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        現代金屬屋面建筑防雷系統的研討
        來源:    發布時間: 2014-12-25 21:37   1046 次瀏覽   大小:  16px  14px  12px

           隨著科技技術的發展,各式各樣的現代建筑物如百花爭艷地展現在人們的眼前如玻璃墻體、金屬體包裝等,現在又有許多新型的建筑物采用金屬板做屋頂面,即用 金屬薄板代替傳統的屋面材料,這種屋面具有保溫性能好、自重輕、防水性能好的特點,同時使整個建筑物能起到一定的屏蔽作用,防止建筑物內的弱電系統受到外 部其他信號的干擾,但金屬板屋面容易遭受雷擊,所以在防雷方面則比普通屋面的建筑物要求高,下面就金屬屋面建筑物的防雷進行一些研討。

         

           首先我們分析一下防雷系統設計的六大要素:1、建筑物外部、內部防雷裝置的接閃功能;2、引下線的分流效果;3、建筑物內各部位的均衡電位;4、內部各 種設備的屏蔽保護作用;5、接地效果;6、內部各種線路的合理分布。綜合來說就是外部防雷系統與內部防雷系統兩大部分。而屋面的防雷則是外部防雷系統的一 部分,即接閃器---避雷針、避雷帶或避雷網,由于金屬屋面容易引起雷擊,所以在設計金屬屋面建筑物時,應根據防雷設計的六大要素考慮如何在屋面上的防 雷。傳統建筑物的避雷方式是采用富蘭克林常規避雷導體或避雷地結合避雷網,但是金屬屋面的金屬板較薄,無法安裝高大沉重的傳統避雷針,其次從閃電理論與觀 察表明,云地閃電與人類關系最密切,它是雷雨云中荷電中心對大地的脈沖放電過程,該過程除存在光導、回擊主要脈沖放電過程外,還存在一系列其他脈沖放電過 程,回擊的特點是峰值電流高,放電時間短,回擊的電流脈沖平均峰值為幾十到幾百千安,持續時間約為幾十到上百微秒,形成了閃電電流的劇烈變化。

         

           現在的建筑物在防雷方面,主要是根據閃電理論及防雷的六大因素進行設計,其中有肜安裝多棵避雷針形式或避雷網形式,也有采用避雷帶形式,不論采用什么形 式的防雷系統,首先必須考慮防雷效果,對建筑物內部設備的保護,同時還應考慮施工實現的問題。首都國際機場新航站樓的防雷系統是采用避雷針與避雷帶相結合 及與航站樓周邊的柱、墻內的鋼筋、鐵絲網組成一個龐大的籠式避雷網,因為首都國際機場新航站樓建筑雖然不是很高,地上只有三層樓高,但面積大,是一個長 747米,寬359米,呈工字型的建筑,上面又是金屬板做屋面,并且每天有幾百架次飛機進行起降飛行,因此它比一般的建筑防雷設計增加了難度,如果采用單 一避雷形式,則可能使大樓存在防雷盲區,而且采用傳統常規的避雷針要達到防雷保護的目的,則避雷針太高,這對機場上空飛機飛行不利,如果采用避雷網形式, 則因屋面的金屬板薄,無法安裝避雷網,采用避雷帶形式效果也不太好。經北京市建筑設計研究院一些專家在現場測試各種數據,做相關試驗,組織同行的知名人士 反復論證,最后采用國際先進的pulsar避雷針與避雷帶相結合與航站樓周邊柱墻中的鋼筋、鐵絲網組成一個龐大的籠式避雷系統,這樣既避免大樓有防雷盲 區,又能降低避雷針的高度,利于機場上空的飛機飛行,同時還能對大樓內的各種設備起到屏蔽保護作用。使其免受外來的電磁干擾,保證各種數據的可靠性。 pulsar避雷針的工作原理是:當閃電接近地面時,避雷導體上會出現不斷上升的閃亮的刷形放電,如果是富蘭克林針,這個刷形放電經過一個較長的過渡階段 沿上升光導形成和連續傳播的過渡過程,因而產生了一個比富蘭克林針更有效的雷電捕獲能力。而且由于pulsar的啟動優勢存在,它發出以一定頻率和幅度變 化的高壓信號。它的有效性由迅速上升形成的先導和針點周圍空間電荷的減少來保證。pulsar是一個能量自給的獨立系統,它在雷雨天氣時,從周圍的電場 (10~20kv/m)中獲取能量。初始發射隨著周圍電場超過一個最小接閃點對應的峰值開始。pulsar的保護半徑是根據法國1995年7月頒布的標準 nfc17-102制定。其計算公式

         

                    h(2d-h) △l(2d △l) 2
                rp=————————-(h≥5m)
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             rp:是與針尖距離h的平面上的保護半徑(m);

         

             h:被保護物體至pulsar針尖的距離(m);

         

             d:建筑物防雷類別ⅰ類d=20m、ⅱ類d=45m、ⅲ類d=60m;

         

             △l=106·△t;

         

             △t:被考慮的pulsar啟動搶先時間

         
        pulsar型號 標準化的啟動搶先時間△t(μs)
        pulsar25 45
        pulsar40 70
        pulsar60 155

         

           首都國際機場新航站樓防雷系統經過去年、今年兩年的雷雨季節考驗,效果還是比較理想的。做好金屬板屋面的防雷系統的設計,除了要選擇好防雷的形式,選用 好的接閃器,還要做好引下線及接地工作。gb50057-94《建筑防雷設計規范》中規定,建筑物的防雷分為3類,根據不同類別確定引下線接地的相互間 隔。同時引下線不得少于2根。在設計大型建筑的引下線時,應盡量在建筑物周邊做周圈式接地,因為大型建筑的基礎均做了防水處理,如果引下線經過防水處理層 時,接地電阻加大,效果就不好,而做周圈式接地則可避開防水處理層,同時將周圈式接地體埋在基礎的外邊,也具有均衡電位的效果??傊?,金屬板屋面的防雷系 統是一個很難處理的工程,必須選好屋面的避雷形式,還要做好引下線工作,這樣才能保證建筑物的安全,使人身、設備有可靠的安全保證。

         
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