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浅谈中东某地区与我国规范在建筑物防雷接地设计做法上的区别

发表时间：2020/6/15 来源：《基层建设》2020年第6期作者：乔涛

[导读] 摘要：建筑电气国内外规范、标准及通用施工做法的差异化导致某些国外项目采用国内规范、标准设计的成果无法得到外方业主及审图机构的认同。

        天津天科环艺景观科技发展有限公司天津 300051
        摘要：建筑电气国内外规范、标准及通用施工做法的差异化导致某些国外项目采用国内规范、标准设计的成果无法得到外方业主及审图机构的认同。本次以防雷接地为例，通过对我国防雷接地规范《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010规范中接闪带、引下线、联合接地等的设计与施工做法与英国标准BS EN 62305的不同之处进行对比介绍，旨在为类似设计提供参考。
        关键词：国内外规范；防雷；接地；设计
        1防雷
        1.1接闪器
        按照我国防雷接地规范《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010规定，建筑物的防雷分为三类，对应建筑物的滚球半径分别规定为30m、45m及60m，接闪带网格尺寸分别为不大于5m×5m（或6m×4m）、不大于10m×10m（或12m×8m）及不大于20m×20m（或24m×16m）。而中东某些国家、地区执行英国标准BS EN 62305，其中规定建筑物防雷有Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个等级，滚球半径分别为20m、30m、45m及60m，接闪带网格尺寸分别为不大于5m×5m、10m×10m、15m×15m及20m×20m。
        笔者曾负责中东某地区某学校的电气施工图设计，对该项目采用中国规范进行设计计算得出该建筑物为第三类防雷建筑物，据此依据我国规范，采用Φ10镀锌圆钢在屋面设不大于20m×20m的避雷网格。然而这一设计成果不满足当地审图公司的要求，对方给出的原因：一是按照国标进行的设计成果不能满足当地防雷等级；二是采用镀锌圆钢作为接闪带存在因被腐蚀而导致失效的隐患，故而业主要求接闪器采用镀锡扁铜材质；三是采用混凝土支座安装接闪带的国内通用做法存在绊倒屋顶上设备维护工人的风险，故而要求将避雷带改为屋面贴装。在与外方工程师多次沟通并征得总包方同意后，最终我方将原设计中接闪带采用预制混凝土支座安装的方式改为采用25mm×3mm镀锡扁铜屋面贴装的方式，其余设计维持不变。两国接闪器不同安装方式对比图如下：

图1 接闪带支座安装（国内通用做法）

        图2 接闪带屋面贴装（中东地区通用做法）
        1.2引下线
        笔者曾负责中东某些国家、地区的办公楼以及钢结构厂房的电气施工图设计，采用我国规范进行设计，但在审图及现场施工过程中遇到外方工程师及外方监理的质疑，偶尔也会出现图纸无法通过审批导致现场施工停滞等情况，通过沟通后我方按照审图公司要求进行设计调整。下面分别介绍钢筋混凝土建筑物及钢结构建筑物引下线做法的区别。
        1.2.1钢筋混凝土建筑物的引下线
        针对钢筋混凝土办公楼引下线做法，国内规范规定利用结构柱内直径不小于Φ16的两根钢筋绑扎（或焊接）或直径大等于Φ10小于Φ16的四根钢筋绑扎（或焊接）作防雷引下线，引下线上部与接闪器焊接，下部在室外地坪下0．8～1m处宜焊出一根直径为12mm或截面为40mm×4mm的镀锌钢导体，导体伸出外墙的长度不宜小于1m。然而，笔者按照国内规范设计的某国外办公楼在施工过程中遭到外方监理的质疑与否定，其认为第一，引下线采用钢筋焊接后强度变差无法满足结构的设计要求；第二，引下线采用钢筋绑扎的方式会使钢筋间的接触面积减小导致引下线无法形成良好的电气通路。外方工程师建议我方采取当地施工做法——采用铜质U型卡以及铜导线来连接引下线的钢筋，但会大大增加施工成本，经过多方协商，我方对原图纸进行设计优化，在结构柱内单独预埋两根Φ16的钢筋上下通长焊接作为专门的引下线代替我国利用结构钢筋作为引下线的通用做法，从而规避了对结构钢筋的影响。
        1.2.2钢结构建筑物的引下线
        针对钢结构厂房引下线做法，国内规范规定建筑物的钢梁、钢柱、消防梯等金属构件，以及幕墙的金属立柱宜作为引下线，其各部件之间均应连成电气贯通，可采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接；各金属构件可覆有绝缘材料。笔者按照国内规范设计的某国外钢结构厂房在图纸审批过程中遭到拒绝，外方工程师认为厂房的钢柱作为引下线不能形成可靠的电气通路，要求我方在每根钢柱上均敷设一根直径95mm²的铜绞线作为引下线，这一做法大大增加了增加成本，经过沟通协商，我方对设计成果进行优化，只在钢柱连接处做金属线跨接的方案，其余设计维持不变。
        2接地
        中东地处亚热带，造成当地干旱的气候条件及多沙土的地质条件，因此土壤电阻率较高。对于防雷标准高的建筑物来说，单纯利用建筑构件内钢筋作为接地装置达不到规范要求的接地电阻阻值，因此，在做接地设计时需要考虑人工接地体的埋设。
        在我国一些干旱地区，埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用热镀锌角钢、钢管或圆钢；埋于土壤中的人工水平接地体宜采用热镀锌扁钢或圆钢。然而在中东的某些国家及地区，不允许使用钢材作为人工接地体，当地工程师认为钢材容易受到腐蚀从而导致接地电阻升高，不满足接地电阻的要求。当地的一般做法是采用导电性、热稳定性及耐腐蚀性良好的铜绞线以及铜棒来作为人工接地体，但会增加成本。目前许多国内厂家都采用了铜包钢来作为接地体，这样既能提高钢材的导电率和耐腐蚀性又能极大地节约成本。
        笔者负责设计的中东某学校按照我国规范要求，各种接地系统宜共用接地网，接地电阻按其中最小值确定。由于该项目单体规模较小但单体数量较多、较分散，且当地常年干旱，土壤的电阻率很高。为使接地电阻值能够满足规范要求的不大于1欧姆，本次设计采用240mm²铜包钢接地绞线作为水平人工接地体，接地绞线距建筑物外墙3m，绕建筑物一周，埋深为室外地坪下1m；采用长3m、Φ25的铜包钢接地棒作为垂直接地体，接地棒沿接地绞线每6m埋设一根，垂直打入地下，并与接地绞线放热焊接。其中部分单体建筑面积太小，考虑增加人工接地体难以达到预期效果，在施工时采用了更换电阻率低的土壤的方式来提高接地效果。
        3结束语
        笔者文中提及中东某些国家、地区的防雷接地设计均按照合同约定采用我国规范设计，但当地该部分设计习惯参照英国标准BS EN 62305。通过对比，我国《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010在建筑物防雷接地做法上有经济安全的优点，英国标准相对更为严谨，但大大提高了施工造价。对于一些采用国内规范设计的国外项目，设计人员应掌握当地的规范、标准，并综合考虑当地的施工通用做法、外方审图单位的审图意见及工程造价等多种因素后进行设计，在保证设计合理的前提下减少返工，降低造价。
        参考文献
        [1] GB 50057-2010,建筑物防雷设计规范[s].北京:中国计划出版社,2011.
        [2] JGJ 16-2008,民用建筑电气设计规范[s].北京:中国建筑工业出版社,2008.