雷电专业建筑物防雷设计.ppt

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50100年的一般建筑； 三级指耐用年限为2550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置是否符合有关规范要求，基础设有防水材料时接地装置的特殊处理措施情况。 （7）由室外引入（或引出）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。,防雷工程设计,（8）地下室及各种设备机房内竖井设备间内预埋等电位连接板的位置及数量是否符合设计要求。 （9）防雷系统的各部件所用材料及防蚀处理是否符合规范要求。 （10）各个隐蔽施工部位的检测记录及质检验收报告。 （11）防雷接地装置的接地电阻测试记录及检测质检报告。 （12）建筑物金属幕墙及墙板，在上下端及中间相应楼层等电位连接施工情况，是否符合规范要求。 （13）综合接地系统总等电位连接端子板（或母干线）在地下室施工预埋位置是否符合要求。,防雷工程设计,防雷工程的设计阶段及设计深度,防雷工程的设计阶段及设计深度，除应满足目前国家相关规定要求中外部防雷工程的设计内容外，还应增加内部防雷工程的相关内容：包括设计说明书，计算书，设计图纸等。 大型工程应分为规划方案设计，初步设计，施工图设计，施工验收等四个阶段；中、小型工程可省略方案设计阶段，分为三个设计阶段。 1 方案设计阶段应提供下述设计文件。 （1）方案说明书：包括防雷工程保护类别，风险评估说明，采取的防雷防护措施。 （2）方案说明：提供至少两个方案比较经济估算值，报上级有关部门审查。,防雷工程设计,2、扩初设计阶段应提高工下述文件及图纸。 （1）按照方案设计确定的方案进行初步设计，提供设计说明书，防护措施，设计原则，接地电阻要求及措施。）,（3）相关信息系统的防雷与接地系统图，防雷与接地平面图。 （4）主要防雷器材的设计材料表。 （5）初步设计概算书。 按以上资料提供上报有关部门审批。,（2）防雷设计风险评估计算书，外部防雷，内部防雷设计计算书。,防雷工程设计,（1） 施工设计说明书：按初步设计的计算书及审批意见，说明该系统的防雷等级，风险评估类别及防雷措施；雷电接闪器的形式和安装方法，按防雷等级和防护分区要求，确定引下线，防侧击，等电位连接的安装方法和措施；SPD电涌保护器装设位置；利用建筑物构件防雷时，应说明设计确定的原则和采取的措施；要确定接地系统的方式，确定接地电阻值，确定接地装置的处理方式及所用材料，确定系统内各种设备接地的方式及措施等。,3、施工设计阶段：应提供下述文件及图纸,防雷工程设计,（2） 设计图纸内容： 1）防雷接地平面图，包括防雷等级和采取的防雷措施；接地装置的电阻值，接地极形式，材料及埋设方法，设备及材料表。 2）系统内各种设备机房防雷，接地，等电位连接，各种信号线敷设平面图；竖井设备间的接地及等电位连接板平面布置图。 3）系统内各信息系统接地，等电位连接的示意图及系统原理图，主要SPD器件设备材料表。 4）特殊接地装置的平面图和施工说明技术要求。 5）引用标准图的编号及页次。 6）非标准安装大样图。 7）内部各专业之间图纸会签及预埋件检查。,防雷工程设计,4、施工验收阶段 （1） 施工阶段首先应由防雷设计工程师向施工单位进行施工技术交底及图纸会审。 （2） 施工阶段的图纸修改及变更，应有工程修改联系单，并归档备案。 （3） 对隐蔽工种的检测记录及报告的会签。 （4） 竣工图设计，存档查备。 （5） 防雷工程经相关部门检测、验收。 （6）全部相关图纸，文件，资料的归档。,课题,学院教学大楼综合防雷方案设计 某智能小区综合防雷方案设计 某银行大楼综合防雷方案设计 学院体育馆综合防雷方案设计 学院图书馆综合防雷方案设计 学院实验大楼综合防雷方案设计 某医院大楼综合防雷方案设计 某博物馆综合防雷方案设计 某五星级宾馆综合防雷方案设计,