必然是鋼筋混凝土結構、鋼結構的建筑物,應充分利用其金屬物做防雷裝置的一部分,將其金屬物盡可能連成整體。從經(jīng)濟、安全可靠、電磁屏蔽、美觀、最少的維護工作量等許多因素出發(fā),《規(guī)范》對第二類、第三類高層建筑物提出應采取以下防側擊和等電位的保護措施。
1 .鋼筋架和混凝土構件中的鋼筋應互相連接。構件內有箍筋連接的鋼筋或成網(wǎng)狀的鋼筋,其箍筋與主鋼筋的連接,鋼筋與鋼筋的連接應采用土建施工的綁扎法連接或焊接。單根鋼筋或圓鋼以及外引預埋連接板(線)與上述鋼筋的連接應焊接或采用螺栓緊固的卡夾器連接。構件之間必須連接成電氣通路。
2. 應利用鋼柱或混凝土柱中鋼筋作為防雷裝置引下線。
3. 應將距地等于滾球半徑及以上的外墻的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。
4. 豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接。
三. 通常大雷電流是接近垂直方向的。
四. 第二類防雷建筑物的“側擊是低的,因為它只占高層建筑物遭閃擊數(shù)的百分之幾,而且其雷電流參數(shù)顯著低于閃電擊到屋頂?shù)碾娏鲄?shù),然而,裝在建筑物外墻上的電氣和電子設備,甚至被低峰值雷電流側擊擊中,也可能損壞。
這樣我們就可以比較容易理解《建筑物防雷設計規(guī)范》GB50057-2010以下規(guī)定:
4.1.2 各類防雷建筑物應設內部防雷裝置,并應符合下列規(guī)定:
1 在建筑物的地下室或地面層處,下列物體應與防雷裝置做防雷等電位連接:
1)建筑物金屬體。
2)金屬裝置。
3)建筑物內系統(tǒng)。
4)進出建筑物的金屬管線。
2 除本條第1款的措施外,外部防雷裝置與建筑物金屬體、金屬裝置、建筑物內系統(tǒng)之間,尚應滿足間隔距離的要求。
4.3 第二類防雷建筑物的防雷措施
4.3.1 第二類防雷建筑物外部防雷措施----------但當建筑物高度超過45 m時,首先應沿屋面周邊敷設接閃帶,接閃帶應設在外墻外表面或屋檐垂直面上,也可設在外墻外表面或屋檐垂直面外,接閃器之間應互相連接。
4.3.3 專設引下線不應少于2根,并應沿建筑物四周和內庭四周均勻對稱布置,其間距沿周長計算不宜大于18 m。當建筑物的跨度較大,無法在跨中設引下線時,應在跨距兩端設引下線并減小其他引下線間距,專設引下線的平均間距不應大于18 m。
4.3.4 外部防雷裝置的接地應和防閃電感應、內部防雷裝置、電氣和電子系統(tǒng)等接地共用接地裝置,并應與引入的金屬管線做等電位連接。外部防雷裝置的專設外部防雷裝置宜圍繞建筑物敷設成環(huán)形接地體。
4.3.5 利用建筑物的鋼筋作為防雷裝置時,應符合下列規(guī)定:
1 建筑物宜利用鋼筋混凝土屋頂、梁、柱、基礎內的鋼筋作為引下線。----
6 構件內有箍筋連接的鋼筋或成網(wǎng)狀的鋼筋,其箍筋與鋼筋、鋼筋與鋼筋應采用土建施工的綁扎法、螺絲、對焊或搭焊連接。單根鋼筋、圓鋼或外引預埋連接板、線與構件內鋼筋應焊接或采用螺栓緊固的卡夾器連接。構件之間必需連接成電氣通路。
4.3.9(4.4.8) 高度超過45 m的建筑物,除屋頂?shù)耐獠糠览籽b置應符合本規(guī)范第4.3.1條的規(guī)定外,尚應符合下列規(guī)定:
1 對水平突出外墻的物體,當滾球半徑45m球體從屋頂周邊接閃帶外向地面垂直下降接觸到外墻的物體時,應采取相應的防雷措施。
2 高于60m的建筑物,其上部占高度20%并超過60m的部位應防側擊,防側擊應符合下列規(guī)定:
1)在建筑物上部占高度20%并超過60m的部位,各表面上的尖物、墻角、邊緣、設備以及顯著突出的物體,應按屋面上的保護措施處理。
2)在建筑物上部占高度20%并超過60m的部位,布置接閃器應符合對本類防雷建筑物的要求,接閃器應布置在墻角、邊緣和顯著突出的物體上。
3)外部金屬物,當其最小尺寸符合本規(guī)范第5.2.7條第2款的規(guī)定時,可利用其作為接閃器,還可以利用布置在建筑物垂直邊緣處的外部引下線作為接閃器。
4)符合本規(guī)范第4.3.5條規(guī)定的鋼筋混凝土內的鋼筋和符合本規(guī)范第5.3.5條規(guī)定的建筑物金屬框架,當作為引下線或與引下線連接時,均利用其作為接閃器。
3 外墻內、外豎直敷設的金屬管線及金屬物的頂端和底端,應與防雷裝置等電位連接。
(條文說明)4.3.9指出第二類防雷建筑物的“側擊是低的,因為它只占高層建筑物遭閃擊數(shù)的百分之幾,而且其雷電流參數(shù)顯著低于閃電擊到屋頂?shù)碾娏鲄?shù),然而,裝在建筑物外墻上的電氣和電子設備,甚至被低峰值雷電流側擊擊中,也可能損壞。
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在高層建筑物的側面有外部的金屬物(如滿足表3最小尺寸要求的金屬覆蓋物、金屬幕墻)時可以滿足安裝接閃器的要求。當無自然的外部導體時也可以采用布置在建筑物垂直邊緣的外部引下線。
可利用所安裝的引下線或利用適當互相連接的自然引下線(如符合本規(guī)范第5.3.5條規(guī)定的建筑物金屬框架,或在電氣上貫通的鋼筋混凝土鋼筋)來滿足上述要求所要安裝的或特別要求的接閃器。”
對于第二類防雷建筑物,由于滾球半徑h r規(guī)定為45(60)m(見本規(guī)范表5.2.12),所以本條規(guī)定為“高度超過45(60)m的建筑物”。
豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置等電位連接。由于兩端連接使其引下線成了并連路線,必然參與導引一部分雷電流,并使它們之間在各平面處的電位相等。
4.4 第三類防雷建筑物的防雷措施
4.4.8------
4.5.6 在建筑物引下線附近保護人身安全需采用的防接觸電壓和跨步電壓的措施,應符合以下規(guī)定:
1 防接觸電壓應符合以下規(guī)定之一:
1)利用建筑物金屬構架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上是貫通的且不少于10根柱子組成的自然引下線,自然引下線的柱子包括位于建筑物四周和建筑物內的。
3)外露引下線其距地面2.7 m以下的導體用耐1.2/50μs沖擊電壓100kV的絕緣層隔離,或用至少3mm厚的交聯(lián)乙烯層隔離。
4)用護攔、警告牌使接觸引下線的可能性降至最低限度。
2 防跨步電壓應符合以下規(guī)定之一:
1)利用建筑物金屬構架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上是貫通的且不少于10根柱子組成的自然引下線,自然引下線的柱子包括位于建筑物四周和建筑物內的。
3)用網(wǎng)狀接地裝置對地面做均衡電位處理。
4)用護攔、警告牌使接觸引下線的可能性降至最低限度。
5.3.8 第二類防雷建筑物或第三類防雷建筑物為鋼結構或鋼筋混凝土建筑物時,在其鋼構件或鋼筋之間的連接滿足本規(guī)范的規(guī)定并利用其作為引下線的條件下,當其垂直支柱均起到引下線的作用時,可不要求滿足專設引下線之間的距離。
5.2.1 接閃器的材料、結構和最小截面應符合表5.2.1的規(guī)定。
(摘錄)單根扁鋁 最小截面70mm2、厚度3mm;
單根園鋁 最小截面50mm2、直徑8mm;
單根扁形鋁合金導體 最小截面50mm2、厚度2.5mm;
單根園形鋁合金導體 最小截面50mm2、直徑8mm;
單根扁鋼(熱浸鍍鋅) 最小截面50mm2、厚度2.5mm;
單根園鋼(熱浸鍍鋅) 最小截面50mm2、直徑8mm;
單根扁不銹鋼 最小截面50mm2、厚度2.5mm;
單根園不銹鋼 最小截面50mm2、直徑8mm;
5.2.6明敷接閃導體固定支架的間距不宜大于表5.2.6的規(guī)。.固定支架的高度不宜小于150mm。
表5.2.6 明敷接閃導體和引下線固定支架的間距
布 置 方 式 | 扁形導體和絞線固定支架的間距(mm) | 單根園形導體固定支架的間距(mm) |
安裝于水平面上的水平導體 | 500 | 1000 |
安裝于垂直面上的水平導體 | 500 | 1000 |
安裝于從地面至高20m垂直面上的垂直導體 | 1000 | 1000 |
安裝在高于20m垂直面上的垂直導體 | 500 | 1000 |
5.2.7 除第一類防雷建筑物外,金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器,并應符合下列規(guī)定:
1 板間連接應是持久的電氣貫通,可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接。
2 金屬板下面無易燃物品時,鉛板的厚度不應小于2mm,不銹鋼板、熱鍍鋅鋼、鈦和銅板的厚度不應小于0.5mm,鋁板的厚度不應小于0.65mm,鋅板的厚度不應小于0.7mm。
3 金屬板下面有易燃物品時,不銹鋼板、熱鍍鋅鋼、鈦板的厚度不應小于4mm,銅板的厚度不應小于5mm,鋁板的厚度不應小于7mm。
4 金屬板應無絕緣被覆層。
注:薄的油漆保護層或1mm厚瀝青層或0.5mm厚聚氯乙烯層均不屬于絕緣被覆層。
5.2.8 第一類防雷建筑物和本規(guī)范第4.3.2條第1款的規(guī)定外,屋頂上永久性金屬物宜作為接閃器,但
其各部件之間應連成電氣貫通,并應符合下列規(guī)定:
1 旗桿、攔桿、裝飾物、女兒墻上的蓋板等,其截面應符合本規(guī)范表5.2.1條的規(guī)定,其壁厚應符合本規(guī)范第5.2.7條的規(guī)定。
5.3.5 建筑物的鋼梁、鋼柱、消防梯等金屬構件,及幕墻的金屬立柱,宜作為引下線,但其各部件之間均應連成電氣貫通,可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接;其截面應按本規(guī)范表5.2.1的規(guī)定取值;各金屬構件可覆有絕緣材料。
5.3.8 第二類防雷建筑物或第三類防雷建筑物為鋼結構或鋼筋混凝土建筑物時,在其鋼構件或鋼筋之間的連接滿足本規(guī)范的規(guī)定并利用其作為引下線的條件下,當其垂直支柱均起到引下線的作用時,可不要求滿足專設引下線之間的距離。
實際上在《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》中防雷問題專題審查會記要中已有相近表述:
根據(jù)《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》審查會會議記要的要求,由建設部建筑工程標準技術歸口單位主持,1999年7月9日在中國建筑科學研究院召開了《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》中有關防雷問題小型審查會。出席會議的代表見附頁。
會上《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》編制組成員介紹了幕墻的安裝方式等內容,《建筑物防雷設計規(guī)范》主編人林維勇教授高工介紹了建筑物的防雷要求。經(jīng)過審查,對《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》中有關防雷的條文(4.4.2條)進行如下修改:
1. 4.4.2條中將“防雷體系”改為“防雷裝置”。
2. 取消4.4.2條中的第3款關于沖擊電阻的要求。
《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》JGJ102-2003根據(jù)《金屬與石材幕墻工程技術規(guī)范》中防雷問題專題審查會記要,在《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》JGJ102-2003第4.4.13條中規(guī)定:“幕墻的金屬框架應與主體結構的防雷體系可靠連接,連接部位應清除非導電保護層。”《玻璃幕墻工程技術規(guī)范》JGJ102-2003條文說明第4.4.13條指出:“玻璃幕墻是附屬于主體建筑的圍護結構,幕墻的金屬框架一般不單獨作防雷接地,而是利用主體結構的防雷體系,與建筑本身的防雷設計相結合,因此要求應與主體結構的防雷體系可靠連接,并保持導電通暢。”
因此高層建筑幕墻防雷設計可按以下幾條執(zhí)行:
1.防直擊雷 女兒墻鋁板壓頂符合5.2.1、5.2.7、5.2.8條規(guī)定時,可作為接閃器,并沿建筑周邊與主體結鉤的防雷裝置均勻連接,連接間距不大于18m。
2.防側擊和閃電感應
a)有預埋件 幕墻金屬立柱應與和主體結構防雷裝置連接的預埋件可靠連接,并保持導電通暢。
b)后錨固 頂端和底端的每塊錨板用φ6鋼筋連接后,再沿建筑周邊與主體結構的防雷裝置均勻連接,連接間距不大于18m。單元式幕墻上單元下框與下單元上框對插時如鋁構件不直接接觸,應用2×10 mm鋁板連通,或每層的每塊錨板用φ6鋼筋連接后,再沿建筑周邊與主體構結防雷裝置均勻連接,連接間距不大于18m。