建筑金屬結構防雷接地

錢 江

（海晨建筑工程咨詢有限公司，浙江 嘉興 314000）

1 建筑金屬結構防雷接地的優點

防雷接地是影響建筑物防雷效果的一個重要措施。利用建筑物基礎中的金屬結構作為接地體。這樣做可以節約資金、降低開挖土方和回填土的工作量，并且由于基礎中的金屬結構受到混凝土的保護，使用壽命長。

2 建筑金屬結構防雷接地的條件

根據國家有關設計及實踐經驗，利用鋼筋混凝土基礎接地應滿足以下幾個條件：

（1）當基礎采用硅酸鹽為基料的水泥和周圍土壤的含水量不低于4%，且基礎的外表面無防腐層或瀝青防腐層時，鋼筋混凝土基礎內的鋼筋宜作為接地裝置。

（2）敷設在混凝土基礎中作為防雷裝置的單根鋼筋或圓鋼，其直徑不應小于10mm。

（3）利用基礎內鋼筋網作為接地體時，每根引下線應接至地面以下，距地面深度不應小于0.5 mm，所連接的基礎鋼筋表面積總和對一級防雷建筑來說不能小于4.24KC（m2），而對二、三類建筑來說不能小于1.89 KC（m2），其中，KC為分流系數，一般取最大值：KC=1。

（4）應在與防雷引下線相對應的室外深度0.8~1m外，在被用作引下線的鋼筋上焊出一根直徑12mm，或40mm×4mm的鍍鋅導體。此導體伸向室外，距外墻的距離不宜小于1m。

（5）當利用鋼筋混凝土構件和基礎內鋼筋作為接地裝置時，構件內或基礎內的鋼筋應進行焊接。各構件或基礎之問必須連成電氣通路，進出鋼筋混凝土構件的導體與其內部鋼筋體的每一個連接點必須焊接，且與其主筋相焊接。

（6）對于第一類、第二類防雷建筑物，每根引下線的沖擊接地電阻應滿足R≤10Ω。當土壤電阻率小于或等于3000Ω時，如防雷的接地裝置同其他接地裝置和進出建筑物的各種管道相連，可以不計其沖擊接地電阻，但需滿足基礎鋼筋網的水平投影面積或閉合環所包圍的面積應滿足S≥80m2。否則，應計算基礎接地體的沖擊接地電阻值。由于建筑物防雷接地一般與電氣接地采用共同接地方式，其接地電阻應滿足其中最小接地電阻的要求。此時，仍要計算基礎的工頻接地電阻。

3 建筑金屬結構的防雷接地

建筑物的防雷設施與建筑物防雷設施接地二者密不可分。雷電擊中地面物體，在這些物體中通過雷電流，引起熱效應與機械效應；當防雷裝置接受雷擊時，在引下線和接地體上會產生很高電位，并在接地體的附近形成跨步電壓和接觸電壓；由雷電流引起的強大電磁場還會在附近產生很高的感應電動勢等。為了防止人畜受傷及建筑物受到破壞，作者提出幾點看法。

3.1 熱效應

強大雷電流產生熱量。由于作用時間極短，只要金屬導體有足夠大截面，就不會引起熔化。施工當中引下線截面必須符合規范要求。在引下線間的接觸點上，接觸亦應良好。如接觸不良、接觸電阻很大時，在這些地方有可能產生金屬熔化。所以接閃器、引下線、接地體之間金屬連接必須可靠，施工時應特別注意。工程驗收應分別測量引下線、接地體的接地電阻，使之符合要求，確保萬無一失。

3.2 機械效應

平行導體通過同方向電流，會在導體之間產生吸引力；導體彎曲部分通過電流，越靠近彎曲部分，應力越大。施工時，混凝土柱或基礎內作為引下線和接地體的鋼筋，綁扎或焊接均可，防雷等級較高的物體，建議采用焊接。接閃器與引下線，引下線與接地體，接地體之間的連接應焊接。在采用獨立引下線時，必須焊接。引下線應盡量避免采用直角或銳角，在彎曲處應采用牢固的機械固定方法。

3.3 跨步電壓和接觸電壓

雷電流散入大地，在土壤周圍形成電壓降。人如果站在此處，兩腳所處電位不同，有電流通過兩腳流過人體，這種電位差就是跨步電壓。這時如果有人用手接觸到引下線，由于手腳所處電位不同，形成接觸電壓。保證防雷裝置對人畜的安全，可包以絕緣或隔離起來；接地裝置做成環狀或加均壓網都可改善接地裝置附近地面的電位分布，以降低跨步電壓。

3.4 雷電感應

當金屬屋頂或其他導體處于雷云和大地之間形成的電場下，導體上就會感應積累與雷云電荷極性相異的電荷叫束縛電荷。雷云放電后，雷云與大地之間的電場突然消失，導體上的電荷如來不及流散，就會產生很高電位，叫靜電感應電壓。為防止其造成危害，應將建筑物的金屬屋頂，房屋中的大型金屬物體等予以接地，以迅速泄放束縛電荷。

3.5 電磁感應

強大的雷電流通過導體時，會在周圍空間產生強大的電磁場，處在磁場中的導體會感應出較高的電動勢，導體之間產生火花放電。為防止雷電流電磁感應產生高電壓引起火花，平行敷設的長金屬管道、構架中的鋼筋等，每隔一定距離要用金屬物跨接并加以接地。高層建筑物除按一般建筑物安裝防雷設施外，還要考慮側擊雷對建筑物有可能造成的危害。按規定做均壓環，20m以上建筑物外露金屬如門窗等較大金屬物都與防雷裝置連接，利用柱內或剪力墻中鋼筋作為防雷引下線應可靠焊接，提高防雷可靠性。

4 總結

雷電會引起建筑物的損壞、人員傷亡，對電力、電訊等設備造成損壞。雷電流產生的靜電感應作用和電磁感應作用以及雷電波侵入作用。高層建筑更易遭受雷擊，建筑防雷系統直接關系到建筑及建筑內設備、人員安全。所以，在設計、按規定做均壓環，20m以上建筑物外露金屬如門窗等較大金屬物都與防雷裝置連接，利用柱內或剪力墻中鋼筋作為防雷引下線應可靠焊接，提高防雷可靠性。

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