何 薇,劉彥章
(江西信息應用職業技術學院,南昌330043 )
農村中小學是義務教育的重要組成部分。學校人員密集,活動頻繁,一旦發生雷擊,會帶來嚴重后果。
農村中小學教學樓大部分是90年代初以前建的混合結構樓房,和框架結構建筑物不同,建筑物內鋼筋沒有充分相互連接,做不到各處電氣連通,不能實現好的等電位連接效果,因此必須防范雷電反擊。做好安全有效的防雷措施勢在必行。
農村中小學教學樓是一種半開放式長廊式的建筑物,外廊一部分懸在外面,另一部分占用室內空間,在教學樓建筑物中,半開放式外廊既可作為學生納涼、活動使用,又可在緊急情況時作為疏散通道。
若照搬《GB50057-2010》的條文設計防雷裝置,由于中小學生活潑好動,容易靠近、接觸防雷裝置,有很大的安全隱患。應根據實際情況設計安全可靠的防雷裝置,按第三類防雷建筑物設計。
若安裝接閃器和引下線的時候沒有考慮到與周圍鋼筋、金屬管道、電力線、信號線、金屬構件等導電物體的間隔距離,雷電流接地的途中會擊向它們,造成反擊。對于農村中小學教學樓這種沒有做好完善等電位連接的建筑物,必須保證足夠的間隔距離,杜絕雷電反擊。
第三類防雷建筑物引下線與被保護裝置的安全距離公式如下:
Sa—金屬物與引下線之間的距離(m)
lx—引下線的計算點到地面長度(m)
kc— —分流系數
農村中小學教學樓按六層樓高計算,樓高取24m,分流系數取0.44,代入公式Sa≥0.04×0.44×24=0.42m。引下線與被保護裝置的安全距離不得小于0.42m。
直擊雷防護系統中的引下線是接閃器與接地裝置過渡部分,將直擊雷的雷電流從接閃器通過接地裝置泄放入地。引下線既要能夠安全承受強大直擊雷電流的沖擊,又要避免由于直接接觸、反擊或者雷擊電磁脈沖對人員或設備設施造成危害。
第二類、第三類防雷建筑物宜利用框架結構建筑物內基礎、梁、板、柱內鋼筋作為防雷裝置。因為它們各處之間均形成電氣連接,形成了法拉第籠。
(1)多條柱內鋼筋作為引下線,實現分流,降低各支路上流過的雷電流大小,降低了引下線附近的接觸電壓和跨步電壓。
(2)多條柱內鋼筋作為引下線,使得雷電流能均勻、同步的向接地裝置泄放,因為在同一時間內,任一平面可視作等勢面,杜絕了局部的雷電反擊。
(3)建筑物整體框架作為防雷裝置,起到了屏蔽的作用,減小了建筑物內的電磁場強度,有利于保護電氣電子系統。
對于磚混結構建筑物,由于其內部鋼筋沒有充分相互連接,達不到等電位連接效果,必須防范雷電反擊。引下線的布置應和周圍鋼筋、金屬管道、電力線、信號線、金屬構件等導電物體有足夠的間隔距離。引下線可明敷或暗敷,均應做好防接觸電壓和跨步電壓措施。
建筑物內走廊、樓梯是學生、教職工頻繁活動區域,人員密集程度比建筑物外高。故防雷引下線宜優先設置在建筑物外,并做好相關防護措施。第三類防雷建筑物應在沿周長方向每隔不大于25m處設置引下線,每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于30Ω,引下線應沿建筑物四周均勻或對稱布置,按需在建筑物內裝設其余的引下線。
為避免學生因好奇心對明敷引下線動手動腳,引下線均采用暗敷。在建筑物外墻四角處分別暗敷4根引下線,材料采用Φ12熱鍍鋅圓鋼。引下線與屋頂接閃器焊接,并挖開屋面,與屋面板鋼筋及柱內鋼筋焊接。引下線與基礎內鋼筋及地面處柱內鋼筋焊接。采用雙面焊接,焊接長度大于圓鋼直徑6倍。各處做好等電位連接,減小局部電位差,杜絕雷電反擊。
在距離地面1.7m--地下0.3m處的引下線穿PVC管,降低接觸電壓。在建筑物對角的兩個引下線距離地面1m處分別設置2個斷接卡,并用金屬盒子封閉上鎖,避免學生接觸。
在引下線3m范圍內地面敷設5cm厚瀝青層,增大地面電阻率,降低接觸電壓。在該范圍內0.5m深處設置網狀接地裝置,用3mm*30mm鍍鋅扁鋼組成4個1m*1m的正方形網格,均衡該區域電位,防止人員經過引下線附近時造成的跨步電壓。
當4根引下線滿足不了防雷規范《GB50057-2010》4.4.3關于專設引下線平均間距不應大于25m時,應在建筑物其它地方均勻設置引下線。由于長廊處人員活動頻繁,此處的引下線應按更高標準設計。
這些引下線全程穿耐熱絕緣高強度材料,最大程度避免接觸電壓。引下線經過的所有樓板層的3m范圍內的地面,換成7cm厚瀝青層。地面涂上和周圍底板相同的顏色并找平,最大限度減小跨步電壓。
引下線均為暗敷。做好了與接閃器、建筑物內鋼筋、接地裝置的等電位連接,杜絕雷電反擊的發生;暗敷在混凝土內并在人可能接觸到的地方穿絕緣管道,杜絕了接觸電壓;在地面距離引下線3m范圍內鋪好足夠厚度的瀝青層,最大程度降低了跨步電壓。
由于是暗敷,且混凝土保護層和瀝青保護層防機械損傷能力強,不容易出現引下線損壞等問題。
綜上所述,引下線能安全的將雷電流泄放入地,并不引起雷電反擊,造成接觸電壓和跨步電壓。實現了應有的防雷效果,做到了安全可靠。
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