大型公共建筑防雷系統(tǒng)案例分析

高層建筑的外部防雷，主要是防直擊雷和防側擊雷，其作用是保護建筑物不受雷擊，外部防雷裝置主要由接閃器、引下線、接地裝置組成。

　�、佟⒔娱W器包括避雷針和避雷網（帶），對于超高層建筑，還應考慮將屋頂出現的衛(wèi)星接收器、有線電視、航空障礙燈、節(jié)日彩燈納入接閃器保護半徑之內。

　　②、引下線的作用是將避雷網（帶）與接地裝置連接在以前，為雷電流提供通路，通常利用主題結構的柱主筋或剪力墻鋼筋做引下線。引下線應沿建筑物四周均勻或對稱布置，其間距不應大于規(guī)范要求，應盡可能的增加引下線數量，適當減小引下線間距。

　�、�、接地裝置包括接地體和接地線，防雷接地體應盡量用自然接地體作為接地裝置。

　　由于超高層建筑比較高，雷電可能從建筑物側部擊中建筑物，側擊雷的保護一般不需要專設接閃器，先判斷屬于第一類還是第二類防雷建筑物，然后在30米或45米以上各層（或沒三層）圈梁內的主筋焊通，形成均壓環(huán)。

　　工程案例分析：廣州新電視塔

　　防雷等級：二類防雷建筑       接地形式：TN-S系統(tǒng)          塔體高度：454米

　　桅桿高度：156米                    建筑總高度：+610米          功能樓層：地上35層

　　塔內面積：38000m²               建筑總面積：116000m²     結構形式：筒中筒結構

　　案例分析：

　　新電視塔建筑的外筒鋼結構和塔頂層組合樓板結構,使得整個塔體構成了一個“法拉第籠”,因此可以直接利用塔體達到良好的防雷效果。

　　法拉第籠（FaradayCage）是一個由金屬或者良導體形成的籠子。根據接地導體靜電平衡的條件，籠體是一個等位體，內部電勢為零，電場為零，電荷分布在接近放電桿的外表面上。

　　一、接閃器：

　　塔體頂部直接利用金屬天線桅桿作為防雷接閃裝置,利用塔頂不銹鋼金屬護欄作為避雷帶,無金屬護欄處采用同材質明裝避雷帶,整個屋面避雷帶形成閉合。

　　在塔頂桅桿基底處設置閉合均壓帶,以均衡散流和降低跨步電壓。同時利用塔頂樓板結構配筋主筋在整個屋面構成不大于5m×5m或4m×6m的避雷網格。

　　突出屋面的金屬物體以及露天安裝的設備金屬外殼就近與防雷裝置可靠連接,連接點不少于兩處。突出屋面的非金屬物體,當其不在接閃器的有效保護范圍內時,安裝防雷接閃裝置(避雷針或避雷帶或混合接閃器),并就近與防雷裝置相連。

   二、引下線：

        天線桅桿金屬部分既是接閃器,又直接作為防雷引下線,并通過與塔體結構的連接將雷電流導入地下;塔體部分的引下線由核心筒外圍剪力墻內的工字鋼立柱和外筒的24根結構鋼柱共同組成,引下線間距不大于18 m。

        由于作為防雷引下線的24根鋼立柱自上而下通過地面層并深入至地下二層與結構基礎連接,直接裸露并可能被人手觸摸,為防止雷擊時因接觸電壓導致人體觸電傷亡,需采取防護措施。初始的方案是在地面3 m以下的立柱表面做絕緣處理,通過與建筑、結構、裝修等相關專業(yè)的討論和協(xié)商,考慮了多方面因素后決定采用設立警示牌的方式,提醒游人在雷雨天氣時不要靠近作為防雷引下線的24根外立柱,以免發(fā)生危險。

        此外,為了有效降低跨步電壓,塔體防雷引下線(外筒鋼立柱)在地面層處設置均壓環(huán)(利用圈梁外側兩條主筋構成)。

        三、接地裝置：

        工作接地、保護接地、防雷接地共用一個接地裝置,接地電阻要求不大于1Ω。廣州新電視塔所在區(qū)域的土壤電阻率約為55～73.4Ω·m,接地裝置接地電阻的初步估算約為0.28～0.39Ω,有可能小于0.2Ω。

        因此采用天然接地體完全可以滿足要求。因此利用塔體及裙房、地下室基礎樁內對角的四條主筋(樁的利用系數不小于0.5)作為垂直接地體,利用塔體承臺梁最外側兩條主筋、核心筒筏板基礎外側兩條主筋,及裙房、地下室基礎結構外圈梁外側兩條主筋分別構成環(huán)形接地體,同時利用地下室底板結構梁內的兩條主鋼筋構成不大于10 m×10 m或8m×12 m的接地網格。