改造項目防雷接地設計方法及難點(diǎn)

0 引言

隨著(zhù)我國社會(huì )發(fā)展及經(jīng)濟增長(cháng)，新建建筑逐漸飽和，既有建筑的改擴建趨勢逐年上升。既有建筑改造涉及多專(zhuān)業(yè)交叉，防雷接地改造是既有建筑電氣改造中能體現改造的特殊性和復雜性的部分，需要特別關(guān)注。本文從各個(gè)角度列舉既有建筑防雷接地改造中可能會(huì )發(fā)生的情況，并提出一種或幾種解決方法，希望可以為設計人員提供參考。

1 既有建筑防雷改造的難點(diǎn)

a.部分既有建筑建造時(shí)間太過(guò)于久遠，原建筑并未設計防雷接地系統或該系統不能滿(mǎn)足目前國家規范的要求;原防雷接地設計圖紙已遺失，無(wú)法明確建筑的接地引上線(xiàn)位置，致使無(wú)法再利用原有接地條件(包括基礎接地極及各引上點(diǎn))。

b.設計之前需要拆除非承重部分是既有建筑改造的特點(diǎn)，施工單位在拆除過(guò)程中可能會(huì )破壞原有引上點(diǎn)預留，致使參照原圖紙的情況下也無(wú)法找到可使用的引上點(diǎn)。

c.既有建筑改造中結構體不能隨便破壞，致使無(wú)法從結構體中接出引上線(xiàn)作為接地點(diǎn)。

d.既有建筑的改造過(guò)程中，結構探測單位不能百分之百還原建筑的所有結構細節，所有已知條件并不完全屬實(shí)，故改造過(guò)程需要設計單位隨時(shí)根據現場(chǎng)情況調整、修改設計圖紙。

2 案例概況

本文通過(guò)實(shí)際案例，列舉既有建筑防雷改造中的常見(jiàn)問(wèn)題加以分析，并嘗試給出合理的解決方法。

該工程自南向北可分成兩部分，南部大廈(1#樓)及北部建筑群(2#~6#樓)。

大廈地下3層、地上8層，由南北兩部分構成，南樓原設計圖紙已經(jīng)遺失。兩部分地上樓層標高均一致，地下標高存在高差。拆舊后施工單位發(fā)現地下機房?jì)扔胁糠衷薪拥匾宵c(diǎn)缺失或已被破壞無(wú)法使用;屋頂防雷措施并未損壞，尚可利用。

建筑群由多座樓(2#~6#樓)層數為1~6層不等的建筑組成，部分建筑有地下室，無(wú)設計圖紙。其中2*、3#、6#樓均做改造，4#、5*樓為重建。經(jīng)現場(chǎng)勘察及施工單位反映，需改造的樓中僅2#樓結構中有防雷措施，3*樓改造前設有電話(huà)機房，有相應的接地措施。

項目采用綜合接地，將防雷接地，變壓器中性點(diǎn)接地，電氣設備的保護接地，電梯機房、安防監控室、弱電機房的接地共用統一接地體。要求接地電阻值不大于1Ω。

由于大廈及建筑群均設有人防設施，且二者在改造前已連接，我們認為二者的基礎接地體是聯(lián)結在一起的，二者防雷等級應該一致。根據計算，大廈判定為二類(lèi)防雷建筑，相應建筑群也應為二類(lèi)防雷建筑。

3 常見(jiàn)的防雷改造問(wèn)題及對應解決方法

3.1 防雷改造

a.防雷引下線(xiàn)大部分未受到破壞，屋頂防雷引下線(xiàn)接點(diǎn)完好，防雷引下線(xiàn)與基礎接地網(wǎng)的連接未被破壞。在該情況下，可以沿用原有防雷引下線(xiàn)，僅需根據現場(chǎng)情況修復或重新布置接閃器網(wǎng)即可?？紤]到GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》的要求，可在建筑適當部位增加獨立引上線(xiàn)，

1#建筑滿(mǎn)足上述條件，沿用原有引下線(xiàn)及基礎接地網(wǎng)，改造設計在建筑適當位置設置獨立引上線(xiàn)，并將其作為建筑樓層均壓環(huán)接地點(diǎn)使用。

b.防雷引下線(xiàn)被破壞、屋頂防雷引下線(xiàn)接點(diǎn)無(wú)法找到(無(wú)法找到原設計圖紙)。由于無(wú)法確認接地引下線(xiàn)的接點(diǎn)，原有接地引下線(xiàn)無(wú)法再使用，此時(shí)應考慮做獨立引下線(xiàn)，獨立引下線(xiàn)的設置間距應滿(mǎn)足不大于18m的要求，接閃器重新鋪設。圖3為3*樓獨立防雷引下線(xiàn)及重鋪接閃帶局部示意，獨立引下線(xiàn)沿建筑外墻敷設至屋頂女兒墻上，并與接閃帶可靠焊接，在建筑四角的獨立引下線(xiàn)上距室外地坪0.5m處留電阻測試盒。

c.防雷引下線(xiàn)與基礎接地網(wǎng)的連接被破壞。該情況大多在建筑整體平移中出現，引下線(xiàn)隨結構柱、墻被切斷，由于無(wú)法確定原結構內引下線(xiàn)的鋼筋接頭，應采用獨立引下線(xiàn)。該情況下基礎結構需要重做，基礎接地網(wǎng)重新設計，需預留足夠的防雷引下線(xiàn)與基礎接地網(wǎng)的接點(diǎn)，改造設計方便調整獨立引下線(xiàn)位置。

3.2接地網(wǎng)的選擇

接地網(wǎng)的選擇應結合改造前建筑的防雷引下線(xiàn)與基礎接地網(wǎng)的連接情況，原有防雷引上點(diǎn)的可利用情況，建筑周邊其他建筑的原防雷接地情況，建筑的分布情況及改造后建筑的結構形式等因素綜合考慮。以1#~6#建筑為例，1#建筑體量相對其余建筑大很多，且分布較獨立，同時(shí)原有防雷及接地措施保存比較完整，故考慮采用原有接地網(wǎng)，并采用其他措施控制接地電阻在1Ω范圍內。

2#、3#樓沒(méi)有原設計圖紙，且建筑分布較集中，建筑形式多樣，規模小，故采用室外人工接地網(wǎng)形式。如圖4所示，采用25mm、長(cháng)5m的熱鍍鋅圓鋼垂直打入地下，并利用40×4熱鍍鋅扁鋼將其頂部可靠焊接，并且應與新增的室外電梯鋼結構基礎聯(lián)結，形成一個(gè)接地網(wǎng)。

3.3 接地引上線(xiàn)改造

a.使用原有基礎接地網(wǎng)，且原有接地引上線(xiàn)大部分未受到破壞，能繼續使用。該情況下，對房間內包含有原有引上點(diǎn)的需要接地的機房，考慮使用原有基礎接地網(wǎng)及原有引上線(xiàn);對于改造后室內沒(méi)有引上點(diǎn)需要接地的機房，采用符合現行國家標準GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》規定的接地體自就近的引上點(diǎn)接來(lái)山。圖5中，新增強電井的接地等電位帶就近接自電梯井原有接地引上點(diǎn)(下文中關(guān)于接地體的規格材料均以案例為主)。

b.采用新建基礎接地網(wǎng)(建筑平移情況)?；A接地網(wǎng)設計時(shí)，根據建筑內部機房布局，在對應位置預留接地引上線(xiàn)。既有建筑與新建基礎對接后，預留的引上線(xiàn)沿結構體表面或二次砌筑墻體敷設到位。

c.采用人工接地極(接地網(wǎng))。此時(shí)接地引上線(xiàn)需要從室外引入，有兩種方式：

①接地引上線(xiàn)自室外引入后，與在建筑內敷設的接地等電位網(wǎng)可靠聯(lián)結，建筑物內需要引上的接地引上點(diǎn)均自該等電位網(wǎng)，并沿結構體或二次砌筑墻體引上;室內的接地等電位網(wǎng)需要多點(diǎn)與室外接地網(wǎng)聯(lián)結，以降低接地網(wǎng)各點(diǎn)間的點(diǎn)位差。

②根據需要做接地措施的機房接地引上點(diǎn)位置，從室外接地網(wǎng)直接引入接地引上線(xiàn)，如圖8~9所示;案例中每個(gè)需要做等電位環(huán)的機房接地點(diǎn)數目均不少于2個(gè)。

以上兩種方法中，前者針對較大體量的建筑物，室內等電位帶的設置可平衡建筑內各接地點(diǎn)的絕對電壓，增加接地引上線(xiàn)的可靠性，該方式自室外接地網(wǎng)接入的引上線(xiàn)數目相對較少，對于大型建筑，該方式比較經(jīng)濟;后者針對較小規模的建筑物，室內不設置等電位帶可減小改造對房屋結構的影響，且減少投資。

4 引上線(xiàn)做法

a.消防水泵房、生活給水機房、中水機房等設備用房采用40×4熱鍍鋅扁鋼自引上點(diǎn)焊接引出，與消防水泵房等電位帶可靠焊接，引上線(xiàn)不應少于2根;等電位帶上設置局部等電位端子箱，與等電位帶可靠聯(lián)結。

b.電梯接地。原有電梯井：采用40×4熱鍍鋅扁鋼自原有電梯井接地端接出，接出扁鋼至少為2根，均沿電梯鋼軌敷設，并與每段鋼導軌可靠焊接，每段鋼軌至少有2個(gè)焊接點(diǎn);新增電梯井：采用40×4熱鍍鋅扁鋼就近自其他原有電梯引上線(xiàn)引出至新增電梯井內，井內做法同原有電梯井;新增室外電梯井：采用井內鋼結構作為引上線(xiàn)，鋼結構底端采用40×4熱鍍鋅扁鋼與室外接地網(wǎng)可靠焊接，焊接點(diǎn)數目不少于2個(gè)。

c.原有強弱電間接地。采用40×4熱鍍鋅扁鋼自原有強弱電間接地端接出，進(jìn)入每層強、弱電間后，垂直引上與相應樓層水平接地體焊接。豎井內需接地的設備均用截面不小于6mm2銅芯線(xiàn)與LEB或水平接地體連接。新增強弱電間接地，采用40×4熱鍍鋅扁鋼自原有強、弱電間接地引上線(xiàn)或就近引上線(xiàn)或人工接地網(wǎng)預留引上線(xiàn)接出，進(jìn)入新增強、弱電間后，垂直引上與每層水平接地體焊接。豎井內做法同上。

d.消防控制室、弱電機房接地。消防控制室接地引上線(xiàn)采用BV-1×35mm2PC40，弱電機房接地引上線(xiàn)采用BV-1×95mm2PC50，與預留的接地引上線(xiàn)可靠焊接，埋地引至弱電機房距地面0.2m處，與LEB端子板及室內接地扁鋼焊接。機房室內采用40×4熱鍍鋅扁鋼在距地0.2m處沿墻做一圈接地裝置。

e.變配電室接地。原有變配電室以50×5熱鍍鋅扁鋼接自原有引上點(diǎn)，并與室內等電位帶可靠焊接。新增變配電室以50×5熱鍍鋅扁鋼接自就近引上點(diǎn)或人工接地網(wǎng)，接點(diǎn)數目不少于2個(gè)。

f.進(jìn)出戶(hù)管線(xiàn)接地。采用40×4熱鍍鋅扁鋼就近自原有接地引上線(xiàn)或就近引上點(diǎn)或人工接地網(wǎng)引來(lái)，至適當位置與局部等電位端子箱可靠焊接。

5 接地網(wǎng)的連接

a.分為不同時(shí)期建造的同一建筑的兩部分，在防雷改造時(shí)若無(wú)法確定二者的接地網(wǎng)為統一的整體，需要通過(guò)金屬接地體將其兩邊的多個(gè)接地引上線(xiàn)互相聯(lián)結，減少二者之間的電位差。

b.室外人工接地網(wǎng)需要預留與周?chē)ㄖ拥鼐W(wǎng)的連接接口，案例中4#、5#樓為新建鋼結構，室外人工接地網(wǎng)在相應位置預留了與其基礎接地網(wǎng)的連接路由。

6施工時(shí)需要注意的事項

a.室外人工接地網(wǎng)與室內接地點(diǎn)或室內接地等電位網(wǎng)連接時(shí)，引下線(xiàn)自室外接地極敷設至一層對應室內接地點(diǎn)或室內接地等電位網(wǎng)聯(lián)結點(diǎn)位置，避免橫穿地下室擋墻，影響建筑的結構及破壞防水。

b.沿建筑外墻敷設的獨立防雷引下線(xiàn)，應在適當位置預留建筑靜壓環(huán)接點(diǎn)。

引用的規范

《建筑物防雷工程施工與質(zhì)量驗收規范》 GB50601-2010；

《建筑物防雷設計規范》 GB 50057-2010；