雷电专业建筑物防雷设计

建筑物防雷工程设计大气探测学院林刚课程性质与目标通过独立完成一个建筑物防雷工程的全过程，了解什么是工程设计，给学生一个将所学知识综合应用到工程实践的机会，从而全面提高学生的动手能力培养和提高学生的科研素质、工程意识、创新精神和团队协作精神课程实施方式老师给定或学生自拟课程的设计题目实践部分学生自由组合，以团队的形式参加并做好团队工作分工，每组不超过5人。团队任务分组选定课题。通过调查写开题报告（包括方案背景、方案设计、可行性分析、设计流程图、施工说明书）。要求相关数据有准确来源，所使用方法有一定先进性，方案的可实现性。老师签字通过方案后开始设计。完成设计交设计作品课程考核课堂纪律与考勤平时表现工作成果（基本要求与扩展要求）创新成果设计报告考查问题评分标准1.考勤占30%（30分）2.考核占70%（回答教师提问10，各种报告、框图及工作成果60）包括如下部分：5分：方案背景10分：可行性分析15分：方案设计15分：施工说明书5分：流程图10分：实现题目的基本要求10分：有实用的创新功能课时安排总学时：32学时理论讲授：2学时设计：30学时课外：16学时课内辅导：14学时课内时间：地点：进度要求第6周：有关建筑物防雷要求第7周：确定课题第8周：检查资料查询情况检查，提交方案背景第9周：提交方案设计、可行性论证第10周：提交粗略方案第11周：提交详细方案、施工说明书第12周：审阅后修改方案第13周：提交最终成果建筑物防雷工程设计第一章建筑与建筑构造1.1建筑概论1.1.1建筑与人类社会发展过程建造房屋是人类最早的生活之一当今房屋已超出一般居住的范围典型建筑物1.1.2建筑物的分类和分级建筑物分类按使用性质分：生产性建筑和非生产性建筑（民用建筑）按承重结构材料分：砖木结构、砖混结构、钢混结构和钢结构按层数分：低层、多层、小高层、高层、超高层建筑物防雷工程设计建筑物分级建筑物根据耐用年限分四级：一级指耐用年限超100年的重要建筑和高层建筑；二级指耐用年限为50~100年的一般建筑；三级指耐用年限为25~50年的次要建筑；四级指耐用年限少于15年的临时建筑。建筑物防护分类为了防止建筑物在使用过程中受到各种人为因素和自然因素的影响和破坏所采取的安全措施分为：建筑防火、建筑防热、建筑防寒、建筑抗震、建筑防水、建筑防潮、建筑防电磁屏蔽、建筑防辐射、建筑防爆、建筑泄爆、建筑防尘、建筑防雷、建筑防腐蚀。建筑物防雷工程设计1.1.3建筑物的基本构成要素建筑的功能指建筑物在物质和精神方面必须满足的功能要求，主要有：人体活动尺度要求、人的生理要求、使用过程和特点要求建筑的物质技术条件指建筑物的材料、结构、施工技术和建筑中的各种设备。建筑形象指建筑物内外空间组合、建筑形体、立面式样、建筑材料质感、色彩等方面的综合表现。建筑物防雷工程设计1.2民用建筑按使用功能分：居住建筑建筑和公共建筑居住建筑建筑指各种住宅建筑公共建筑种类繁多，有观演性建筑：电影院、剧场、体育场（馆）交通性建筑：车站、码头、机场展览性建筑：博物馆、展览馆商业性建筑、文教性建筑、医疗性建筑、旅游性建筑、园林建筑、纪念性建筑等。一栋建筑物，按它们的部位和功能不同分为屋顶、墙柱、楼地层、楼梯、门窗和基础六个大部分。建筑物防雷工程设计1.2.1基础构造基础的作用是承受房屋的全部负荷，并把这些负载传给下面地基。基础的强度与稳定性取决于：基础的材料强度、基础的形状及底面积的大小、地基性质、施工质量。基础的类型按使用材料分：灰土基础、砖基础、毛石基础、混凝土基础、钢混基础。按埋置深度分：深基础、浅基础、不埋基础。按受力性能分：刚性基础、柔性基础。按构成形式分：条形基础、独立、满堂基础、桩基础。建筑物防雷工程设计基础的特殊构造处理基础埋深不同采用踏步状逐渐过渡设备管道穿越墙基础和基础大放脚的处理1.2.2墙体的构造墙体的作用承重、围护、支撑、分隔。墙体的类型内墙和外墙，承重墙和承自重强，纵墙和横墙根据墙体的材料分：砖墙、石墙、混凝土墙轻质板材墙等。个别地方有土墙、木墙、竹墙建筑物防雷工程设计墙体的要求强度、稳定性、热工、隔音、防火圈梁圈梁的作用是增加房屋的整体刚度和稳定性。设在外墙四周和部分内墙中，处于同一水平高度。构造柱构造柱的作用是防止房屋倒塌的一种有效措施。设置部位是外墙四角、内外墙交接处、较大洞口两侧、变形缝变形缝的作用是防止房屋变形造成建筑物的破坏。有伸缩缝、沉降缝、防震缝。建筑物防雷工程设计1.2.3楼地层构造房屋的水平承重和分隔构件，包括楼层和首层地面。楼板的类型钢筋混凝土楼板、木楼板。对楼板的要求强度、刚度、防水、防火、隔音、隔热，经济性楼地面构造基层、垫层、面层。天花板构造阳台与雨篷建筑物防雷工程设计1.2.4屋面构造屋顶是房屋最上部的承重兼围护结构。屋顶的形式平屋顶、坡屋顶、其它形式屋顶。屋顶的要求强度、刚度、防水、保温隔热，艺术性建筑物防雷工程设计1.2.5楼梯构造楼层建筑中联系上下各层的垂直交通设施。楼梯的组成楼梯梯段、楼梯休息平台、扶手。楼梯的类型室内和室外主楼梯、辅助楼梯、疏散楼梯、消防楼梯木楼梯、钢楼梯、钢筋混凝土楼梯楼梯的形式直跑式、双跑式、三跑式、四跑式、双分式、双合式、曲尺式、螺旋式、圆弧式、桥式、交叉式。建筑物防雷工程设计1.2.6门窗构造门和窗是建筑物围护结构中的重要组成部分。窗的种类平开窗、推拉窗、固定窗等玻璃窗、百叶窗、纱窗、防火窗、防爆窗、保温窗、隔热窗等。门的种类平开门、推拉门、转门、弹簧门、折叠门、自动门等拼板门、纤维板门、胶合板门、百页门、玻璃门、纱门、防盗门等。建筑物防雷工程设计1.3高层建筑10层及以上的居住建筑和高度超过24米的其它建筑1.3.1高层建筑结构类型砖石结构钢筋混凝土结构框架结构、剪力墙结构、框架-剪力墙结构、简体结构钢结构钢和钢筋混凝土结构1.3.2高层建筑的节点构造框架结构的节点构造高层建筑楼板形式建筑物防雷工程设计1.3.3高层建筑的内部设备高层建筑中给排水设备钢筋混凝土结设备层布置及空间的利用监控机房及网络系统有线电视系统建筑物防雷工程设计防雷工程设计原则1、根据“防雷技术规范”中的雷电防护分区原则和风险评估方法的各参数计算法，确定防雷等级和防护措施。2、系统外部防雷设计（按国标GB50057-1994），应在系统建筑物土建和设备综合设计阶段完成，并为系统内部防雷设计提供条件。3、考虑系统以后的更新发展，应在各设备机房、变配电所、各层设备及其它一些合适的地方等部位预埋等电位连接板。4、应本着经济性、合理性和科学性的原则综合考虑防雷设计。5、系统按综合防雷措施设置的防雷系统方框图。防雷工程设计6、设计内部防雷装置时。应充分考虑接闪功能、分流影响、等电位连接、屏蔽作用、安全距离、加装SPD保护器等重要因素。7、根据防LEMP的要求，将系统划分不同的防雷区，并规定各区域空间不同的LEMP的保护级别。8、雷电防护设计应坚持预防为主、安全第一的方针，对可能进入系统的通道和途径，都要采取相应的防雷措施。9、设计前，要认真调查系统所在地点的地理、地质以及土、气象、环境、雷电活动等情况。防雷工程设计防雷工程设计1、新建工程收集资料内容（1）观察了解被保护系统所在地区的地形、地物状况、当地气象条件（雷暴日）和地质条件。（2）需保护的系统的形状、结构、长度、宽度、高度及位置分布。（3）系统内各种设备的种类、功能、性能参数及分布情况。（4）系统内各种设备之间的电气连接关系、信息的传输方式。（5）系统内配供电方式。收集资料及勘测内容（6）系统所在建（构）筑物结构的情况，以及相邻建筑物的高度和距离。防雷工程设计2、对已建（扩、改建）工程收集资料内容除上述应收集的资料内容外，还应收集勘测下列相关资料。（1）检查防直接雷接闪装置的设置情况，引下线连接可靠性的程度，预留、预埋引入各种信号线的管道及设备基座接地情况是否符合设计要求。（2）防雷引下线是否利用靠柱子外侧主筋作引下线，与信息接地系统的安全距离是否符合规范要求。（3）防侧击雷措施设置情况。（4）强电及弱电竖井布置位置是否合适。（5）系统内各种金属管道、电气设备的金属外壳、电缆桥架等与防雷装置等电位连接情况。（6）由室外引入（引出）建筑物的各种金属管道与建筑物环形接地装置等电位连接情况。（7）各个隐蔽施工部位的检测记录及质检验收报告。（8）系统内各种设备特性的相关资料。（9）总等电位连接及其他局部等电位连接现况，共用接地装置施工现况等及图纸资料。防雷工程设计3、系统内各种设备的安装特性（1）各种设备是否全部位于系统内。（2）各种设备在系统内的布置位置。（3）供电方式（HV、LV等）和配电方式（TN-S、TT、IT）。（4）电缆内部布局及引入系统的方式。电源线与信号线是否设在“强电井”、“弱电井”或专用金属导槽。防雷工程设计4、系统内各种设备特性（1）各种设备的端口耐压特性及浪涌抗扰度。（2）各种设备的雷击防护水平及效果。（3）各种设备的布线系统。（5）配电房是否安装接地汇集排。（6）系统内各子系统是否安装接地分汇集排。（7）各种接地线、汇流线、汇集排的材质及有效截面。（8）本系统内是否有金属线与周边其他系统相连。防雷工程设计防雷工程设计的依据1、提供的被保护范围及欲实施防雷工程的委托书。2、被保护地区所处地理位置及雷电环境。如经、纬度、海拔高度、林木覆盖率、水面占有面积、年降水量、年雷暴日等。3、地面落雷密度（次/平方公里.年）。4、建筑物年预计雷击次数。5、相关的部标、国标及IEC防雷规范。6、被保护系统的基本情况。7、被保护系统内设备分布及结构情况。8、供电、配电及电网质量情况。9、接地系统状况。10、当地土的电阻率及冻土层深度。防雷工程设计防雷工程设计的内容（1）建筑物内部防雷系统设计时，应与建筑师，建设单位，供水，供电，通信，煤气，消防，人防，电子系统，计算机系统，施工单位，防雷产品生产厂家，防雷检测部门，质量监测站等相关部门充分协商联系，以便在各个设计阶段，互相配合，协调施工，才能很好地完成建筑物的综合防雷设计任务，保证施工质量，节约投资，减少维护工作量，使整个工程成为优质工程，保证人身和设备安全，使信息安全可靠运行。（2）系统内电子设备的防雷设计主要内容是信息系统的雷电电磁脉冲防护设计，即屏蔽，等电位连接，合理布线，过电压和过电流电涌防护，接地等措施，即实行多重设防，综合防雷的设计原则。（3）建筑物防雷系统设计是一个系统工程，须要综合设计，其外部防雷系统与内部防雷系统设计应统一考虑，设计流程如图防雷工程设计（4）建筑物内部各信息设施的工艺设计要求及各设施设备机房位置选择，竖井设备间布置应符合规范要求。（5）按信息系统雷电防护分区要求，设计决定各个防雷区分界处的等电位连接位置及屏蔽，系统接地的平面及竖向分布图。（6）系统内的各类信号线，天馈线，控制线的传输介质选择及线路敷设路径走向设计应符合规范要求。（7）按建筑物低压配电供电系统接地形式（TN，TT，IT），确定不同供电系统的过电压保护方案。（8）按系统内各类设备等电位连接要求，确定合适的等电位连接网络形式：S形，M形，混合形。防雷工程设计（9）按系统内各类设备接地方式要求，确定采用单点接地，或多点接地方式。接地系统采用综合共同接地，专用接地的系统方式，并确定接地系统的接地电阻值。（10）确定各级SPD电涌保护器的参数及各级之间的能量配合。对已建（改建）工程的设计内容，除按上述各条中有关要求执行外，还应按照如下内容进行设计：（1）检查防直接雷接闪装置（避雷针或带及网等）的设置现况，屋顶上部各种天线，金属杆，及与引下线连接可靠程度，预留，预理引入各种信号线的管道及设备基座接地情况是否符合设计要求。防雷工程设计（2）防雷引下线是否利用靠柱子外侧主筋作引下线，与信息接地系统的安全距离是否符合规范要求。（3）高层建筑防侧击雷措施施工情况。（4）强电及弱电竖井布置位置是否合适。（5）安装于建筑物内（或竖井）的各种金属管道，电气设备的金属外壳，电缆桥架等与防雷装置等电位连接情况。（6）建筑物基础接地装置及防雷接地预留检测点的埋设位