防雷设计说明书.docx

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防雷设计说明书

年预计雷击次数计算书

工程名:

计算者:

计算时间:

参考规范：

《建筑物防雷设计规范》GB50057―94（2000年版）

1.已知条件:

建筑物的长度L=43.80m

建筑物的宽度W=43.95m

建筑物的高度H=73.5m

当地的年平均雷暴日天数Td=90.0天/年

校正系数k=1.0

2.计算公式:

年预计雷击次数:

N=k*Ng*Ae=0.4007

其中:

建筑物的雷击大地的年平均密度:

Ng=0.024Td^1.3=0.024*35.60^1.3=

8.3316

等效面积Ae为:

H<100M,Ae=[LW+2（L+W）*SQRT（H*（200-H））+3.1415926*H（200-H）]*10

-6=0.0481

3.计算结果:

根据《防雷设计规范》，该建筑应该属于第二类防雷建筑。

附录:

二类:

N>0.06省部级办公建筑和其他重要场所、人员密集场所。

N>0.3住宅、办公楼等一般性民用建筑物。

三类:

0.012<=N<=0.06省部级办公建筑和其他重要场所、人员密集场所。

0.06<=N<=0.3住宅、办公楼等一般性民用建筑物。

N>=0.06一般性工业建筑。

防雷

根据《民用建筑电气设计规范》中防雷等级的划分，民用建筑物防雷分为三类：

第一类防雷的民用建筑物，是具有特别重要用途的属于国家级建筑物；国家级重点文物保护的建筑物和构筑物；高度超过100m的建筑物。

第二类防雷的民用建筑物，是重要的或人员密集的大型建筑物；省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑；省级及以上大型计算机中心和装有重要电子设备的建筑物。

第二类防雷建筑物防直击雷的措施，采用装设在建筑物上的避雷网（带）应按规范的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。

所有避雷针应采用避雷带相互连接。

引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。

当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。

第三类防雷的民用建筑物，建筑物年计算雷击次数大于或等于0.05的建筑物；建筑群边缘地带的高度为20m以上的建筑物；历史上雷害事故较多地区的建筑物。

本工程按三级防雷建筑设防。

本建筑物预计雷击次数为0.4007,按雷击次数进行防雷等级分类，本住宅楼属第二类防雷建筑。

并分为防直击雷和防侧击雷。

防直击雷：

利用装设在屋顶上的避雷网（带）及避雷针混合组成防雷接闪器，网格不大于10mx10m或12mx8M；利用建筑物钢筋混凝土柱内的2根钢筋作为引下线，引下线沿建筑物四周均匀（对称）布置，其平均间距不大于18m，利用建筑物钢筋混凝土基础（基础圈梁）内的钢筋作为接地装置。

防侧击雷的措施：

钢构架和混凝土的钢筋应互相连接；45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大金属物与防雷装置做电气连接，45m及以上没隔两层要做防雷均压环。

1）接闪器

①屋面接闪器采用明敷避雷带。

易遭受雷击的屋脊、屋角、女儿墙及屋面四周的檐上装设ф25*4的镀锌扁钢或ф10镀锌圆钢装设避雷带，并在屋面设置不大于10m*10m的网格，所有的金属物件及出屋面金属体都应与避雷带用25mm*4mm的镀锌扁钢相连。

2有高出屋面的部位，如电梯机房，裙墙等沿着四周设避雷带。

③墙上的金属栏杆、门窗等凸出部位都直接或通过预埋件与建筑物内主筋相连，用做防侧击雷和等电位措施。

2）引下线

避雷引下线利用结构柱内主筋（两根Φ16主筋），利用建筑物混凝土承台梁及桩基内的钢筋作为接地装置，引下线钢筋与基础承台梁接地网钢筋应可靠焊接，钢筋的焊接长度单面焊接应大于钢筋的六倍、双面焊接应大于12倍，并满足施工验收规范及质量检查部门的有关要求。

45M层以上，每三层设均压环并与雷电流引下线及每层钢窗连接，每隔三层设备管道均于钢筋混凝土梁中主筋连接。

3）接地装置

本工程利用建筑物基础、桩基钢筋及圈梁的主筋组成闭合回路，做接地体，使接地电阻小于10Ω。

2.6.2保护接地

本工程采用TN-C-S系统，进户电源在配电柜处作重复接地，主配电柜与各配电柜各设备分别进行局部等电位连接及总等电位连接，防雷接地与保护接地共用基础接地体，接地电阻<=1欧。

1）接地装置

本工程属于民用建筑，建筑物之间的距离一般都不能满足各种接地装置的相互距离，因此常采用共用接地装置，电力设备与防雷设备共用接地，接地电阻按其中最小的要求值选，共用接地装置采用建筑物的基础钢筋作垂直接地体，利用地圈梁的主筋与基础钢筋相连，做成环状接地装置，在各种接地引下线的部位预埋与接地装置主筋相焊接的100mm*100mm*4mm的钢板,将各种接地装置的引下线与此钢板相连接。

建筑各柱之间采用40*4镀锌扁钢相互连接做成环路，各个角出处应在室外地坪下0.8m处甩出40*4镀锌扁钢1.5m，以备外接人工接地装置。

变电所室内标高-3.700处甩出0.5m，40*4镀锌扁钢，用以连接变电所室内接地干线。

电梯井下应在标高-4.900处甩出0.5m，40*4镀锌扁钢用以连接电梯井接地干线，

消防控制室在地面下皮标高50cm处甩出0.5m，40*4镀锌扁钢用以连接消防控制室接地干线

电竖井、弱电机房在标高+0.300处均有相同的做法。

2）接地系统的连接

接地线连接处应该焊接，接地系统的所有连接都应采用焊接，如不宜焊接，可用螺钉连接。

2.6.3接地电阻

因本工程采用共用接地装置，故不作严格计算，采用完成基础环形连接后实测接地电阻，并做好记录，不满足电阻要求时，补打人工接地极。

第四章防雷接地系统

4.1防雷等级

根据《民用建筑电气设计规范》中防雷等级的划分，民用建筑物防雷分为三类：

第一类防雷的民用建筑物，是具有特别重要用途的属于国家级建筑物；国家级重点文物保护的建筑物和构筑物；高度超过100m的建筑物。

第二类防雷的民用建筑物，是重要的或人员密集的大型建筑物；省级重点文物保护的建筑物和构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑；省级及以上大型计算机中心和装有重要电子设备的建筑物。

第二类防雷建筑物防直击雷的措施，采用装设在建筑物上的避雷网（带）应按规范的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。

所有避雷针应采用避雷带相互连接。

引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。

当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。

第三类防雷的民用建筑物，建筑物年计算雷击次数大于或等于0.05的建筑物；建筑群边缘地带的高度为20m以上的建筑物；历史上雷害事故较多地区的建筑物。

4.2防雷的措施

4.2.1高层建筑物的外部防雷接地装置：

（1）接地网：

当发生雷电时，雷电流通过引下线向自然接地体周围大地泄流外散，土壤呈现的电阻称为接地电阻，当增大接地网的面积，接地电阻将减小。

接地网是指水平方向由钢筋绑扎或焊接成的网格，水平钢筋组成的接地网可以近似看成一块独立的平板，它的电容主要由它的面积决定的。

附加于这个平板上有限长度的竖向钢筋接地体，其所增加的长度不足以改变其电容，即接地电阻减小不多。

只有当这些附加的竖向接地体的长度增加到可以和平板的长、宽尺寸相近时，平板趋近于一个半球时，电容才会有较大的增加，接地电阻才会明显的减小。

另一方面，因为电容所储存的能量不是储存在极板上，而是储存在整个电介质中即整个电场中，电介质中的能量密度与其电容率有关。

在大型建筑的基坑内，接地网埋深的尺寸比起接地网的几何尺寸小的多，所增加的储存能量的介质空间是极其有限的，在这个有限空间中的能量密度较小，表明增加接地网的深度对减小接地电阻的作用不大。

在设计利用底板接地网做自然接地体时，不应认为自然接地体埋得越深，接地电阻就越小，应通过地质勘探报告了解周围的土质情况。

（2）引下线：

引下线的作用是将避雷带与自然接地体连接在一起，使雷电流构成通路。

在高层建筑中利用其柱或剪力墙中的主筋作为引下线，随主体结构逐层串联焊接至屋顶与避雷线连接。

为了安全起见每条引下线不应少于两根主筋，主筋的截面不应小于Φ16mm。

在高层建筑的设计、施工中，利用其结构主筋做引下线，本人认为这样做具有经济、实用、易于操作的特点，由于现浇混凝土内的引下线不易氧化，所以具有使用寿命长的特点。

按建筑物的防雷类别适当减小引下线的间距，这样做可以迅速分流，降低反击电压，

（3）、避雷带：

避雷带由避雷线和支持卡子组成，避雷带应设置在建筑物易受雷击的层檐、女儿

墙等处，其作用是引雷效应，雷电流通过引下线向大地泄流，避免高层建筑物雷击。

避雷线安装：

①避雷线应顺直，不应有高底起伏现象。

②避雷线弯曲处不得小于90°，弯曲半径不得小于圆钢直径的10倍。

③避雷线采用镀锌圆钢，直径不应小于Φ12mm。

④镀锌圆钢焊接长度为其直径的6倍，并双面焊接。

⑤如遇有变形缝处应做煨弯补偿处理。

支持卡子安装：

①支持卡子采用40×4mm镀锌扁钢，卡子埋深不应小于80mm。

②卡子顶部一般应距建筑物屋檐、女儿墙等表面100mm。

③卡子水平间距不应大于100mm，各间距应一致，转角处两边的卡子距转角中心不应大于250mm。

④所有支持卡子应横平竖直，固定牢固。

（4）均压环：

在高层建筑的设计和施工中，除了防止雷电的直击外，还应防止侧向雷击，超过30米高的建筑物，应在30米及其以下每隔三层围绕建筑物外廓的墙内做均压环，并与引下线连接。

保证建筑物接构圈梁的各点电位相同，防止出现电位差。

①均压环采用不小于Φ8mm的镀锌圆钢，或不小于24mm×4mm的镀锌扁钢。

②均压环沿建筑物的四周暗敷设，并与各根引下线相连结。

③外檐金属门、窗、栏杆、扶手、玻璃幕、金属外挂板等预埋件的焊接点不应少于两处，与引下线连接。

④搭接长度扁钢>2b、圆钢>6D、圆钢和扁钢>6D。

（注：

b为扁钢长度，D为圆钢直径，扁钢搭接应焊3个棱边，圆钢应焊接双面。

）

4.2.2高层建筑物的内部防雷接地装置

图4-1局部等电位图

附注:

①地面内钢筋网宜与等电位联结线连通。

当墙为混凝土墙时,墙内钢筋网也宜与等电位联结线连通。

②图中LEB线均采用BV-1×4mm铜线在地面内或墙内穿塑料管暗敷。

③卫生间等电位端子板的设置位置应方便检测,其具体做法见图集。

图4-2总等电位图

附注：

①MEB端子板做法见图。

②MEB线截面见具体工程设计。

③MEB端子板宜设置在电源进线或进线配电盘处，并应加罩，防止无关人员触动。

④相邻近管道及金属结构允许用一根MEB线连接。

⑤经实测总等电位联结内的水管，基础钢筋等自然接地体的接地电阻值已满足电气装置的接地要求时，不需另打人工接地极，保护接地与避雷接地宜直接短捷地连通。

⑥当利用建筑物金属体做防雷及接地时，MEB端子板宜直接短捷地与该建筑物用作防雷及接地的金属体连通。

⑦图中箭头方向表示水、气流动方向，当进，回水管相距较远时，也可由MEB端子板分别用一根MEB线连接。

4.3接地装置

4.3.1接地装置简述

（1）垂直埋没的接地体

（2）水平接地体和联接条

（3）对伸长形接地体，在计算冲击接地电阻时，接地体的有效长度应按下式计算：

式中Ly――有效长度（米）。

ρ――接地体周围介质的电阻率（欧·米）。

（4）为了降低跨步电压，防直击雷的接地装置距建筑物入口及人行道不应小于3米。

当小于3米时应采取下列措施之一：

①水平接地体局部埋深不小于1米。

②水平接地体局部包以绝缘物（例如50～80毫米厚的沥青层）。

③采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80毫米厚的沥青层，其宽度应超过接地装置2米。

4.3、2常见的几种接地形式

（1）TN－C系统

TN－C系统被称之为三相四线系统，如图4-3。

该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。

这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。

智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管（可控硅）等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N带电，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。

不但会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。

因此TN－C接地系统不能作为智能化建筑的接地系统。

图4-3TN-C系统

（2）TN－C－S系统

TN－C－S系统由两个接地系统组成，如图4-4，第一部分是TN－C系统，第二部分是TN－S系统，分界面在N线与PE线的连接点。

该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用TN－C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN－S系统。

TN－C系统前面已做分析。

TN－S系统的特点是：

中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。

该系统中，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。

PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时，始终不会带电。

因此TN－S接地系统明显提高了人及物的安全性。

同时只要我们采取接地引线，各自都从接地体一点引出，及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施，那么TN－C－S系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。

图4-4TN-C-S系统

（3）TN－S系统

TN－S是一个三相四线加PE线的接地系统，如图4-5。

通常建筑物内设有独立变配电所时进线采用该系统。

TN－S系统的特点是，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。

中性线N是带电的，而PE线不带电。

该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。

只要按TN－C－S接地系统，采取同样的技术措施，TN－S系统可以用作智能建筑物的接地系统。

如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。

图4-5TN-S系统

4.4本工程防雷接地概述

4.4.1、本工程防雷等级及累计次数

本工程防雷等级为三级，建筑物的防雷装置应满足防直击雷、防雷电感应及雷电波的侵入，并设置总等电位联结。

建筑物数据

建筑物的长L（m）

29.3

建筑物的宽W（m）

24

建筑物的高H（m）

52.4

等效面积Ae（km2）

0.0334

建筑物属性

住宅一般性民用建筑物

气象参数

年平均雷暴日Td（d/a）

66.6

年平均密度Ng（次/（km2.a））

5.6328

计算结果

预计雷击次数N（次/a）

0.1938

防雷类别

三类防雷

表4-6年雷击数

4.4.2接闪器：

在屋顶采用Φ10热镀锌圆钢作避雷带，屋顶避雷带连接线网格不大于20mX20m或24mX16m。

4.4.3引下线

利用建筑物钢筋混凝土柱子或剪力墙内两根Φ16以上主筋通长焊接作为引下线，引下线间距不大于25m。

所有外墙引下线在室外地面下1m处引出一根40X4热镀锌扁钢，扁钢伸出室外，距外墙皮的距离不小于1m。

4.4.4接地极：

接地极为建筑物基础底梁上的上下两层钢筋中的两根主筋通长焊接形成的基础接地网。

4.4.5其它安装规定

（1）引下线上端与避雷带焊接，下端与接地极焊接。

建筑物四角的外墙引下线在室外地面上0.5m处设测试卡子。

（2）60米及以上层层做均压环，均压环与防雷装置引下线连接，60米及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物直接或通过预埋件与均压环连接。

（3）凡突出屋面的所有金属构件、金属通风管、金属屋面、金属屋架等均与避雷带可靠焊接。

（4）室外接地凡焊接处均应刷沥青防腐。

4.4.6接地及安全措施：

（1）本工程防雷接地、电气设备的保护接地、电梯机房等的接地共用统一的接地极，要求接地电阻

不大于1欧姆，实测不满足要求时，增设人工接地极。

（2）电气竖井内垂直敷设两条、水平敷设一圈40X4mm热镀锌扁钢，水平与垂直接地扁钢之间可靠焊接。

（3）凡正常不带电，而当绝缘破坏有可能呈现电压的一切电气设备金属外壳均应可靠接地。

（4）本工程采用总等电位联结，总等电位板由紫铜板制成，应将建筑物内保护干线、设备进线总管

（5）等进行联结，总等电位联结线采用BV-1X25mmPC32，总等电位联结均采用等电位卡子，禁止在金属管道上焊接。

有淋浴室的卫生间采用局部等电位联结，从适当地方引出两根大于%%C16结构钢筋至局部等电位箱（LEB），局部等电位箱在卫生间洗面台下暗装，底边距地0.3m。

将卫生间内所有金属管道、金属构件联结。

具体做法参见国标图集《等电位联结安装》02D501-2。

（6）过电压保护：

在电源总配电柜内装第一级电涌保护器（SPD）。

（7）弱电总箱内设过电压保护装置（电涌保护器）。

（8）本工程接地型式采用TN-S系统，电源在进户处做重复接地，并与防雷接地共用接地极。

（9）所有安装高度低于2.4米的灯具需加装PE保护线与灯具外罩连接。

4.5本章小结

通过本章设计，让我体会到防雷设计中人身安全第一，财产第二；其次是设计要有针对性，考虑经济性，合理性；然后是符合国家相关的标准；其次是考虑实施的可行性；

最后就是选用防雷产品必须满足被保护设施的参数要求。

在其中，让我对总等电位系统（MEB）及局部等电位系统有了了解，也新认识了浪涌保护器SPD，及对本设计中T-N-S系统也进一步的熟悉，也了解了防雷需要考虑的参数等等知识