時間:2023-03-21 17:14:38
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(一)總體設計
結合工業建筑的周邊環境,將景觀與建筑整體進行改造設計。從景觀設計方面,增加林蔭步道與草坪,給師生提供休憩的場所和必要的隔離,教學區的外部文化氣氛主要由景觀來襯托。方案主體建筑在原有工業廠房的基礎上重新設計,保留周邊的交通狀況,主體建筑包圍在景觀設計之中,符合學校安靜的環境要求。從建筑設計方面,建筑尺度整體規劃設計需滿足教學要求,建筑外觀從色彩、形式往更具活力的形象轉變并附帶一定的項目特色,并融合四周交通環境,使建筑在其中達到最適宜狀態。從精神營造方面,學校建筑是一個承載文化行為的場所,與工業建筑具有較大的差別,在學校這樣一個特殊的建筑類別中,具有一些有標志性的元素,以實現文教類建筑的文化性。
(二)部分保留
建筑的更新設計,并不意味著對舊建筑進行大拆大建,這樣不僅破壞了一直以來延續著的城市文脈和城市印象,也是一種資源浪費。舊工業建筑中反映建筑與環境的關系的路網規劃和用地面積規劃可以實時保留,避免設計過程中的資源浪費;學校建筑不能一味的完全覆蓋原有的,其定意義的場所也是值得被保留的,在文教類建筑的更新設計中,融入文化血脈的精神堡壘也將會成為學校的標志。
二、基于人性化的建筑內部空間轉化設計
(一)改造原則
文教建筑的內部空間根據功能可以分為教學空間、廳堂空間和輔助空間,基于文教空間的特殊性,不同建筑內部空間的轉化設計必須遵循一定的原則進行改造設計。
1.消極空間向積極空間的轉化
工業建筑的內部空間是為機器生產提供便利的,其中還包括密閉無自然光的空間以適應工廠生產的需求,建筑內部功能并不是為提供人群的使用,甚至出現廁所在不同廠房區需要繞道過去的“舍近求遠”現象,這些相對與文教類建筑是不適用的。這在建筑改造中應將此類消極元素通過設計的手段往積極的方面轉變。
2.商業空間向教育空間的轉化
工業建筑內部空間層高高,建筑框架簡潔且清晰可見,各功能區開放性突出,這是商業生產的特點和要求,為保證廠房內通風和消防疏散,并能最大量的容納生產機器且不使員工感到壓抑。換之教育空間則恰恰相反,為了提供良好的教學環境,教室之間必須明確分隔,保證各教室的獨立和一定的封閉性,并在建筑內的體現校園的年輕活力使得學生學習更有動力。
3.盈利空間向基礎設施空間的轉化
學校建筑與工廠建筑最大的區別在于其服務對象,一個是國家的基礎教育設施,不論公立學校和民營學校,都在教學環境上要求越來越嚴格,而工廠的建設有其特定的行業規則,簡單直觀、寬敞適用、高效節能是最佳的原則。兩個建筑類別之間差別巨大,這種轉化是必須通過空間的設計來實現的。
(二)改造手段
1.面向使用感受的建筑空間尺度
舊工業建筑從建成就不是為了人群的使用,空間尺度就遠遠大于了人的使用要求,這種空間尺度需要進行改造和處理。適合的空間尺度直接影響到了空間的分布和人員流動情況以及使用者的心理感受。橫豎方向上過大的尺度,空間十分的空曠反而給在空間內的人更大的壓迫感,獨立空間不進行圍合導致過度的開放,則會引起空間內的容人被打擾的煩躁感。面向文教的舊工業建筑改造的空間尺度,與面向其他類的舊工業建筑改造中有很大的不同,其中商業性和開放性都減少,空間使用感受直接、高效、便捷,并根據大、中、小的空間尺度,分配不同的功能需求。教室與食堂及其他教育所需空間尺度各有規則,各個功能空間獨立分開,且保證干凈明亮,在教學樓每層設計公共開放空間供學生、教師的課外交流,根據每層學生的數量設計開放程度與尺度。
2.面向指定功能的建筑空間分布
對于文教空間,人的活動會有明確的目標——教學或管理,立足于舊工業建筑的人群動態研究,結合文教空間的設計思維,文教建筑空間分布的功能指向性極為重要,教學空間和配套的輔助空間必不可少并越來越趨向豐富和全面,其別注重交流活動。建筑內部空間的分布是豐富的線形,在流線中節點的塑造變得十分重要,這些節點成為“故事”的發生地,同事也是“教”與“學”的發生地。在文教類空間中,“交流”與“積累”占據學習生活的大部分,在對義烏商城學校內部空間的設計中,將公共交流區域與學習積累區域做得開放通透,以流線節點的形式分布在整個教學大空間中,成為學校內部空間的亮點。
建筑類專業的學生,在畢業工作時,往往會更加傾向于建筑業比較發達的東部沿海地區,很多畢業生都愿意到一線城市。但是從實際的情況來看,在上述地區,建筑行業人才基本上不存在短缺的情況,而中西部地區,在建筑行業,存在一定的人才缺口。由于中西部地區,建筑行業發展水平相對較低,薪資待遇水平也不是很高,在加上比較艱苦的生活條件,使得很多畢業生不愿意到中西部去,這就在一定程度上導致了就業地點分布的集中,從整體上看不夠均勻。
1.2就業面較窄,需求量較小
建筑類專業的學生,其專業知識較深,專業性也比綜合類專業強。因此,在就業過程中,主要是比較對口的單位,例如,建筑工程設計單位、建設行政管理單位和科研教育單位。重點本科院?;蛘叽T士研究生,一般能夠進入設計院等較好的單位工作,但是地方性的建筑大學,學生的專業基礎和綜合知識,相較于重點大學,要差一些,在就業過程中,主要是一些建筑施工單位。但是很多學生不愿意到一線的施工現場,因此,雖然施工單位需要的人才較多,但是經常出現招不夠人的情況。而畢業生希望就業的單位,如一些設計局、園林規劃局等單位,其人才缺口非常小,并且由于是國家事業單位,建筑類專業畢業生,想要進入上述單位工作,還需要參加公務員考試??傮w上來看,地方性建筑大學的畢業生,就業面比較窄,需求量也不是很大。
1.3對就業期望值高
建筑類專業畢業生就業期望值高受以前學長們的影響,認為建筑類仍然是熱門專業,抱著“皇帝的女兒不愁嫁”這種思想,再加上一些學校和成功校友的渲染,導致建筑類很多專業畢業生對自身期望值偏高。同時動手能力較弱,缺少老建筑人的艱苦奮斗精神和強烈的社會責任感。
1.4對就業單位挑剔
參加本次問卷調查畢業生中,希望到黨政機關就業的有4人,希望到國有企業就業的有70人,希望到外資企業工作的有10人,希望到民營企業工作的有15人。畢業生在求職時存在的問題,在所調查的畢業生中,有近百分之七十的人希望可以進入到國有企業任職,百分之十的畢業生希望可以到外資企業任職,而只有百分之15畢業生希望到民營企業就職。與民營企業相比,國有企業工作比較穩定,福利待遇優厚。這也是畢業生絕大多數選擇國有企業的原因,但正是因為畢業生盲目追求國有企業,而忽略一些條件較好的民營企業,是造成依然沒有簽訂工作的原因之一。
1.5建筑類畢業生中女生就業壓力突出由于建筑行業的工作性質和特點較為特殊,決定了建筑類畢業生中女生在就業時受到招聘單位的挑剔。在當前中國就業環境下,女生就業存在眾多困難。
2地方建筑類大學就業對策建議
2.1大學生加強自生素質的修養
扎實專業素質。打鐵還需自身硬。建筑類專業是一個知識密集型的專業,大學生要想在以后的工作中取得成功,實現自我價值,在學校時就得打下堅固的基礎,要博采眾家之長。同時,建筑類專業更加強調專業實踐能力,通過在學校老師領導的實踐,汲取書本以外的營養,學會活學活用,在大學期間就為以后的工作打下扎實的素質。樹立正確的就業觀,增強創業能力。大學生在畢業時要樹立正確的就業觀。要樹立先就業再擇業的觀念。由于從事建筑類工作的人員具有高流動性,對于建筑類畢業生而言,如果就業形勢不樂觀,可以先就業,再擇業。也可以選擇自主創業。做好職業生涯規劃,大學生一定要未雨綢繆,做好充分的準備。凡事預則立,不預則廢。大學生要提早做好職業生涯規劃。指導者通過對大學生自身的主客觀條件進行測定、分析、總結的基礎上,針對性地提出幫助大學生確定自己的奮斗目標,并在此基礎上明確其實現目標的思路、途徑,使大學生在成長成才的道路上盡可能地少走彎路。在校期間要做好職業生涯規劃,在選擇就業之前做好充分的分析,畢業生才能選擇合適自己的職務,而不要亂投一通,以致浪費人才資源。
2.2增強教育機構的創新能力
深化教學改革,高校應在不斷加強基礎設施建設的同時,加大對師資隊伍建設的力度,同時深化教學體系和教學內容的改革。以市場為主導,以學生為主體,拓寬教學內容,增強學生的知識面,使高校培養的學生具備各種綜合技能,并能夠適應社會對高等人才的需求。高校要加強對學生的創新能力的培養,使大學生有能力進行自主創業,才能在工作中有出色的表現,給自己創造就業機會。加強畢業生的就業指導,高校要不斷加強和改進就業指導工作,提高就業指導工作水平。從學生入學時起,高校就應在不同階段對學生進行相應職業課程的指導,逐步進行職業規劃,并在大三、大四加大指導力度。
2.3加強國家對大學生就業的扶持力度
制定積極的就業政策,政府要加大對高校大學生的就業扶持政策。在高校密集的地區,對已經成立的高校創新產業園區,政府要加強監管,規范相關的創新機制,引導大學生創業。以創業帶動就業。鼓勵民營公司聘用畢業生。到私營企業就業的畢業生,公安機關積極放寬建立集體戶口的審批條件。對自主創業的畢業生,工商和稅務部門要精簡審批手續,予以積極支持。同時鼓勵畢業生到民營單位、基層單位及廣大農村就業。拓寬畢業生到基層就業的渠道。鼓勵畢業生大基層,到中小公司,到艱苦的地方去工作。改善就業環境,切實保護大學生就業時的切身利益。政府出臺措施平衡中小城市與北上廣等大城市的人才競爭環境。為鼓勵畢業生到農村等基層單位工作而創造有利條件,要切實關心這些高校畢業生的切身利益,對到基層單位工作的高校畢業生提供一些優惠政策,使他們到基層單位工作,發揮他們的聰明才智,在廣闊的天地大有作為。切實維護女畢業生的合法權利,由于建筑類專業的工作特點,很多單位招聘員工時明確表示不招女生。這導致女生的就業難問題。政府部門應該通過立法制止這種違法行為,保證廣大女性同胞的合法權益。同時,政府應該借助行政執法,遏制這種行為的蔓延。
二、做好日常就業指導
由于就業工作時間比較集中,往往會造成我們在進行就業指導工作時存在突擊性,存在臨時抱佛腳、現上轎現扎耳朵眼的情況。導致同學們面臨第五學期的應聘缺乏緊迫性,缺乏熱情,從而影響就業工作效率,錯失好多的就業機會。為了解決這個問題,我們除了前邊介紹的就業指導的固定措施外,還會在每學期都給大二、大三的同學找往年的畢業生進行工作經驗介紹和現在的建筑行業現狀,為他們傳授成功的就業經驗,也為他們推薦就業崗位和優秀的用人單位。我們每年還會多人次的派專業教師到校企合作企業或往屆畢業生工作單位等企業進行調研和畢業生推薦,也會請企業的管理者或者相關的人力資源管理部門人員來學校為畢業生介紹應聘技巧和人事政策等就業指導相關內容。通過實踐,我們發現這種多元化的日常就業指導有效的提高了學生們對就業工作的重視程度,極大的提高了他們找工作的熱情,在如此嚴峻的就業環境下,保持了我們系的就業率與往年持平,就業質量保持在比較高的水平。
2、調查對象。課題組采取問卷的方式,分別從本校建筑工程管理和工程造價專業應屆畢業生各班選取了10人共30人進行調查,參加人員均為已經參加了2個月以上頂崗實習的學生,崗位情況為:專業對口19人,相關崗位為5人,非相關崗位為6人,并對此進行統計分析。
3、調查方法。調查主要為問卷調查,輔之以談話的交流的方式進行。
4、調查方案設計。調查主要分以下方面:學生頂崗實習情況、崗位能力與學校學習差距情況、企業培訓與學生適應情況
二、調查過程
1、學生頂崗實習情況。這部分調查主要調查學生在企業的頂崗實習情況,主要包括性別、實習完成情況、學生實習期望與實際工作的差距、學生對本專業崗位能力的掌握情況、實習后對崗位工作的預期、學校開設實踐課程對實習的幫助、學校學習與崗位能力的一致性、崗位實習時間安排問題等。通過調研,完成的實習崗位中,學生更偏重對口崗位實習,占到80%,性別偏向男性,學生中只有30%基本能完成實習:主要原因是學校的學習時間與頂崗實習時間沖突;大多數學生認為學生實習預期與實際達到效果相距較大,主要是企業對人員的培養主要從基礎工作開始培養,學生的個人綜合能力及對待工作的態度很大程度上決定了企業對學生的培養態度;30人中,有8人因為專業技能不到位,表現出對對口工作的擔心,4人對本專業工作無興趣,其余均表明對工程造價崗位工作的信心和個人能力的肯定。在課程方面,30個學生均表現出對目前專業課程的肯定,認為在加強實訓的同時也不能丟掉基礎理論學習;學生基本認為本次頂崗實習對個人學習有很強的促進作用,其中6名其他崗位實習學生的認為雖然為非專業崗位工作,但是在其適應能力對今后的工作具有很大的促進作用。
2、企業崗位需求及安排情況在被調研學生中,27人回答可以自己選擇實習崗位,否則表示不愿意繼續實習;3人表示不可以選擇,安排的崗位為出差、助理、文員;在安排的崗位中,普遍為工程造價控制崗位,包括:施工員、預算員、招投標崗位??梢妼W生在頂崗實習過程中更多的是關注本人的職業生涯,對頂崗實習的認同感非常強烈;同時,認為頂崗實習對于今后的職業能力具有很大的鍛煉作用。
3、崗位適應能力情況調研。在被調查學生中,大多數學生普遍認為頂崗實習過程中:
(1)崗位能力方面:可以很快的了解分配給自己工作內容,基本勝任可以勝任實習的工作,并且適應崗位工作;但企業管理層和項目人員對頂崗實習的學生態度還是一般。
(2)在溝通和適應能力方面絕對多數學生可以很順暢地和其他同事進行溝通;在工作中,發現了以前未曾碰過的新問題或新情況,基本選擇主動向老員工請教,但也有少數學生選擇向其他實習的同學請教。
(3)通過頂崗實習找到能力欠缺部分后,基本希望能夠回到學校由學校進行培養。
4、實習工作崗位滿意度調研。我們可以基本得出結論:當學生獲得本人滿意的工作崗位以后,可以很快適應工作崗位,從而對崗位工作持以肯定態度,對工作環境基本認同,與工作環境相關聯的生活條件、人際關系和管理機制等則表現出不同的態度,因人而異。
5、崗位指導教師調研。通過調研,可以看出頂崗實習企業對員工的成長比較重視,均配備導師;但企業指定導師對指導學生的態度則是一般,普遍反映這就要求學生有很強的溝通能力;因此,導師對學生的作用則會因人而異,完全取決于導師對學生的認可程度和學生的溝通能力;對導師指導的內容上也以專業技術和工作方式的指導為主;調查顯示,實習學生有問題大多會咨詢指定導師。
6、企業再培訓情況。企業非常重視員工繼續教育,培訓和學習頻率較高。但對于參加頂崗實習的學生,所給的機會較少。被調研的學生普遍希望能夠獲得企業的培訓并獲得較好的工作經驗。
7、崗位實習中的問題調研。在調研過程中,反映普遍較多的是:實習時無法接觸到要學習的技術技能;實習單位只給簡單的雜事學生干,沒有達到實習目的;在校期間所學內容不能滿足實習要求。
三、高職建筑類專業校企合作的人才培養機制構建
1.形成校企合作調研機制明確工程造價專業人才培養目標。通過校企合作,健全完善專業建設風險預警機制,及時組織專業建設、改革發展的戰略研究,根據市場變化,包括經濟環境變化、生源變化等提出專業設置調整、人才培養目標、人才培養模式等的建議、意見和發展規劃,及時制訂和修改專業教學計劃,編制專業主干課程教學大綱和實踐課教學大綱,調整課程結構提供指導性意見和建議。
2.以建筑行業企業崗位素養為標準形成職業素養培養體系。校企聯合進行建筑文化教育,使學生對所學專業有更深入了解;另一方面,通過課程教學和實地參觀,讓學生了解建筑行業和崗位;實訓設施建設中,參照真實的崗位環境進行仿真建設,;購買的預算軟件、制圖軟件、施工設備、測量設備等實訓設備均為企業用工具軟件和設備,學生在校實訓與企業人員實際工作高度一致;改革考核方式,開展技能型考核操作,如利用測量儀器進行現場操作,實地測量,完成測量任務,并將職業素養教育列入日常教學考核中,主要評價學生通過學習后的職業素養能力的提高程度。
1、民族形式的設計不是新生事物。它是歷史上傳統復興思想的延續,由于建造的不經濟性和施工的不合理性,以及新建筑規模的擴大,建筑體量的巨增等因素,“民族形式”的設計顯現出不適應性。
2、改革開放,打開國門,“現代主義”設計像開閘的洪水,迅猛發展,遍地生根。許多建筑幾乎都按“形式服從功能”的思想設計,這一實用經濟的設計思想仍將作為今后相當長時期內大量建筑設計的基礎。
3、受西方后現代主義、解構主義以及建筑符號學、建筑類型學、建筑心理行為科學等交叉科學理論的影響。建筑設計表現一種“前衛設計”傾向。這一傾向的特點表現為形式構成模仿西方設計,追求奇特與動感,具有廣告性及標志性,建筑類型集中于娛樂、商業及服務業建筑,具有商業化表現。
4、新西洋建筑開始出現,運用西洋古典建筑片段形式作為建筑的造型手段。這些局部西洋古典形式就像商品包裝,或是一種商業標志,若去掉這些附著物,完全是一副現代建筑的面目,出現這一設計傾向的社會根源或許在于人們的崇洋心理。
5、“鄉土設計”指在中國特定的地域文化圈中,運用自然生長的鄉土建筑的形式、空間。建造滿足現代生活功能的新建筑,這一傾向試圖留住地域文化的根,但在追尋地方性的同時逐漸失去地方性。
6、智能化設計己有萌芽。隨著高科技成果的不斷出現,人們將完全進入全信息社會,高科技智能化設計將成為21世紀建筑的主流。
前言
在人類生存的環境中有許多自然災害,如地震、暴雨、冰雹、水災、旱災、火災、雷擊等等。對此,人們總是想方設法進行防御,或減輕它們所造成的損失。雷擊就是嚴重的自然災害之一。但就我國而言,過去防雷設計在整個建筑設計中所占的比重很小。電氣設計人員不重視,其他專業的設計人員更不重視,但雷擊所造成的損失卻無法輕視。如1989年山東黃島油庫遭受雷擊并引起大火,損失慘重。
就防雷歷史而言,我國建國初期大多是按照日本的45°~60°保護角確定避雷針的保護范圍,用三叉小針銅避雷針、銅引下線和1m×1m銅板作為接地裝置。50年代初期,引進蘇聯技術,采用拋物線或折線計算法,用鐵管或鍍鋅元鋼做避雷針,用鍍鋅元鋼做引下線,地下打入3~5m長的鍍鋅鐵管或鋼材作接地極,以致現在的避雷帶和避雷網均采用鍍鋅鋼筋或扁鋼。
80年代以前,我國沒有建筑物防雷規范,建筑電氣設計人員只能憑自己的認識設計避雷針。自1957年北京市兩大雷擊事故發生以后,我國大量的古建筑物和群眾集中的公共場所才開始安裝避雷裝置。1957年7月6日明十三陵長陵棱恩殿遭受雷擊,劈掉西部吻獸,劈裂兩根直徑1.17m,高14.3m的大楠木柱子,死一人,傷三人;1957年7月8日中山公園內的一棵大樹落雷,雷電流感應至附近的配電線路,然后傳到中山公園音樂堂,燒毀了配電室、舞臺和觀眾廳大頂棚。為此,北京市領導召開了緊急會議,決定對北京市重要古建筑物和人員眾多的影劇院安裝避雷針并指定由筆者負責設計。此后,從天安門開始,到勞動人民文化宮三大殿、景山萬春亭、北海公園白塔,以至鼓樓、天壇祈年殿、頤和園排云殿、智慧海、十三陵長陵棱恩殿、明樓、戒臺寺等30多處古建筑物和中山公園音樂堂等重要影劇院都相繼安裝了避雷裝置。
1957年,筆者將過去積累的雷擊事故調查和設計經驗進行了總結,寫出了“民用建筑物防雷保護”研究報告并且于1958年9月在建工部設計局于武漢召開的“全國電氣設計人員交流大會”上,作了報告,發表了防雷觀點和設計方法。報告中提出的雷擊規律、防雷標準、保護方式、設計要點、屋頂板內鋼筋作接閃裝置的理論以及詳細的設計實例和數十種做法大樣得到了與會代表的一致贊同,以后被廣泛采用。
1958年底,北京市建筑設計院研究室、中國科學院電工研究所和清華大學高壓教研室共同成立了“北京建筑物防雷研究小組”。1962年5月出版的《民用建筑物防雷保護》和1980年9月出版的《建筑物防雷設計》就是在筆者1957年研究報告和小組研究成果的基礎上寫出來的。書中突出的觀點是建筑物防雷設計的六項重要因素,即接閃功能、分流影響、屏蔽作用、均衡電位、接地效果和合理布線?,F在看來,國內外的標準和規范都離不開這六要素,有的單位還把它們作為設計原則。籠式避雷網和等電位連接早在1958年就在人民大會堂的設計和工作實踐中采用了,而國際上戈爾德(G.H.Golde)于1997年才在《雷電》一書(國際名著)中談到等電位連接的做法,所以我國的防雷研究和實踐并不落后。
筆者主審的我國第一部《建筑物防雷設計規范》(GBJ57-83)于1983年11月7日公布。第二部《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)(機械工業部設計研究院林維勇先生主筆)于1994年4月18日公布。該部規范吸收了許多國外先進的東西,將接閃器保護范圍的計算方法改為滾球法并結合我國防雷設計的實際經驗增加了許多新條款。這兩部規范對指導我國建筑物防雷設計起了很大的作用。
70年代以前,人們聽到的雷擊事故多是擊中建筑物或大樹,嚴重的造成了建筑物燒毀或人員傷亡。那時被雷擊的建筑物絕大多數是沒有安裝防雷裝置(避雷針、避雷帶或避雷網)?,F在聽到的雷擊事故相對少了,其原因是,六層以上的多層建筑物和高層建筑物都安裝了防雷裝置。有時,接閃器接閃后,即使是微電子設備因雷電電磁脈沖感應受損,局外人也不知道,本單位做些局部修理也就完事了。其實,現在的雷擊事故并不算少。雷擊建筑物對某一棟樓而言可能是百年不遇的事,但防雷裝置接閃則是較常見的,這也是正常的。
接閃裝置接閃后,建筑物引下線附近的設備會受到雷電流的感應,這就是雷電電磁脈沖干擾。90年代以前,國際和國內的規范都沒有關于雷電電磁脈沖的規定。1992年國際電工委員會建筑物防雷專委會(IEC-TC/81)才開始討論這個問題。1995年2月,該機構了國際標準《雷電電磁脈沖的防護》(IEC1312-1.2.3)。目前我國尚沒有類似的規定,這是近年來的問題。
隨著電子技術的飛速發展,電子計算機早已步入社會的各行各業。建筑物內幾乎無不設有復雜程度不同的微電子設備和計算機系統,民用建筑也不例外。雷電電磁脈沖干擾日益成為頻發事故。面對這種挑戰,設計人必須轉變觀念,把雷電電磁脈沖防護當作防雷設計的重點。這不只是電氣一個專業的事,因為它涉及到電子設備的位置和管線的布置等問題。各個專業應充分協商,從整體上解決防雷設計上的問題。否則,建筑物設計得再好,也無法正常使用。
研究建筑物防雷應從雷擊事故調查入手,找出雷擊規律,然后,利用雷擊模擬實驗,對所總結的規律和所提出的解決方案予以驗證。研究人員應根據科技的發展,不斷吸收新東西對滿足不斷變化的社會需要,如計算機的發展導致的對雷電電磁脈沖防擴的需要。
下面將對防雷設計的基本原則、雷擊規律、近年來國際上提出的新概念以及隨著科技發展出現的新問題分別予以論述。
1.雷電電磁脈沖
雷電電磁脈沖(LightningElectromagneticPulse),簡稱LEMP,是天空打雷時產生的作為干擾源的強大閃電流及其電磁場。它的感應范圍很大,對建筑物、人身和各種電氣設備及管線都會有不同程度的危害。這種危害就是雷電電磁脈沖所產生的干擾。
建筑物內的雷電電磁脈沖干擾指以下三種情況:
(1)天空中雷電波的電磁輻射對建筑物內電力線路和電子設備的電磁干擾;
(2)建筑物的防雷裝置接閃時,強大的瞬間雷電流對建筑物內電力線路和電子設備的干擾;
(3)由外部各種強、弱電架空線路或電纜線路傳來的電磁波對建筑物內電子設備的干擾。
現代電子技術日益向高精度、高靈敏度、高頻率和高可靠性方向發展。這些電子設備非常靈敏,但耐壓很低,一般電子設備都承受不了正負5伏的電壓波動。以各種微機為例,當雷電電磁脈沖的磁場強度超過0.07高斯時,就會引起微機的誤動作,當磁場強度超過2.4高斯時,就會造成微機的永久性損壞。因此,我們必須對雷電電磁脈沖采取必要的防護措施,以便在先進的建筑物內實現良好的電磁兼容性(ElectromagneticCompatibility)。
防御雷電電磁脈沖干擾的理想防雷設計方案是籠式避雷網,它利用的是法拉第籠原理。建筑物的金屬結構物遍及各處,不用很多鋼材就可很容易連接起來形成法拉第籠,從而建筑物內的電子設備得到很好的屏蔽。屏蔽做得好,不僅能防御空間電磁波的輻射,而且還可使建筑物內部的分流和均壓達到最佳效果。這里要說明,屏蔽的做法應根據建筑物內電子設備的要求決定。由于設備的性質不同,因此,有的要求僅對設備本身做屏蔽,有的要求在設備與設備之間做屏蔽,還有的要求在機房做屏蔽。正因為這個問題的重要,所以1995年國際電工委員會建筑物防雷分委會(IEC/TC-81)在《雷電電磁脈沖的防護》的標準中提出了防雷保護區(LPZ)的概念,國際上剛開始實行這種規定,而我們國家還沒有提出。筆者認為,設計人員可以按照微電子設備的多少、繁簡、重要程度、擺放位置及進出管線的具體情況自行劃分防雷區以取得良好的屏蔽、等電位和接地效果。
因此,防御雷電電磁脈沖對室內布線的要求非常嚴格。由于用作引下線的鋼筋混凝土柱內的鋼筋和整個建筑物的屏蔽網都在外墻處,雷電流需經此處的鋼筋分流到接地裝置上,所以外墻處的電流密度大,電磁場強。因此,建筑物中的電源和通信等線路的主干線不應靠近外墻,最好設置在建筑物的中心部位,如電梯井在中心部位,可設置在電梯井的近旁。建筑物內的各種電氣饋線都要穿金屬管保護或采用雙層屏蔽電纜(或同軸電纜)。在一些有特殊要求的線路電源側,還應加裝電涌保護器、隔離變壓器、穩頻、穩壓以及濾波等裝置。
防御雷電電磁脈沖對接地的要求也很嚴格。電子系統的低頻信號工作接地應采用單點接地系統,在整個建筑物內應為樹干式結線布置。各層或各段的低頻信號工作接地均應直接接到單點接地板上,不得形成環路。單點接地系統不應與用作防雷引下線的柱子平行,以防強磁場干擾。由于是利用建筑物結構鋼筋作屏蔽,因此必須采用綜合共同接地方式,即將防雷接地、電源的工作接地、各種裝置的外殼、鐵管外皮和高頻電子設備的信號接地都統一接到建筑物的基礎上或室外接地裝置上。為避免雜散電流,單點接地系統必須采用絕緣線,其主接地板必須置于建筑物的最底層且直接與基礎或室外接地裝置連接。各層單點接地系統的區域接地板或終端接地板如需要與綜合共用接地系統的裝置接地板連接,應在它們之間加裝不大于直流300V的放電管或壓敏電阻。綜合共用接地的電阻一般應在1歐姆以下,對于特殊的電子設備,可在0.5歐姆以下。確定接地電阻時,應考慮各種設備對接地電阻值的要求,在所要求的各種阻值下,應取最低值。
在低壓220/380V供電系統中,應采用三相五線(TN-S)系統,以便于裝置接地(PE)線和中性(N)線分開,PE線應接到各層或各段裝置接地的終端地板上。為了防御雷電電磁脈沖,建筑物的電源、電話、廣播等線路最好采用埋地電纜引入,所用電纜應為鎧裝電纜或同軸電纜且外皮兩端均要接地。
2外部防雷裝置與內部防雷裝置
國際電工委員會編制的標準(IEC1024-1)將建筑物的防雷裝置分為兩大部分:外部防雷裝置和內部防雷裝置。筆者認為,這樣劃分很有必要,建筑物的防雷設計必須將外部防雷裝置和內部防雷裝置作為整體統一考慮。
外部防雷裝置(即傳統的常規避雷裝置)由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器(也叫接閃裝置)有三種形式:避雷針、避雷帶和避雷網,它位于建筑物的頂部,其作用是引雷或叫截獲閃電,即把雷電流引下。引下線,上與接閃器連接,下與接地裝置連接,它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度之處,它的作用是使雷電流順利流散到大地中去。
內部防雷裝置的作用是減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁效應以及防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝置外,所有為達到此目的所采用的設施、手段和措施均為內部防雷裝置,它包括等電位連接設施(物)、屏蔽設施、加裝的避雷器以及合理布線和良好接地等措施。
隨著電子設備的廣泛使用,雷電電磁脈沖的危害也相對嚴重起來。1992年6月22日國家氣象局中心大樓發生雷擊事故,北京-東京的同步線路的調制解調器被擊壞,致使線路中斷46小時,另一主機的一塊異步板被擊壞,導致8條線路中斷,影響了國際通訊。其他地點因雷電電磁脈沖干擾而導致電子設備損壞的例子還有不少。這類例子說明,只設計外部防雷裝置而不配之內部防雷手段,接閃器再好,也無法獲得好的防雷效果。
防雷工程是一種系統工程。筆者早在1960年作人民大會堂工程總結及寫作《建筑物防雷設計》一書時就提出了建筑物防雷設計的六項重要因素,目的是提醒人們要整體地、全面地考慮建筑物防雷設計。這六項要素是:
(1)接閃功能:指實現接閃功能所應具備的條件,包括接閃器的形式(避雷針、避雷帶和避雷網)、耐流耐壓能力、連續接閃效果、造價以及接閃器與建筑物的美學統一性等。
(2)分流影響:指引下線對分流效果的影響。引下線的粗細和數量直接影響分流效果,引下線多,每根引下線通過的雷電流就小,其感應范圍就小。引下線相互之間的距離不應小于規范中的規定。當建筑物很高,引下線很長時,應在建筑物的中間部位增加均壓環,以減小引下線的電感電壓降。這不僅可以分流,而且還可以降低反擊電壓。
(3)均衡電位:指使建筑物內的各個部位都形成一個相等的電位,即等電位。若建筑物內的結構鋼筋與各種金屬設置及金屬管線都能連接成統一的導電體,建筑物內當然就不會產生不同的電位,這樣就可保證建筑物內不會產生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓,對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也有很大的好處。鋼筋混凝土結構的建筑物最具備實現等電位的條件,因為其內部結構鋼筋的大部分都是自然而然地焊接或綁扎在一起的。為滿足防雷裝置的要求,應有目的地把接閃裝置與梁、板、柱和基礎可靠地焊接、綁扎或搭接在一起,同時再把各種金屬設備和金屬管線與之焊接或卡接在一起,這就使整個建筑物成為良好的等電位體。
(4)屏蔽作用:屏蔽的主要目的是使建筑物內的通信設備、電子計算機、精密儀器以及自動控制系統免遭雷電電磁脈沖的危害。建筑物內的這些設施,不僅在防雷裝置接閃時會受到電磁干擾,而且由于它們本身靈敏性高且耐壓水平低,有時附近打雷或接閃時,也會受到雷電波的電磁輻射的影響,甚至在其他建筑物接閃時,還會受到從該處傳來的電磁波的影響。因此,我們應盡量利用鋼筋混凝土結構內的鋼筋,即建筑物內地板、頂板、墻面、及梁、柱內的鋼筋,使其構成一個六面體的網籠,即籠式避雷網,從而實現屏蔽。由于結構構造的不同,墻內和樓板內的鋼筋有疏有密,鋼筋密度不夠時,設計人應按各種設備的不同需要增加網格的密度。良好的屏蔽不僅使等電位和分流這兩個問題迎刃而解,而且對防御雷電電磁脈沖也是最有效的措施。此外,建筑物的整體屏蔽還能防球雷、側擊和繞擊雷的襲擊。
(5)接地效果:指接地效果的好壞。良好的接地效果也是防雷成功的重要保證之一。每個建筑物都要考慮哪種接地方式的效果最好和最經濟。筆者認為,當鋼筋混凝土結構的建筑物符合規范條件時,應利用基礎內的鋼筋作為接地裝置。當達不到規范中規定的條件或基礎包在防水卷材層內時,可做周圈式接地裝置,但應將周圈式接地裝置預先埋在基礎槽的最外邊(不必離開建筑物3m以外)。接地體靠近基礎內的鋼筋有利于均衡電位,同時還可節省為挖深溝所花費的人力和物力。在基礎完工后再挖深溝則易影響基礎的穩定性。
對木結構和磚混結構建筑物,必須做獨立引下線并采用獨立接地方式。當土壤電阻率大,使用接地極較多時,也可做周圍式接地裝置。因為周圈式接地裝置的沖擊阻抗小于獨立接地裝置的沖擊阻抗,而且有利于改善建筑物內的地電位分布,減小跨步電壓。采用獨立式接地方式時,以鉆孔深埋接地極(約4~12m)的效果為最好,深孔接地極容易達到地下水位,且能減少接地極的用鋼量。
(6)合理布線:指如何布線才能獲得最好的綜合效果?,F代化的建筑物都離不開照明、動力、電話、電視和計算機等設備的管線,在防雷設計中,必須考慮防雷系統與這些管線的關系。為了保證在防雷裝置接閃時這些管線不受影響,首先,應該將這些電線穿于金屬管內,以實現可靠的屏蔽;其次,應該把這些線路的主干線的垂直部分設置在高層建筑物的中心部位,且避免靠近用作引下線的柱筋,以盡量縮小被感應的范圍。在管線較長或橋架等設施較長的路線上,還需要兩端接地;第三,應該注意電源線、天線和屋頂高處的彩燈及航空障礙燈等線路的引入做法,防止雷電波侵入。除考慮布線的部位和屏蔽外,還應在需要的線路上加裝避雷器、壓敏電阻等浪涌保護器。因此,設計室內各種管線時,必須與防雷系統統一考慮。
3安全隔離距離與等電位連接
在建筑物內部,就總體來說,防雷措施可分為安全隔離距離和等電位連接兩大類。安全隔離距離指在需要防雷的空間內,兩導電物體之間不會發生危險的火花放電的最小距離,即不會發生反擊的最小距離。等電位連接的目的是減小或消除內部防雷裝置各個部位上所產生的電位差,包括靠近進戶點的外來導體上的電位差。
筆者主張,若采用安全距離法就應嚴格按照《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94)規定的各類防雷措施去計算;若采用等電位連接法,就應徹底實現等電位。木結構和磚混結構結構應采用安全距離措施,鋼筋混凝土結構和鋼結構應采用等電位連接措施。
1957年首次為天安門(木結構建筑物)補做防雷裝置時,在其上部設置了明裝避雷帶和避雷網;在其內部采用了安全距離措施。由于是補裝,難度相當大,對內部達不到安全距離的管線都做了改裝或加強了絕緣并把進戶處的各種架空電源線、電話線和廣播線一律拆除,改為地下電纜。為確保木結構建筑物的安全,工程人員每年都在結構上稍有變形的部位加固,到1986年,在天安門大頂內加固總共用了60噸鋼材。此時,再也不能給建筑物增加荷重了,因此中央決定將天安門城樓上的建筑物全部拆掉,徹底翻建。這給我們的防雷設計帶來了有利條件。所以,1969年第二次設計天安門防雷裝置時,就采用了等電位連接措施(外部防雷裝置仍用原方案),在城臺上的地面(包括屋內地面)下的“金磚”下面鋪設了一層鋼筋網(即等電位面)并將各種金屬管線(包括屋頂彩燈管線)、斗拱上的防鳥鐵絲網、檢閱臺前的鐵欄桿和鐵旗桿等物體統一連接到等電位面上,此外,又增加了引下線的根數,使之達到等電位的條件。
1958年,人民大會堂工程采用了徹底的等電位防雷設計,這是我國首次將等電位避雷網應用于工程。人民大會堂是鋼筋混凝土框架結構和鋼結構相結合的建筑物,又是現澆施工做法,對防雷裝置的設計十分有利。其防雷方案是:在各建筑段的屋頂上分別采用明裝避雷網、暗裝避雷網和四周避雷帶相結合的方式,接閃裝置均與樓板內的鋼筋連接成一體;柱子內的鋼筋用作引下線;基礎內的鋼筋用作接地裝置。從基礎到梁、板、柱到屋頂的避雷帶和避雷網的全部連接點(包括各種管線的連接點)都是焊接的,從而構成一個籠式避雷網,所以我們說它是最徹底的等電位連接工程。1963年,瑞士的波哥(K.Berger)提出,利用建筑物內的結構鋼筋作防雷系統時,鋼筋之間如有多點綁扎,則不必焊接就可以構成電氣導通系統,他還做了試驗。所以,我們以后就不全部焊接了,但作為引下線的柱內鋼筋,仍必須焊接兩根主筋。1974年審查《建筑物防雷設計規范》時,規定為:可以綁扎或焊接。人民大會堂工程是全國最重要的工程,當時是不敢不焊接的。
就防火而言,等電位連接和安全隔離距離至關重要?;馂亩鄬俨灰最A防的事故,對多數建筑物,能采取等電位連接措施的,應做徹底的等電位連接;不能采取等電位連接措施的,應盡量保證安全隔離距離,以防發生火災。
4常規防雷裝置與非常規防雷裝置
常規防雷裝置即傳統上所使用的防雷裝置,包括避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網。它是繼1759富蘭克林發明避雷針后各國防雷專家經200多年研究和實踐的成果,有充分的理論根據、實驗數據和長期的實際運行經驗。
非常規防雷裝置指某些廠商近年推出的所謂的新式防雷裝置。本文所指的所謂新式防雷裝置是半導體消雷器、導體消雷器、優化避雷針和流注提前發射接閃器等(本文這里不指激光引雷裝置、火箭引雷裝置和水柱引雷裝置等)。各種消雷器的設計思想是企圖中和雷云電荷,把雷電荷消滅掉或限制放電電流;各種提前發射接閃器的設計思想是企圖把避雷針的接閃效果提高,即擴大保護范圍。這幾種防雷產品到目前為止都沒有被國際防雷組織所承認。
其實,從1996年起到現在,北京的學術界和工程技術界圍繞消雷器進行過多次討論并發表了許多文章。許多專家都認為消雷器的“中和”理論和“限流”理論站不住腳。1997年9月18~23日中國電機工程學會高電壓專委會過電壓與絕緣配合分專委會在合肥舉行了學術討論會。論題之一就是半導體消雷器,與會者進行了熱烈的討論。特別值得一提的是一位高工為驗證半導體消雷器的通流能力而做的一次實驗。該實驗充分表明,半導體消雷器的通流能力極低。會議《紀要》曰:“與會代表認為,迄今為止,理論和實踐未能證明此類非常規防直擊雷產品具有產品說明書所表述的性能,實踐也未顯示出此類產品具有比常規防防直擊雷裝置更優越的性能,還有許多問題尚待研究和解決,因此此類非常規防直擊雷產品不再在工程中采用。還有少數代表對此尚有不同意見?!?/p>
實際上,消雷器廠商所賣的只不過是接閃器。其引下線、接地裝置及內部防雷裝置還得靠設計人按常規方法去設計,而這些都是建筑設計中的環節,賣接閃器的廠商也參與不了設計。另外,非常規防雷裝置的價格極高,以半導體消雷器為例,其價格比常規避雷針高幾十倍至幾百倍(見表1)
由表1可以看出非常規防雷裝置比常規防雷裝置貴得多,而且非常規防雷裝置還有很多問題有待解決。因此防雷設計人員和使用單位應認清這種情況,必須選擇優質而經濟的產品。
5球雷
在國際建筑物防雷標準(IEC/TC-81)和我國的《建筑物防雷設計規范》中,均沒有對球雷的防護作出規定。在筆者的調查中,北京地區的球雷事故還是不少的,球狀閃電約占閃電統計總數的13.7%。盡管國內外科技人員對球狀閃電的形成機理尚無一致的觀點,但對其性質、狀態和危害還是比較清楚的。
球雷(即球狀閃電)是一種橙色或紅色的類似火焰的發光球體,偶爾也有黃色、藍色或綠色的。大多數火球的直徑在10~100cm左右。球雷多在強雷暴時空中普通閃電最頻繁的時候出現。球雷通常沿水平方向以1~2m/s的速度上下滾動,有時距地面0.5~1m,有時升起2~3m。它在空中漂游的時間可由幾秒到幾分鐘。球雷常由建筑物的孔洞、煙囪或開著的門窗進入室內,有時也通過不接地的門窗鐵絲網進入室內。最常見的是沿大樹滾下進入建筑物并伴有嘶嘶聲。球雷有時自然爆炸,有時遇到金屬管線而爆炸。球雷遇到易燃物質(如木材、紙張、衣物、被褥等)則造成燃燒,遇到可爆炸的氣體或液體則造成更大的爆炸。有的球雷會不留痕跡地無聲消失,但大多數均伴有爆炸聲且響聲震耳。爆炸后偶爾有硫磺、臭氧或二氧化碳氣味。球雷火球可輻射出大量的熱能,因此它的燒傷力比破壞力要大。
下面是一個典型的球雷實例:1982年8月16日,釣魚臺迎賓館兩處同時落球雷,均為沿大樹滾下的球雷。一處在迎賓館的東墻邊,一名警衛戰士當即被擊倒,該戰士站在2.5m高的警衛室前,距落雷的大樹約3m,樹高20多米。球雷落下的瞬間,他只感到一個火球距身體很近,隨后眼前一黑就倒了。醒來后,除耳聾外并無其他損傷。但該警衛室的混凝土頂板外檐和磚墻墻面被擊出幾個小洞,室內電燈被打掉,電燈的拉線開關被打壞,電話線被打斷,估計均為電磁感應的電動力所致。另一處在迎賓館院內的東南區,距警衛室約100m,也是沿大樹滾下。距樹2m處有個木板房(倉庫),該房在三棵14~16m高大槐樹包圍之中,球雷沿東側的大樹滾下后鉆窗進屋,窗玻璃外有較密的鐵絲網,但沒有接地,鐵絲網被擊穿8個小洞,窗玻璃被擊穿兩個小洞。球雷燒焦了東側木板墻和東南房角,燒毀了室內墻上掛的兩條自行車內胎,燒壞了該室的膠蓋閘,室內的電燈線也被燒斷。落雷大樹下放有十多盤鋼筋、8輛鐵推車和6個空汽油桶。這此金屬物都是招引雷電的條件。
防護球雷并不困難,應該在規范或標準中規定相應的措施。就防護球雷措施而言,最好是籠式避雷網,如果達不到籠式避雷網條件,就在建筑物的門窗上安裝金屬紗網并接地;堵好建筑物墻面上不必要的孔洞;煙囪與出氣管上口均要加裝鐵絲網并接地;儲存或損傷易燃易爆物體的倉庫和廠房的煙囪和放氣管應加裝阻火器并接地。對高大樹木下的重要建筑物尤其要采取防護球雷的措施。
6雷擊規律
認識雷擊事故的規律非常重要,只有掌握了規律,防雷設計才能取得良好的效果。在雷雨天,天空的雷云與地面上的物體各帶不同的電荷,當電荷積累到一定的程度,就會產生電場畸變而發生落地雷擊。但如果地上某處沒有足夠強大的上行先導,則雷電是不會打到該處的。
北京紫禁城內的建筑物落較多,其原因在于:紫禁城周圍是護城河,河內現在仍有水;通往護城河的古河道有4條:一條是玉河,它流入護城河的西北角;一條是潮白河的支流,它流入護河的東北角;一條是大通河,它流入護城河的正東部;另一條是潞河的支流,它流入護城河的東南角。故宮內各棟建筑物下的基礎均潮濕,過去東南部的水位較高,地下不到2m就能見水,可見故宮院內地下的土壤電阻率相對較低;另外院內又有高大的古樹。這些即為易發生雷擊的內因,這些內因決定著該地區電場易產生電場畸變,瞬間發生的上行先導容易與雷云的下行階段先導會合,從而形成落地雷。這就是紫禁城范圍內的明顯雷擊規律。
筆者自1954年到1988年在北京地區調查過的建筑物雷擊事故共有170多處,其中,因雷擊引起火災的占37.7%,導致人員死亡的占6.9%,致傷的占15.4%,球雷雷擊事故占13.7%?,F將分析總結得出的北京地區總的雷擊規律歸納如下:
(1)河、湖、池、沼旁邊的建筑物易受雷擊。如1961年6月21日頤和園昆明湖東邊的文昌閣被雷擊掉西房角及坡頂瓦,內部電線被感應燒斷;1988年8月6日通縣永樂店草廠鄉黃廠村北部湖力的茅草房落球雷,擊死一人。
(2)古河道上的建筑物和河流橋上的構筑物易受雷擊。如紫禁城內自1954年至1992年共落雷16次(據文獻記載,明、清兩代共發生過25次火災,其中寫明為雷擊所致的5次,未說明原因的也可能是雷擊所致);1988年8月30日盧溝橋中部北側石獅子的頭被擊掉。
(3)在潮濕地區以及過去是葦塘或坑洼地帶的區域上建造的建筑物易受雷擊。如1957年7月31日陶然亭地區建工局一公司工棚(該處過去是葦塘)的收音機天線落雷,墻內鐵絲被熔化;1965年7月22日北郊土冷庫(即幾十棟內裝冰塊以貯藏食物的平房)的老虎窗被雷電擊中起火。
(4)在四周大片土壤電阻率高,中間局部土壤電阻率低的環境中或在高、低電阻率分界之處建造的建筑物易受雷擊。如1981年8月2日八里莊善家墳公安局倉庫西墻外大樹落雷,雷電入室打碎5個電警棍盒,盒內33根電警棍被感應燒壞(該倉庫的西南兩面為稻田)。
(5)局部漏雨或局部房角新修繕且十分潮濕的建筑物易受雷擊。如十三陵長陵棱恩殿落雷(當時該殿西部房角剛剛修繕且很潮濕)。
(6)突出高或孤立的建筑物易受雷擊。如1957年7月29日原朝陽門北部的吻獸被雷擊掉;據十三陵當地老農說,十三陵大多數的明樓或正殿均被雷擊過(明樓和正殿都屬高而孤立的建筑物)。
(7)曾經遭受過雷擊的地區和建筑物容易再落雷。如1956年×月×日、1957年7月8日和1957年8月16日北京鼓樓東部吻獸曾三次被雷擊。
(8)金屬屋頂易受雷擊。如1957年7月8日原民航局禮堂的鐵皮屋頂被雷擊裂3處,頂內明配線被感應燒成3段,1988年8月6日北京火車站東北角出租汽車站的鋁合金房頂落雷。
(9)收音機天線、電視共用天線易受雷擊。如1986年10月13日左家莊柳芳東里的居民樓電視共用天線遭受雷擊,1992年8月3日和平里民旺胡同的居民樓電視共用天線也遭受雷擊。
(10)地下管線多或管線交叉處易落雷。如1963年8月4日天安門廣場大旗桿西側(現人行過街地道的西南出口)一位賣冰棍的老太太被雷擊倒(該處地下敷設的管線較多且是轉角處)。
(11)鐵路沿線和終端易受雷擊。如1965年7月22日東郊百子灣棉花倉庫室外堆場靠近鐵道終端的一個棉花垛被雷擊中燃燒;1984年8月6日東郊百子灣物資局儲運公司水泥庫鐵路西側站臺上的水泥袋落雷,燒焦約20個水泥袋的紙邊。
(12)山區泉眼、風口或地下有金屬礦床的地方易受雷擊。如1985年6月18日西山下馬嶺水電站室外變電構架進出線的主線落雷,燒焦母線2處,每處約長1~3m。
(13)高大的煙囪和工廠的排氣管最易接閃。如1957年8月16日朝外門診部的煙囪被雷擊裂;1979年4月8日東郊宋家莊化工三廠南北兩廠的室外化工設備構架上的兩個排氣管同時接閃并點燃。
(14)高大的樹木和屋頂旗桿容易落雷。如1967年6月11日前門勸業場屋頂木旗桿被雷擊壞;1993年8月19日日壇公園西北角一棵大樹被雷劈掉樹叉,樹干也被劈裂。
北京地區總的落雷走向是:西山八里莊紫村城朝陽門宋家莊百子灣通縣。這些地方多數是古河道或地下水線,其建筑物下的土壤電阻率小,潮濕或水位高。
筆者認為,以上這些雷擊規律雖是北京地區的,但頗具普遍性,因而對防雷、防火很有價值(因篇幅有限,以上各種規律只各舉2個例子)。
7.建筑物防雷設計的整體觀念
所謂整體觀念是指設計和安裝防雷裝置時,對建筑物的內外都要有整體觀念。這里的建筑內外不單是指內部防雷裝置和外部防雷裝置。建筑物內的整體觀念是指設計和安裝時,要對內部防雷裝置和外部防雷裝置做整體的統一的考慮;建筑物外的整體觀念是指對一個院落、一個小區以及附近的環境要做全面的防雷規劃,同時還不能違反小區規劃的要求例如:所安裝的避雷針桿塔是否影響小區的美觀,所用的避雷針、避雷帶或避雷網是否與建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由高大建筑物或高大煙囪上的避雷裝置所保護等等。對接地裝置也要綜合統一考慮,例如,相距較近的建筑物能否共用接地體,地下管網能否用接地體的一部分,以及能否在一個大院或小區內為將來綜合共用接地創造等電位連接的條件等等。
值得指出,利用建筑物附近的大樹作為避雷針桿塔是一個較好的做法。大樹最易接閃且越長越高,有時比建筑物還高。因此,避雷針應安裝在樹頂,引下線應沿樹干設置而且應與建筑物的防雷裝置相結合。這樣既節約又美觀,同時還保護了名貴的樹木。利用大樹安裝避雷針不僅能防直擊雷,而且能防球雷、繞擊雷和側擊雷。例如,北京北海公園團城內在大樹上安裝的避雷針已運行了20多年,效果很好,但必須采取保護樹干生長的措施。
現在各個城市的綠化越搞越好,高大的樹木也越來越多。有的建筑物雖然安裝了避雷針,但大樹距建筑物很近并且比建筑物還高,在這種情況下,建筑物上的避雷裝置實際上等于虛設。因為大樹接閃的機會多,易引來直擊雷和球雷,對鄰近的建筑物威脅更大。所以說建筑物的防雷設計和安裝應將外部防雷裝置、內部防雷裝置、建筑物外的環境及至全小區的防雷裝置進行整體統一的考慮。不僅電氣專業的設計者要有整體觀念,建筑專業的設計者對防雷也要有整體觀念。這是現代防雷設計觀念轉變的重要問題之一。
參考文獻
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在雨季到來之前一段時間,施工人員就應該為建筑工程做好準備工作。包括施工計劃、安排以及對近期天氣狀況的關注等等。如果降水量較大,還應該準備進行防汛,置辦好防汛工具。具體來說主要的方面如下所示:
第一,施工項目的進度安排。在對施工進度進行計劃的過程中,管理人員需要對工程所需要的土方量以及相應的預制工作進行明確。包括內外墻所用的粉刷材料,砌體工程以及防水設施等等。通常情況下,防水工程都應該在晴天進行,否則會影響到工程的質量??梢?,為了應對雨季的施工,施工人員需要具有全局觀念,合理地安排工作內容,盡量做到不影響施工。
第二,給排水的防凍防雨準備。對于住宅類建筑所涉及到的管線來說,如果需要埋設在地下,應該注意到防凍線。如果有一些外漏的管道,也應該利用草墊或者是其他的保溫材料來對其進行覆蓋,避免出現凍壞的問題。為了保證排水的便利性,施工人員需要在雨季到來之前開挖溝渠,保證流水的暢通無阻。
第三,施工道路的修整合加固。如果施工道路表面已經出現的凹凸不平或者是土質不實的問題,在進入雨季汛期之前就應該對道路進行修整。施工人員首先需要做好檢查工作,準備相應數量的碎石和爐渣材料。在對路面進行清理和修復的過程中,應該保證路面具有一定的坡度,這樣可以直接將路面的積水排到水溝當中,保證路面的暢通,提升建筑工程的便利性。
第四,防雨保溫材料的準備工作。在對住宅類建筑進行防水和保溫時,可以采用防雨的油布以及稻草等材料,同時準備一定數量的防寒用品,因為雨季的氣溫要明顯偏低,如果對建筑的保溫工作沒有到位,必然會直接影響到建筑物的整體質量。
2 雨季施工各工程部分的具體預防措施
第一,土方和基礎工程部分。對于工程的土方部分和基礎工程來說,由于其很容易受到雨水的影響,因此,在具體的防護過程中應該做到以下幾個方面:在雨季進行挖槽時,需要將邊坡的穩定性考慮到其中。這樣才能防止邊坡被雨水沖擊出現塌陷的問題。適當的時候,可以在邊坡上假設一定的鋼鐵網片結構,并且在其上面涂上一定厚度的混凝土材料。另外,也可以用塑料的布遮蓋邊坡結構。工作面不應該設置過大,最好在規定的時間內就可以完成,否則就會直接影響施工的工期。在基礎部位達到標準高度的時候,施工人員需要及時地對其進行驗收,并且加設一定厚度的墊層結構。如果雨水過大,達到了建筑的基礎部位,就應該充分利用排水溝的優勢作用,集中所有的力量進行排水。對于雨季之前回填的土方結構來說,應該及時地對其進行壓實,在其表面產生一定的坡度。這樣雨水就可以自行排出。如果降水量相對較大,大面積的施工是不可取的,應該做好防水工作,保證土方不被淋濕。如果基礎部分施工完畢,正趕雨季,應該及時地做好回填工作。工作人員還應該對地下室結構的浮力因素進行考慮,并且采用相應的措施提升地下室結構的抗浮能力。一般情況下,如果降水量較大,水泵已經起不到基本的作用,工作人員就應該充分利用箱型基礎,在第一時間內將積水灌倒其中,待雨水量減少時再進行具體的排水工程。對于建筑的土方結構和基礎工程來說,在雨季之前施工人員需要做好這些準備工作,進而保證房屋建筑免受雨水的侵蝕。
第二,砌體工程和砼工程部分。此部分應掌握以下要點:磚在雨期必須集中堆放,不宜澆水。砌墻時要求干濕磚塊合理搭配。磚濕度較大時不可上墻。砌筑高度不可超過1米。雨期遇大雨必須停工。砌磚收工時應在磚墻頂蓋一層干磚,避免大雨沖刷灰漿。大雨過后受雨水沖刷過的新砌墻體應翻砌最上面兩層磚:穩定性較差的窗間墻、獨立磚柱,應架設臨時支撐或及時澆筑圈梁;砌體施工時,內外墻要盡量同時砌筑。遇臺風時,應在風向相反的方向加臨時支撐;以滿足砌筑需要為宜。拌好的砂漿要注意防止雨水的沖刷;雨后繼續施工,須復核已完工砌體垂直度和標高,并檢查砌體灰縫,受雨水沖刷嚴重之處須采取必要的補救措施。遇到大雨應停止澆筑砼,已澆部位應加以覆蓋。砼澆筑現場要預備大量防雨材料,以便澆筑時突然遇雨進行覆蓋;模板支撐下回填要夯實,并加好墊板,雨后及時檢查有無下沉。
3 雨季施工的安全措施和技術要求
嚴控各種規程制度,凡參與人員-律禁穿拖鞋、硬質等易滑鞋。所有機械操作棚要搭設牢固,防止倒塌漏雨。機電設備應采取防雨、防淹措施,安裝接地安全裝置、機動電閘箱的漏電保護裝置要可靠:施工機械的排氣孔要用塑料布或其他防雨材封堵:坑、溝內的機械最好移至地面、以防雨耐寒;現場施工電纜要集中擺設,防止雜亂無章、及時更換絕緣外套老化或破損的電纜線;不必要的電纜線要及時收回。經常檢查,發現問題要及時處理。
在建筑物施工過程中,防雷工程項目包括樁基礎的焊接、柱筋引下線通長焊接及均壓環、避雷網、避雷針、避雷器安裝等,一直伴隨著建設施工全過程。保證防雷工程項目施工質量的因素很多,如設計、材料、機械、地形、地質、水文、氣象、施工工藝、操作方法、技術措施、管理制度等,環節很多,要對這些環節嚴格控制,才能保證最后的工程質量。
建筑物防雷包括防直擊雷和防感應雷。防直擊雷就是引導雷云與避雷裝置之間放電,使雷電流迅速流散到大地中去,從而保護建筑物免受雷擊。防雷電感應則通過建筑物內部的設備、管道、構架、鋼窗等金屬物的接地裝置與大地作可靠的連接,將雷云放電后在建筑上殘留的電荷迅速引入大地。目前建筑工程常用的防雷措施有接閃器、引下線、接地裝置、避雷器、均壓環及金屬導體等電位連接等的施工和安裝。
1防雷工程施工常見問題
通過實際檢測測驗和經驗,施工過程防直擊雷和防感應雷措施中常出現以下問題:一是避雷帶、引下線、接地體、均壓環搭接的連接長度不夠,焊接不飽滿,焊接處有夾渣、焊瘤、虛焊、咬肉和氣孔,沒有敲掉焊渣等缺陷。二是地鋼筋網的連接點的錯焊、漏焊;作為外引接地聯結點或檢測點預埋件的漏設。尤其是建筑結構轉換層,因構造柱(墻)內主鋼筋調整、防雷引下線鋼筋錯接錯焊的情況發生。三是用結構鋼材代替避雷針(網)及其引下線時,焊接破壞鍍鋅層不刷防銹漆;或螺栓連接的連接片未經處理,片與片接觸不嚴密等。四是引下點間距偏大,引下線跨越變形縫處未加設補償器,穿墻體時未加保護管。接地體安裝埋設深度不夠或引出線未作防腐處理。五是屋面金屬物,如管道、梯子、旗桿和設備外殼等,未與屋頂防雷系統相連,或等電位聯結跨接地線線徑不足。六是電氣設備接地(接零)的分支線未與接地干線連接,實行串聯連接。多層住宅采用TN-S系統時,進線在總電表箱處沒有重復接地,沒有按要求在配電間作MEB。七是低壓配電接地形式、電涌保護器(SPD)的設置及安裝工藝狀況、管線布設和屏蔽措施等與防雷設計要求不符。
2防雷工程項目施工質量控制的主要措施
加強對防雷工程關鍵部位和工序的質量控制,針對施工中易出現質量通病的幾個環節,制定現場檢測預控措施,做到預防為主,動態跟蹤,保證防雷工程的施工質量。
2.1嚴格審查設計圖紙
一是不僅要熟悉電氣圖,對建筑設計中的結構、設備的布置也要有初步認識,領會設計中有關說明,對有些特殊的建筑工程項目系統,如弱電系統中的智能化工程、信息通訊、計算機、監控等,因為這些地點和設置在設計平面圖紙中一般都沒有明確標注,是以規范要求為施工標準進行預留預埋的,要注意對照強制性標準、施工驗收規范進行施工。如發現不符合現行施工規范要求或做法不妥,選用的防雷接地材料不當時,應及時與設計單位洽商確定,形成設計文件,以便依照執行及備案。二是一個建設項目,相關專業設計圖紙較多,審核防雷圖紙時,要對照建筑圖、結構圖、基礎圖。各項目銜接復雜,極易導致施工錯誤。若施工單位經驗不足,易因工種(序)配合不當而造成施工錯漏。對于施工中容易忽視和特別重要的問題應起草書面意見,以提醒施工單位執行。
2.2嚴格材料質量控制關,保證焊接質量
一是驗材料三證;二是看材料規格;三是查在施工中是否使用設計和規范規定的鍍鋅材料。在施工監檢過程中,作業人員往往隨手拿普通結構用鋼筋作幫條焊接,或用普通鋼材代替鍍鋅材料,或以冷鍍鋅材質代替熱鍍鋅材質,應及時糾正。防雷工程施工主要是焊接,焊接質量決定著工程質量。由焊接技術不過關的人員進行防雷接地,造成防雷工程不合格的情況時有發生,應嚴格審核專業防雷施工隊伍的資質等級和施工人員資格證。
2.3查驗地基接地焊接
地基接地焊接是接地施工中的第一環節。對于基礎圈梁焊接或樁基鋼筋與基礎鋼筋的焊接、基礎鋼筋與柱筋的焊接,都要嚴格按基礎圖和接地點逐一進行檢查,尤其要對伸縮縫處基礎鋼筋是否跨接連通進行確認。當整個接地網焊接完成后,馬上進行接地電阻值測試,確認是否符合設計要求。當電阻值不滿足設計要求時,再次檢驗焊接質量或按設計要求補做人工接地裝置。
2.4檢查引上點和跨鋼筋焊接質量
對以柱筋為引上線的接地網,要求施工人員采用每層按軸線標清每根柱子的位置及鋼筋焊接根數進行施工,防止漏焊或錯焊位置和焊接長度及質量不滿足設計及規范要求等[1-2]。要對引上點和跨鋼筋焊接質量仔細檢查,并要求對焊接引上線進行定位標識,以防向上層焊錯主筋造成接地中斷錯誤。特別是對于結構的轉換層,由于柱筋的調整,防雷引下線利用柱內主筋焊接引下容易錯焊、漏焊,要進行反復核實。
2.5核實等電位焊接及其他接地部位
對于要進行等電位焊接、重復接地的部位,如設備間、變配電室、消防機房、空調機房、電梯機房、給水管、冷卻塔、風機等部位的接地焊接要在施工日記上注明備查、核實。高層建筑45m高度以上,每向上3層在結構圈梁內敷設1條25mm×4mm的扁鋼與引下線焊成一環形水平避雷帶或用不少于2根圈梁主筋焊成均壓環。樓內水平敷設的金屬管道及金屬物應與防雷接地焊接,垂直敷設的豎向金屬管道,在其底部和頂部均應與防雷接地焊接。玻璃幕墻防雷等電位接地的施工,在對采用預埋鐵做法時,注意在柱主筋上作可靠的焊接,如果是后增加的玻璃幕墻,要根據建筑面積、建筑物的各種特點,出具詳細的防雷施工方案。屋頂上裝設的防雷網和建筑物頂部的避雷針及金屬物體應焊接成一個整體。
2.6按規范進行質量驗收
防雷工程應按工程進度及時做好隱蔽驗收。無論自然接地體還是人工接地體以及玻璃幕墻、避雷網格、避雷針等,在施工完后都要及時進行接地電阻值的測試。尤其是接地體或接地網施工完成后,應及時認定接地電阻值是否符合設計規定值。低壓配電接地形式、電涌保護器(SPD)的設置及安裝工藝狀況、管線布設和屏蔽措施等應與防雷設計要求相符;查看設計、施工資料,檢查SPD安裝的位置、數量、型號規格、技術參數應與設計相符合[3-4]。
參考文獻
[1]中華人民共和國住房和城鄉建設部.建筑物防雷設計規范GB50057-94[S].北京:中國計劃出版社,2010.
建筑幕墻是由金屬構架與板材組成,不承擔主體結構荷載與作用的建筑護結構。建筑幕墻除了有技術發展較成熟的玻璃幕墻、金屬幕墻和石材幕墻外,還有現在發展得較快的多用于大空間的點駁式幕墻和新型的氣循幕墻、智能幕墻與光電幕墻。建筑幕墻是現代建筑派的主要表現特征,在新世紀的現代化城市建筑中具有不可替代的藝術地位。
建筑幕墻一般應用在人群密集的、大型的公共建筑,重要的高層、超高層建筑物的外墻上。幕墻建筑的火災危險性大,因為玻璃、石材是脆性材料,其抗火性差,溫度達到250度時玻璃即會炸裂。一般幕墻的玻璃、石材、復合鋁板均不耐火,當受熱或遇火燒時易變形、破碎毀壞而造成幕墻大面積掉落,火焰就從幕墻破碎洞口的外側卷進上層室內。另外,垂直幕墻與建筑物各樓層樓板、房間間墻的縫隙未經處理或處理不恰當,且消防系統不完善情況下,濃煙也可通過縫隙向上層擴散彌漫,造成人員窒息,而火苗則通過縫隙往上層竄。這些縫隙和幕墻破裂的洞口就成了引火通道,串煙串火,釀成更大的火災。國內外都有這樣不少慘痛的例子。此外,室內的大火可將石材幕墻掛石板的不銹鋼板和鋼材軟化而失去強度致使石板剝離從天而降,威脅行人安全??梢姡粔Φ姆阑鸩划敳坏珖乐赜绊懡ㄖ锏氖褂冒踩裕€嚴重危害人民生命財產安全和其他公眾利益,所以幕墻的防火是一項非常重要的工作,建設主體各方都不可掉以輕心。
《建設工程質量管理條例》明確了建設主體各方的質量責任和義務,尤其明確了設計單位必須按照工程建設標準進行設計,并對其設計質量負責;施工單位對建設工程的施工質量負責。也就是說,設計單位,施工單位,對質量行為負終身責任。筆者以過去設計的經驗及現在監督的個案例子,結合《工程建設標準強制性條文》和一些相關規范著重在設計、施工方面對建筑幕培防火、防雷措施提出一些技術處理要點。
一、幕墻的防火設計
幕墻的防火,設計要先行,設計是前提是基礎。所以防火設計應做到:
(1)明確設計責任。建筑設計單位主要應考慮幕墻工程的防火、防雷、光環境污染和連接預埋件的結構安全等因素,并對建筑幕墻工程提出具體設計要求并負相應的設計責任。幕墻設計單位應具備相應的專業設計資質,嚴格按照有關規范和相關標準及制度對幕墻防火方面的選材、節點、細部構造進行設計。
(2)建筑幕墻的設置、層數、長度、面積和防火分區、防火間距及建筑幕墻的防火節點的耐火極限要求等應符合《建筑設計防火規范》和高層民用建筑設計防火規范》。
(3)建筑幕墻作為護構件要求密封性好,尤其是玻璃幕墻其開啟部分面積要求不宜大于幕培墻面面積的15%:且開啟部分宜采用上懸結構,開啟角度不宜大于45度。所以,以建筑幕墻為護結構的建筑物基本上是屬于封閉性建筑物,防火設計應遵循預防為主、防消結合的工作方針,采取可靠的防火措施立足自防自救,幕墻防火措施要與建筑主體的消防系統結合考慮。
(4)設計幕墻分格時要力求桿件與柱、梁、墻、樓板位置一致,避免交叉。一般地,幕墻立挺與柱要重合,幕墻橫梁與建筑物樓板或主框梁、防火墻裙要吻合,避免一玻璃跨越兩個防火分區,這樣幕墻的主桿件才可以與建筑物主體可靠連接,防火區才得以封閉。
(5)個別情況下,幕墻橫梁與樓面標高不一致時,應在樓面外沿設置水平放置的鋁型材填充,鋁型材用透明結構膠與玻璃粘結。
(6)窗間墻、窗檻墻的填充材料應采用不燃燒材料。當其外墻面采用耐火極限不低于lh的不燃燒體時,其墻內填充材料可采用難燃燒材料。
(7)無窗間墻和窗檻墻的玻璃幕墻,應在每層樓板外沿設置耐火極限不低于lh,高度不低于0.8m的不燃燒實體裙樓;或在幕墻內側每層設間距<=2m的自動噴水噴頭。
(8)玻璃幕墻與每層樓板、隔培處的縫隙,應采用不燃燒材料嚴密填實,樓板和隔墻處形成水平或垂直防火帶。
(9)防火層的厚度和寬度應根據防火材料的耐火極限來決定。防火層應采用隔離措施。防火層的板應采用經防腐處理且厚度不小于1.5mm的耐熱鋼板,不得采用鋁板。防火層的密封材料應采用防火密封膠,防火密封膠應有法定檢機構的防火檢驗報告。
(10)幕墻使用的防火、保溫材料應采用不燃燒性或難燃性材料,其品種、材質、耐火等級、鋪設厚度、燃燒性能必須達到規范要求,其表面應有防潮措施。
(11)裝修材料的使用嚴格按《建筑內部裝修設計防火規范》要求采用燃燒性能等級為A或B1級的材料,當材料的防火等級不明確時,應取樣進行檢測。
(12)目前,幕墻工程多由施工企業自行設計,其設計文件圖紙必須由原設計單位審核,審核單位不能僅從總體方案、立面效果、平立面分格方面粗審,要真正起到技術審核把關的作用。
(13)原設計單位在設計建筑主體消防系統時,要同時結合考慮幕墻的防火措施,避免出現消防盲區而留下火災隱患。幕墻四周天花處,可設煙感探測器及消防噴淋加以保護,當火苗初起,煙感探測器馬上報警,噴水設備啟動,將火災消滅在萌芽狀態中。
二、幕墻防火施工
幕墻防火的施工是幕墻防火有效的關鍵和保證。
(1)承包幕墻施工的單位必須具備相應的資質。建筑幕墻工程施工企業應根據設計要求提出有關施工安裝的技術要求并對幕墻材料、幕墻結構設計和加工制作部件等的工程質量負責。
(2)建筑幕墻工程施工企業必須嚴格按照經有資質的審核單位審定的設計文件和施工圖進行施工,不得擅自修改。
(3)防火材料的安裝應有固定措施,確保安裝牢固,做到不松懈不遺漏,拼縫不留縫隙。防火棉厚度不能少于60mm,鋪設要飽滿均勻無遺漏,且不能與玻璃有直接接觸。
(4)防火材料不得與幕墻玻璃直接接觸,防火材料朝玻璃面處宜用裝修材料覆蓋。
(5)擱置玻璃幕
設要飽滿均勻無遺漏,且不能與玻璃有直接接觸。
(4)防火材料不得與幕墻玻璃直接接觸,防火材料朝玻璃面處宜用裝修材料覆蓋
(5)擱置玻璃幕墻防火棉的金屬板應為厚度不小于1.2mm的鍍鋅鋼板,而金屬和石材幕墻的防火層必
必須采用經防腐處理且厚度不小于1.5mm的耐熱鋼板,兩者均不得采用鋁板。
(6)鍍鋅鋼襯板不得與鋁合金型材直接接觸,襯板就位后應進行密封處理。
(7)幕墻四周與主體結構之間的縫隙應采用防火保溫材料填塞,不得采用水泥砂漿等干硬性材料填塞,內外表面應采用密封膠連續封閉,接縫要嚴密,做到不滲漏不漏氣。
(8)雙面膠帶、泡沫棒硅酮密封膠的填充棒)、復合鋁板等易燃、可燃材料,在實際的工程應用中,大量使用時要有相當的防火措施,使用鋁板時,盡量使用單層鋁板。
(9)在施工過程中,幕墻防火構造、防火節點應作隱蔽驗收。防火材料應有產品合格證或材料耐火檢驗報告。
(10)施工完畢,必須檢查所有的防火節點、防火隔斷是否都密封嚴密,各層間防火隔斷是否都按要求用防潮材料將礦棉等不燃燒材料包裹進行填塞,其防火隔斷能否滿足防火規范要求。其檢驗手段一般采用觀察和觸摸方法,必要時可在防火節點處用火苗試試是否漏氣、串煙,是否真正達到既防火又防煙的作用。
三、幕墻的防雷
建筑幕墻的金屬骨架是良導體,幕墻的防雷措施不當,可能會遭到雷電的側擊破壞,嚴重的可能招至火災,所以幕墻的防雷必須嚴格按照有關規范進行設計和施工。
(1)墻的防重設士人應迷細3解建坦主生的防重裝置和幕墻、門窗洞口的防雷裝置引出線,要充分利用幕墻、門窗型材的金屬導電特性,確定一個合理、安全、經濟的防雷設計方案。
(2)幕墻應形成自身的防雷網,并與主體結構的防雷體系有可靠的連接。幕墻自身的防雷網不宜大于100平方米。
(3)建筑物每隔三層要裝設均壓環,環間垂直距離不應大于12m,均壓環內的縱向鋼筋必須采用焊接連接并與接地裝置連通。所有引下線、建筑物的金屬結構和金屬設備均應連到環上。
(4)根據《建筑物防雷設計規范》,幕場防側擊措施如下:一類防雷建筑物從30m起每隔不少于6m沿建筑物四周設水平避雷帶并與引下線相連30m以上幕墻的金屬物與防雷裝置連接。應將二類防雷建筑物45m以上,三類防雷建筑物60m以上幕墻的金屬物與防雷裝置連接。
(5)對設有許多較重要的敏感電子系統,如通信設備、電子計算機、電子控制系統等現代化設備的建筑物,為了增加屏蔽作用,可將防側擊雷和等電位措施從地面首層做起,即將首層以上的外墻上的建筑幕墻、鋁和金門窗、金屬欄桿等較大金屬物與防雷裝置連接。
(6)幕墻防側雷做法:幕墻位于均壓環處的預埋件的錨筋必須與均壓環處的梁的縱向鋼筋連通,固定在設均壓環樓層上的立柱必須與均壓環連通,位于均壓環處與梁縱筋連通的立柱上的橫梁必須與立柱連通。
(7)幕墻立面上,水平方向每8m以內位于未設均壓環樓層的立柱,必須與固定在設均壓環樓層的立柱連通。
(8)幕墻頂的防雷可用避雷帶或避雷針,由建筑物防雷系統統一考慮。建筑幕墻位于女兒墻外側時可沿屋頂周邊設避雷帶,其安裝位置略為突出女兒墻頂部;也可用屋頂其他明設金屬物作為接閃器;也有直接利用建筑幕墻與女兒墻之間的封頂金屬板作接閃器,這時要求金屬板厚度大于0.5mm,板與板之間的搭接長度大于100mm,金屬板無絕緣覆蓋層,金屬板與女兒墻內的鋼筋連接成電器通路。在女兒墻部位幕墻構架與避雷帶裝置的連接節點應明露。
(9)幕墻避雷導線與鋁合金材料連接時應滿足等電位要求。當用銅質材料與鋁合金材料連接時,銅質材料外表面應經熱鍍鋅處理。導線連接接觸面應緊密可靠不松動。
(10)金屬和石材幕墻的還規定導線應在材料表面的保護膜除掉部位進行連接。
(11)鋁板幕墻在選材上注意宜選用單層鋁板而不要選用鋁塑復合板,因為復合板中間夾有的聚己烯塑料是不能導電而致使復合板幕墻無法接地,無法預防雷電對建筑物幕墻的危害,且用該料做成的幕墻不耐用。單層鋁板不僅幾十年不變形、壽命長,更重要的是其導電性能好,易和幕墻一起接地預防雷擊。
(12)幕墻防雷處的接地電阻應小于10歐。
四、結束語
隨著《建設工程質量管理條例》和《建設工程標準強制性條文》的頒布實施,我國的建設活動走向了規范化和法規化道路,邁進了法制化管理軌道,不僅明確了建設主體各方的質量責任、義務及刑法法律責任,而且還確立了凡涉及人民生命財產、人身健康、環境質量和其他公眾利益的為必須嚴格執行的強制性標準條文,為參與建設活動各方執行標準規范質量行為保證工程質量和建筑物的安全性及使用功能提供了法律和技術依據。建設主體各方要明確自己的職責,按建設程序辦事,嚴格按規范設計和施工。
參考文獻:
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[2]建設部加強建筑幕墻工程管理的暫行規定[Z][建建(1997)167號]。
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隨著現代社會的發展,建筑物的規模不斷擴大,其內各種電氣設備的使用日趨增多,尤其是計算機網絡信息技術的普及,建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設備。我國每年因雷擊破壞建筑物內電氣設備的事件時有發生,所造成的損失非常巨大。因此建筑物的防雷設計就顯得尤為重要。
直擊雷和感應雷是雷電入侵建筑物內電氣設備的兩種形式。直擊雷是雷電直接擊中線路并經過電氣設備入地的雷擊過電流;感應雷是由雷閃電流產生的強大電磁場變化與導體感應出的過電壓,過電流形成的雷擊。根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)規定,建筑物的防雷區劃分為LPZOA,LPZOB,LPZ1,LPZn+1等區(各區的具體含義本文不再贅述)。將需要保護的空間劃分為不同的防雷分區,是為了規定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖的嚴重程度和等電位聯結點的位置,從而決定位于該區域的電子設備采用何種電涌保護器在何處以何種方式實現與共同接地體等電位聯結。
建筑物直擊雷的保護區域為LPZOA區,其保護設計已為電氣設計人員所熟知,根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版),設計由避雷網(帶),避雷針或混合組成的接閃器,立柱基礎的鋼筋網與鋼屋架,屋面板鋼筋等構成一個整體,避雷網通過全部立柱基礎的鋼筋作為接地體,將強大的雷電流入大地。建筑物感應雷的保護區域為LPZOB,LPZ1,LPZn+1區,即不可能直接遭受雷擊區域;感應雷是由遭受雷擊電磁脈沖感應或靜電感應而產生的,形成感應雷電壓的機率很高,對建筑物內的電氣設備,尤其低壓電子設備威脅巨大,所以說對建筑物內部設備的防雷保護的重點是防止感應雷入侵。由感應雷產生的雷電過電壓過電流主要有以下三個途徑:(1)由供電電源線路入侵;高壓電力線路遭直擊雷襲擊后,經過變壓器耦合到各低壓0.38KV/0.22KV線路傳送到建筑物內各低壓電氣設備;另外低壓線路也可能被直擊雷擊中或感應雷過電壓。據測,低壓線路上感應的雷電過電壓平均可達10KV,完全可以擊壞各種電氣設備,尤其是電子信息設備。(2)由建筑物內計算機通信等信息線路入侵;可分為三種情況:①當地面突出物遭直擊雷打擊時,強雷電壓將鄰近土壤擊穿,雷電流直接入侵到電纜外皮,進而擊穿外皮,使高壓入侵線路。②雷云對地面放電時,在線路上感應出上千伏的過電壓,擊壞與線路相連的電器設備,通過設備連線侵入通信線路。這種入侵沿通信線路傳播,涉及面廣,危害范圍大。③若通過一條多芯電纜連接不同來源的導線或者多條電纜平行鋪設時,當某一導線被雷電擊中時,會在相鄰的導線感應出過電壓,擊壞低壓電子設備。(3)地電位反擊電壓通過接地體入侵;雷擊時強大的雷電流經過引下線和接地體泄入大地,在接地體附近放射型的電位分布,若有連接電子設備的其他接地體靠近時,即產生高壓地電位反擊,入侵電壓可高達數萬伏。建筑物防直擊雷的避雷引入了強大的雷電流通過引下線入地,在附近空間產生強大的電磁場變化,會在相鄰的導線(包括電源線和信號線)上感應出雷電過電壓,因此建筑物避雷系統不但不能保護計算機,反而可能引入了雷電。計算機網絡系統等設備的集成電路芯片耐壓能力很弱,通常在100伏以下,因此必須建立多層次的計算機防雷系統,層層防護,確保計算機特別是計算機網絡系統的安全。
由此可見,對建筑物內各電氣設備進行防感應雷保護設計是必不可少的一項內容;設計的合理與否,對電氣設備的安全使用與運行有著至關重要的作用。
目前,在感應雷的防護當中,電涌保護器的使用已日趨頻繁;它能根據各種線路中出現的過電壓,過電流及時作出反應,泄放線路的過電流,從而達到保護電氣設備的目的。
根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.4條規定:電涌保護器必須能承受預期通過它們的雷電流,并應符合以下兩個附加要求:通過電涌時的最大鉗壓,有能力熄滅在雷電流通過后產生的工頻續流。即電涌保護器的最大鉗壓加上其兩端的感應電壓應與所屬系統的基本絕緣水平和設備允許的最大電涌電壓協調一致。
現在,我們根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)附錄六規定的各類防雷建筑物的雷擊電流值進行電涌保護器的最大放電電流的選擇。
一、一類防雷建筑物
1、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)附錄六規定,其首次雷擊電流幅值為200KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為50KA,波頭0.25us;根據圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計,另外50%按1/3分配于線纜計);首次雷擊:總配電間第根供電線纜雷電流分流值為200*50%/3/3=11.11KA;后續雷擊;總配電間每根供電線纜雷電流分流值為50*50%/3/3=2.78KA;如果進線電纜已經進行屏蔽處理,其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%,即11.11KA*30%=3.3KA及2.78KA*30%=0.8KA,而在電涌保護器承受10/350us的雷電波能量相當于8/20us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20us波形電涌保護器的最大放電電流為11.11*8=88.9KA;即設計應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為100KA,以法國SOULE公司產品為例,選用PU100型。根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規定,該級電涌保護器應在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區的交界處安裝。
2、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區的交界處安裝電涌保護器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20us),故此處應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國SOULE公司產品為例,選用PU40型。
二、二類防雷建筑物
1、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)附錄六規定,其首次雷擊電流幅值為150KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為37.5KA,波頭0.25us;根據圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計,另外50%按1/3分配于線纜計;首次雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流分流值為150*50%/3/3=8.33KA;后續雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流的分流值為37.5*50%/3/3=2.08KA;如果進線電纜已經進行屏蔽處理,其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%,即8.33KA*30%=2.5KA及2.08KA*30%=0.6KA,而在電涌保護器承受10/350us的雷電波能量相當于8/20us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20us波形電涌保護器的最大放電電流為8.33*8=66.6KA;即設計應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為65KA,以法國SOULE公司產品為例,選用PU65型。根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規定,該級電涌保護器應在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區的交界處安裝。
2、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區的交界處安裝電涌保護器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20us),故此處應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國SOULE公司產品為例,選用PU40型。
三、三類防雷建筑物
1、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)附錄六規定,其首次雷擊電流幅值為100KA,波頭10us;二次雷擊電流幅值為25KA,波頭0.25us;根據附圖1,全部雷電流i的50%按流入建筑物防雷裝置的接地裝置計,另外50%按1/3分配于線纜計;首次雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流分流值為100*50%/3/3=5.55KA;后續雷擊:總配電間每根供電線纜雷電流分流值為25*50%/3/3=1.39KA;如果進線電纜已經進行屏蔽處理,其每根供電線纜雷電流的分流值將減低到原來的30%,即5.55KA*30%=1.7KA及1.39KA*30%=0.4KA,而在電涌保護器承受10/350us的雷電波能量相當于8/20us的雷電波能量的5~8倍,所以選擇能承受8/20us波形電涌保護器的最大放電電流為5.55*8=44.4KA;即設計應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為40KA,以法國SOULE公司產品為例,選用PU40型,根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.7條規定,該級電涌保護器應在總配電間處安裝,即在LPZOA,LPZOB與LPZ1區的交界處安裝。
2、根據國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)第6.4.8,第6.4.9條規定,在分配電箱處,即在LPZ1與LPZ2區的交界處安裝電涌保護器,其額定放電電流不宜小于5KA(8/20us),故此處應選用電涌保護器SPD的最大放電電流為40KA,額定放電電流為10KA;以法國SOULE公司產品為例,選用PU40型。
在供電線路中,電涌保護器的具體安裝以較常用的TN-S系統,TN-C-S系統,TT系統為例,示意如下:
1)TN-S系統過電壓保護方式
2)TN-C-S系統過電壓保護方式
3)TT系統過電壓保護方式
綜上所述可見,在防雷保護設計中,總的防雷原則是采用三級保護:1、將絕大部分雷電流直接引入地下基礎接地裝置泄散;2、阻塞沿電源線或數據、信號線引入的過電壓;3、限制被保護設備上浪涌過電壓幅值(過電壓保護)。這三道防線,缺一不可,相互配合,各行其責。目前通常作法是以下三點:
1)建立聯合共用接地系統,形成等電位防雷體系
將建筑物的基礎鋼筋(包括樁基、承臺、底板、地梁等),梁柱鋼筋,金屬框架,建筑物防雷引下線等連接起來,形成閉合良好的法拉第籠式接地,將建筑物各部分的接地(包括交流工作地,安全保護地,直流工作地,防雷接地)與建筑物法拉第籠良好連接,從而避免各接地線之間存在電位差,以消除感應過電壓產生。
2)電源系統防雷
以建筑物為一個供電單元,應在供電線路的各部位(防雷區交接處)逐級安裝電涌保護器,以消除雷擊過電壓。
3)等電位聯結系統
國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(局部修訂條文)明確規定,各防雷區交接處,必須進行等電位聯結;尤其建筑物內的計算機房等弱電機房,遭受直擊雷的可能性比較小,所以在此處除采取電涌保護器進行感應雷防護外,還應采用等電位聯結方式來進行防雷保護,本文不再敘述。
作為電氣設計人員都非常清楚,建筑物的防雷保護設計是一項既簡單又繁瑣的內容,但對建筑物的安全使用,電氣設備的正常運行有著至關重要的作用,所以還有待于各位電氣設計人員作進一步的研究與探討;同時必須嚴格按照國家規范,善為謀劃,精心設計。本文僅此設計作了一點粗淺的探討,所以文中不足之處,望同行不吝賜教。
參考文獻
建筑內部裝修工程相對建筑工程具有工期短,施工快的特點,如不及時發現,就會出現疏漏。因此,要有效控制建筑內部裝修工程違法行為的出現,就要求監督員全面、準確的掌握轄區情況,充分發揮公安派出所三級管理的職能,建立健全多警聯動機制,加大監督檢查的頻次和范圍。對發現的違法違章行為嚴肅處理,絕不姑息。同時,廣泛發動群眾對進行違法裝修的場所進行舉報投訴,使違法違章的工程無處藏身。