農村自建住宅防雷方案研究
——以遂寧市農村某三層住宅樓為例

王少琨，曾琪，羅聲悅

（1.四川職業技術學院建筑與環境工程系，四川遂寧629000；2.重慶市防雷中心，重慶江北400000）

農村自建住宅防雷方案研究
——以遂寧市農村某三層住宅樓為例

王少琨1，曾琪1，羅聲悅2

（1.四川職業技術學院建筑與環境工程系，四川遂寧629000；2.重慶市防雷中心，重慶江北400000）

我國農村住宅的建造者普遍缺乏防雷設計與施工相關的專業知識，專業防雷公司又不愿承接此類小工程，導致農村自建住宅的防雷安全問題異常突出.本文以遂寧市典型的農村自建三層住宅樓為例，設計了一套川東地區農村自建住宅普遍適用的防雷方案，此方案符合國家標準，成本低廉，具有農村自建住宅的防雷特色.

農村；自建住宅；防雷

長期以來，我國農村一直是受雷擊侵害最嚴重的地區之一，每年都有大量人員傷亡和財產損失.受經濟條件限制，大部分農村地區住宅的防雷設施不完善甚至未安裝任何防雷設施[1]，造成這種情況的原因可歸納為三個方面：（1）成本因素：大部分農村的建筑不具備防雷設施，最主要的原因是戶主不愿意承擔過高的防雷工程費用；（2）觀念因素：防雷的觀念在農村地區并未深入人心，很多人存在僥幸心理，覺得雷電不會擊中自家住宅；（3）防雷知識匱乏：農村的居民往往缺乏專業的防雷知識，不清楚雷電產生的原因，更不知道如何防范雷擊.

因此要降低農村地區的雷災事故數量，首先需加大防雷知識宣傳的力度.其次，根據農村地區建筑的實際情況，設計一套成本低廉且符合國家標準的防雷方案.本文以一幢位于遂寧市境內，長15m、寬10m、高10.5m的農村三層自建住宅樓為例，從設計、預算和施工三個方面對其防雷方案進行討論.

1 建筑物防雷類別的確定

根據G B50057-2010，建筑物年預計雷擊次數應按下式確定：

式中N為建筑物年預計雷擊次數，單位為次/a；k為校正系數；Ng為建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度，單位為次/k m2/a；A e為與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積，單位為k m2.

1.1 校正系數（k）的取值：

大部分農村建筑位于較低洼的地區，應該取值為1.但考慮到個別農村自建住宅位于河邊、湖邊、山坡下或土山頂部等處，遭受雷擊風險可能性大一些，因此本項目取k=1.5.

1.2 建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度（Ng）的計算

式中Td為年平均雷暴日，單位為d/a.

根據有關資料，川東地區幾個主要城市的年雷暴日見表1.

表1 川東主要城市的年雷暴日

從表1數據可知，川東地區七個主要城市的平年年雷暴日次數為36.2d/a，最大年雷暴日次數為41.9d/a.為了保證防雷設計的安全性和計算的方便，本項目取Td=42d/a.

將Td=42d/a帶入(2)式中可得

1.3 與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積（Ae）的計算

絕大多數農村自建住宅的高度遠遠小于100m，因此適用公式

本項目長度L=15m，寬度W=10m，高度H=10.5m，因此帶入公式可得A e=8.63*10-3K m2.

綜上所述，將計算出的K、Ng和A e值分別帶入(1)式中，可得N=1.5*4.2*8.63*10-3=0.054369次/a.根據G B50057-2014第3.0.4條，本項目為第三類防雷建筑物.

2 防雷設計

根據第三類防雷建筑物的相關技術要求，進行防雷設計時應兼顧外部防雷和內部防雷兩方面因素.

2.1 外部防雷設計

①屋面防雷措施：建筑物的外部防雷措施為在屋面布置接閃網、接閃帶或接閃桿.本項目宜選擇圍繞屋頂四周布置一圈接閃帶.

②引下線設置：由于農村自建建筑大部分是磚混結構，沒有從地基到屋頂通長焊接的主筋，應設專用引下線.本項目的長度和寬度分別為15m和10m，按第三類防雷建筑物技術要求應布置的引下線數量為2根.

③接地裝置：若建筑的基礎內有鋼筋，可采用基礎內鋼筋網作為自然接地裝置，但應滿足公式S≥1.89k c2，由于本項目引下線為2根，分流系數kc應取值0.66，可得S≥0.82，即基礎內鋼筋總表面積應大于等于0.82㎡.因農村自建住宅基礎中鋼筋網的總表面積一般達不到0.82㎡，所以應采用人工地網.由于環形地網可有效降低跨步電壓對人的危害，同時減少被雷擊時由于地面電位梯度大產生對設備高電壓反擊的危險[3]，因此本項目在距離建筑四周1m以外做一圈環形人工地網.

④接地電阻：根據國家標準，第三類防雷建筑物的接地電阻值應該小于或等于10歐姆.但由于川東地區土壤以紫紅色沙土、泥巖為主，電阻率較低，前文中所設計的環形人工地網基本能達到此電阻要求.其次，農村地區建筑的防雷工程應以系統的觀點進行設計，不應盲目追求低接地電阻值，以免防雷工程成本過高，超過戶主承受能力.

2.2 內部防雷設計

①等電位措施：等電位連接具有很重要的作用，可減少各設備之間、各系統之間的電位差，保持任何情況下各系統、設備間電位相對穩定[4].本項目應在一樓設置總等電位連接端（M EB），各樓層分設局部等電位連接端（LEB），并且在衛生間增設局部等電位連接端.建筑物內所有大尺寸金屬構件需與LEB進行連接，LEB再與M EB連接，最后將M EB通過專線與人工地網進行電氣連通.

②浪涌保護器（S PD）選擇：鑒于農村自建住宅的配電系統一般比較簡單，可設置一級浪涌保護器進行保護.結合川東地區具體的雷暴情況，本項目可選擇一臺8/20波形60K A的S PD進行保護.

③電磁屏蔽：由于農村家庭一般無特別貴重與精密的電氣設備，因此本項目不考慮電磁屏蔽的措施.

3 防雷工程預算

防雷工程費用一般由直接費、間接費、利潤、費規和稅金五部分組成.[5]但本項目的防雷工程為戶主自行施工，因此僅考慮直接費和人工費兩項.

根據防雷設計要求，可列出本項目的防雷預算清單如表2所示，預算總價為2215.60元.

表2 預算清單

4 施工過程

由于本項目的防雷設計較簡單，并且采用人工地網和專用引下線，因此可以等建筑主體施工完成后再進行防雷施工，依次進行如下的施工工序.

4.1 人工地網施工

環繞建筑物四周1m以外挖一圈0.8m深的溝，然后將12根熱鍍鋅角鋼以每隔5m的間距打入溝槽中.角鋼之間用熱鍍鋅扁鐵連接，角鋼和熱鍍鋅扁鋼連接處上、下兩側施焊，焊接長度應大于熱鍍鋅扁鋼寬度的2倍.在引下線位置附近分別用熱鍍鋅扁鋼預留出2個接頭后，覆土回填溝槽.

4.2 引下線的安裝

每隔1m在墻上安裝引下線固定支架，完工后將熱鍍鋅扁鋼進行安裝固定.引下線與地網連接處進行焊接，由于均為熱鍍鋅扁鋼，焊接長度宜為寬度的2倍.

4.3 接閃器的安裝

沿屋面四周外沿，每隔1m設置一個固定基座，再安裝熱鍍鋅圓鋼.選擇兩處將熱鍍鋅圓鋼與引下線扁鋼進行雙面焊接，焊接長度為圓鋼直徑的6倍.

若屋面有永久性的金屬欄桿、旗桿、太陽能熱水器、管道等，均應通過熱鍍鋅扁鋼與接閃器焊接連通.

4.4 等電位連接的安裝

在一樓入戶處安裝總等電位連接端子（M EB），可鑲嵌入墻內，并用熱鍍鋅扁鋼與地網進行連接，連接處應焊接，焊接長度為扁鋼寬度的2倍.并將配電箱的P E線與其進行連接.

每層樓安裝局部等電位連接端子（LEB），并將該層樓內的金屬管道通過暗敷的熱鍍鋅扁鋼與LEB進行電氣連接.廁所需設置單獨的等電位連接端子，與廁所內所有金屬構件進行電氣連接，特別是噴淋設備.最后再將LEB通過熱鍍鋅扁鋼與M EB進行電氣連通.

4.5 浪涌保護器的安裝

在室內配電箱前端安裝一臺60K A的浪涌保護器，使用直徑為25mm2的銅導線連接接地排，接地銅導線長度應小于0.5m.

5 結語

農村自建住宅安裝防雷設施是保護居民免遭雷擊傷害的最有效措施.本項目通過合理的防雷設計，在滿足國家強制性標準的同時，防雷預算僅為2215.60元，在大部分農村居民的可承受范圍內，本方案是一套能夠在川東地區農村廣泛適用的防雷方案.

[1]楊暉.農村及空曠地區建構筑物低成本防雷設計研究[D].成都：電子科技大學，2013：12-13.

[2]中華人民共和國住房和城鄉建設部.G B50057-2010建筑物防雷設計規范[S].北京：中國計劃出版社，2010.

[3]楊泓.防雷減災管理及綜合防雷減災技術的應用和發展研究[D].重慶：重慶大學建筑管理與房地產學院，2004：17-19.

[4]周道剛.用系統觀點進行防雷設計[A]//2004年貴州省科學技術優秀學術論文集[C].2004.

[5]李維紅，陳尚德，李韋霖.防雷工程預算研究[A]//第七屆中國國際防雷論壇論文摘編[C].2008.

Researchon Lightning Protection Schemeof Rural Self-bui lt Residence——A C a se S t udy o f a T h r ee-sto r e y R esi d enti a l B u i l d in g in S u inin g C it y

WANG S h a o ku n1,Z E NGQ i1,L U O S hen gyu e2
(1.S ich ua n V oc a tion a l a n d T echnic a l C ol le g e,S u inin g S ich ua n629000;2.C hon gq in g Li g htnin g Pr otection C ente r,J i a n gb ei C hon gq in g 400000)

C hin a's rura l r esi d enti a l bu i l d e r s ar e g ene ra l l y l a c k o f mine d esi g n a n d const ru ction-r el a te d p r o f ession a l k no w le dg e,p r o f ession a l l i g htnin g p r otection comp a nies ar e r el u ct a nt to u n d e r t ak e s u ch sm a l l p r o j ects,a s a r es u l t,in rura l sel f-bu i l t r esi d enti a l l i g htnin g s af et y p r o blems ar eo u tst a n d in g.t ak in ga t y pic a l rura l sel f-bu i l t th r ee-sto r e y r esi d enti a l bu i l d in g in S u inin g a s a n e xa mple,this p a pe r d esi g ns a l i g htnin g p r otection scheme f o r E a st S ich ua n rura l r esi d enti a l bu i l d in g s.T his p r o j ect con f o r ms to the n a tion a l st a n dard a n d costs l it t le.I t h a s the ch ara cte r istics o f l i g htnin g p r otection in rura l sel f bu i l t ho u sin g.

Rura l;S el f-bu i l t R esi d enti a l;Li g htnin g Pr otection

TU241.4

A

1672-2094（2017）03-0162-03

責任編輯：張隆輝

2017-03-09

王少琨（1990-），男，四川遂寧人，四川職業技術學院助教.研究方向：施工方案與技術.

曾琪（1975-），女，四川遂寧人，四川職業技術學院副教授.研究方向：化學分析與檢測.