高層建筑防雷接地安裝技術

陳超

摘 要：以某建筑防雷接地安裝為例，分析了提前放電避雷針選型和在網架、金屬幕墻上安裝過程中遇到的問題，說明了同時使用金屬幕墻、玻璃幕墻和石材幕墻時防雷施工技術措施的要點。

關鍵詞：高層建筑；防雷接地；安裝技術；接閃器

中圖分類號：TU976.55 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.16.146

隨著我國經濟的不斷增長和科學技術的進步，人們越來越關注建筑的安全性能，防雷接地安裝工程的重要性突出。但是由于防雷接地的安裝施工是一項綜合性工程，如果沒有全面考慮每一個因素，就會影響建筑的安裝性能。因此，如何采取有效的措施提高防雷接地的安裝施工水平成為了施工人員需要解決的問題。下面就結合實例對此進行討論分析。

1 建筑概況

本工程地上33層，地下2層，為二類防雷建筑，接閃裝置為金屬屋面，輔助接閃裝置為提前放電避雷針，金屬屋面東西向坡度6%，金屬屋面最高處為158.97 m，其下方137 m處為結構屋面，結構屋面與金屬屋面之間是中空的，用來存放擦窗機設備。

利用網架和結構主筋、幕墻自身防雷裝置做防雷引下線。東、西兩側為金屬幕墻，南、北兩側為玻璃幕墻和石材幕墻。本工程功能分區復雜，防雷接地做法較多，細節處理較復雜。

2 接閃器

本工程利用金屬屋面做接閃器，提前放電避雷針做輔助接閃裝置。

2.1 金屬屋面

金屬屋面上設有隱蔽式虹吸雨水天溝、隱蔽式擦窗機（使用時自動提升至屋面導軌處）、航空障礙燈和防護鋼繩?！督ㄖ锓览自O計規范》第3.3.2條規定：“金屬物體可不做接閃裝置，但應與屋面防雷裝置相連?！北竟こ汤媚粔埞菍⒉链皺C導軌、防護繩支座與金屬網架連接，同時根據圖集《民用建筑電氣設計與施工》在航空障礙燈支座處設置避雷針。由于虹吸雨水天溝為隱蔽式，被金屬屋面覆蓋，在檢修時才暴露在外面，因此天溝不做單獨接地。

金屬屋面（鈦鋅板）表面沒有涂層，符合《建筑物防雷設計規范》第4.1.4條“金屬板接閃器無絕緣被覆層”的要求。鈦鋅板壁厚2 mm，由于采用剛性鋁板防水，金屬屋面下無易燃物品，因此滿足《建筑物防雷設計規范》第4.4.1條“金屬板下面無易燃物品時，其厚度不應小于0.5 mm”的要求。

2.2 提前放電避雷針

2.2.1 避雷針的選擇

本工程選擇法國杜爾-梅森（中國）防雷有限公司的satelit+提前放電避雷針，根據產品說明，對于二類防雷建筑物，在避雷針高度高于建筑物3 m時，保護半徑為58 m，可以保護到本建筑屋面最遠點。

2.2.2 避雷針的安裝定位

避雷針的定位極為重要，要同時考慮以下因素：①由于本工程屋面東西方向傾斜，為保證避雷針垂直，避雷針底座需安裝在南北向網架的弦桿件上。②避雷針需避開金屬幕墻外皮的上、下龍骨。③雨水通過波谷處排入天溝，為減少雨水的影響，避雷針需安裝于幕墻波峰處。④避雷針安裝需避開屋面防水鋁板直立鎖邊突出的搭接縫，以減少防水隱患。⑤為控制避雷針桿的重量，需盡量降低避雷針的高度，確保避雷針桿對防水鋁板和金屬幕墻的開孔最小。避雷針應盡量安裝在高處，以減少避雷針桿的直徑。⑥避雷針需安裝在所在網架上弦桿件一側的1/3以內，以減少網架桿件的承重。⑦首先根據設計圖樣，由測量人員放線指出避雷針的圖示位置，由于網架的坐標系可能與結構專業和幕墻專業的坐標系不同，因此在測量過程中，需轉換坐標系。

2.2.3 底座、針桿的安裝

由于網架桿件不允許焊接固定避雷針底座，因此避雷針底座要采取抱箍的形式固定在網架桿件上。

根據屋頂風力和避雷針桿高度確定避雷針的底座和底座肋板厚度、肋板高度、針桿壁厚、避雷針桿分段安裝長度（便于針桿的分段安裝）和分段桿件連接方式。其中，避雷針底座肋板的高度應低于網架桿件與防水鋁板之間的高度，防止破壞鋁板防水。

由于避雷針底座抱箍較厚（12 mm），為場外加工配件，所以必然與桿件的結合面不會很緊密，因此，在現場利用扁鐵確定底座抱箍的模型后，要在工廠采取一次沖壓成型制作避雷針底座，以保證抱箍與桿件結合緊密。

避雷針底座與網架球直接用角鐵焊接。避雷針固定要從多個方向與網架球采用角鐵焊接，防止避雷針傾斜，保持垂直；同時，要將角鐵與網架連接，起到導通電流作用。

由于本工程金屬網架桿件表層噴涂了防火涂料，因此桿件除在加工出場時噴涂環氧富鋅漆外，還要噴涂封閉漆和環氧云鐵漆作為中間漆，以起到防腐的作用。因此，避雷針底座的安裝固定應在網架桿件中間漆噴涂前完成，防止重復防腐工作。

2.2.4 其他安裝需求

安裝避雷針前，要保證結構預埋防雷引下線與網架球節點焊接完成，接地裝置測試符合設計要求，確保雷電流向下導通。在屋頂金屬幕墻全部安裝驗收完畢后，將避雷針安裝在避雷針桿上，防止金屬幕墻外皮拆除導致避雷針還需重新安裝。

由于國內還沒有明確提前放電避雷針的保護半徑，提前放電避雷針產品只具備國內防雷檢測中心提前放電檢測報告。因此，盡量不要將提前放電避雷針作為保護建筑的主要接閃裝置。

提前放電避雷針進口產品較多，在《建筑電氣工程施工質量驗收規范》（GB 50303—2002）和資料管理系統中，要求進口產品有商檢。實際上，大部分提前放電避雷針并沒有列入國家要求商檢的名單中，這影響了避雷針選樣、報驗和竣工驗收工作。在選擇提前放電避雷針型號時，要注意產品的保護半徑通常為避雷針高于建筑最頂端后剩余的高度，這是核對其保護半徑的依據。通常，提前放電避雷針的保護半徑為60 m、45 m或30 m。在安裝避雷針前，應檢查其是否取得了具有相應資質的檢測機構出具的避雷針提前放電性能檢測報告，并確保檢測報告在有效限期內。

3 鋼網架、金屬幕墻等的防雷措施

本工程東、西兩側為金屬幕墻，南北兩側為石材幕墻，分別根據《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ 102—2003）和《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ 133—2001）對幕墻防雷措施進行分析。

3.1 鋼網架和金屬幕墻

金屬屋面通過幕墻龍骨與鋼網架球節點焊接，根據《二類防雷建筑設計規范》（GB 50057—2000）第3.3.3條要求，引下線不應少于2根，并應沿建筑物四周均勻或對稱分布，其間距不應大于18 m。本工程鋼網架水平桿件間距3 m，豎向間距小于18 m，受拉桿件最薄壁厚6 mm（受壓桿件壁厚大于受拉桿件），受拉桿件直徑120 mm（受壓桿件直徑大于受拉桿件直徑），以鋼柱最小界面計算其壁厚面積大于110 mm2，均符合規范對防雷引下線標準的要求。屋面鋼網架在138 m混凝土結構屋面處，通過15處結構柱內預埋主筋將雷電流釋放。同時，根據《金屬與石材幕墻工程技術規范》（JGJ 133—2001）第4.4.2條，在幕墻結構中，應自上而下地安裝防雷裝置，并應與主體結構的防雷裝置可靠連接。在主體結構4個邊角敷設φ12圓鋼作為單獨防雷裝置，與首層環形避雷網處連接導通，引入接地裝置。

3.2 玻璃幕墻和石材幕墻

在幕墻龍骨埋件安裝階段，利用φ12圓鋼焊接鋼制埋件和結構預埋防雷引下線。由于不同金屬之間連接存在電化學腐蝕，因此玻璃幕墻鋁龍骨與鋼制作埋件之間需增加絕緣片。為保證龍骨與埋件之間電氣導通，需采用歐姆環（防雷片）將龍骨與埋件連接起來。由于鋁龍骨為明敷設，龍骨表層有40 μm氟碳噴涂層，為滿足《玻璃幕墻工程技術規范》（JGJ 102—2003）第4.4.13條要求，幕墻的金屬框架應與主體結構的防雷體系可靠連接，并清除連接部位的非導電保護層和防雷片與龍骨連接處的氟碳涂層。

4 水景接地

本工程計劃在首層的宴會廳設置環形水池，在5層中庭設置水景，在水景內設置鋼琴演奏臺。為保證人員安全，參考《民用建筑電氣設計與施工》噴水池局部等電位聯結示例，在水景、水池位置設置接地裝置。

本工程水景燈具與噴水管為一體式，噴水管道由燈具中心伸出，為增加噴水管道壽命，噴水管道采用PVC塑料管道，水景燈具選樣時增加接地螺釘。由于燈具較多，如果燈具接地線采用PVC管敷設至燈具，就會造成配管布線困難；同時，考慮到安全和維修等因素，應將接地扁鋼引入燈具安裝基礎內，用BVR線連接扁鋼與燈具，以此降低燈具的施工難度。為了降低漏電危險，燈具電源配管均為PVC管，PVC管口采用防水膠密封后用防水膠帶和絕緣膠帶包裹，防止PVC管進水漏電。鋼琴吧臺和踏步臺階均為鋼制，利用扁鋼焊接。

5 結束語

綜上所述，建筑的安全性能是建筑正常使用的保障，我們必須要做好高層建筑的防雷接地安裝施工，并結合實際情況，采取合理、有效的施工技術和措施，做好施工全過程的質量管理工作，及時解決遇到的問題，不斷總結經驗，這樣才能真正提高建筑防雷接地安裝施工質量，保證建筑的安全性能。

參考文獻

[1]張巖.超高層建筑防雷接地系統施工技術探討[J].安裝，2011.

[2]宋葉峰，李建兵，茆華.論高層建筑防雷接地施工技術的應用探討[J].中國科技博覽，2014.

〔編輯：王霞〕

Abstract： This paper in a lightning protection grounding and installation as an example， analyzes the early selection of the discharge of lightning rod and the problems encountered in the process of installation on the rack， metal curtain wall， illustrates the simultaneous use of metal curtain wall， glass curtain wall and stone curtain wall the technical measures for lightning protection construction points.

Key words： high-rise building； lightning protection grounding； installation technology； air terminals