装配式混凝土结构住宅防雷接地设计.pdf

建 藐电乞 lIlllll_ _ BUt 1_ 13 I NG Z口 1 5 年 第 1口 期 f ELECTRI CI TY 装配式混凝土结构住宅 防雷接地设 计 王 腾( 香港华 艺设计顾 问 ( 深圳 )有 限公 司，广东省 深圳 市 5 1 8 0 3 1 ) Li g h t n i n g Pr o t e c t i o n a n d Ea r t h i n g De s i g n f o r Pr e c a s t Co n c r e t e Ho u s i n g s WANG Te n g ( Ho n g Ko n g Hu a y i De s i g n C o n s u l t a n t s( S h e n z h e n ) L t d ，S h e n z h e n 5 1 8 0 3 1 ，G u a n g d o n g P r o v i n c e ，C h i n a ) Ab s t r a c t ： Th e a d v a n t a g e s ， s t r u c t u r a l t e c h n o l o g y a n d c o ns t r u c t i o n f e a t u r e s o f p r e c a s t h o u s i n g s a r e i n t r o d u c e d， t h e d i f f e r e n c e s b e t we e n p r e c a s t c o n c r e t e h o u s i n g s a n d c o mmo n h o u s i n g s i n l i g h t n i n g p r o t e c t i o n d e s i g n s u c h a s d o wn c o n d u c t o r s y s t e m ， e q ui p o t e n t i a l b o n d i n g a n d s i d e s t r o k e p r e v e n t i o n a r e d i s c u s s e d， a n d t h e wa y o f r e a s o n a b l y u t i l i z i n g t h e r e i n f o r c e me n t l a y o u t o f p r e c a s t h o u s i n g s i n c o mb i n a t i o n wi t h t h e f e a t u r e s t h e r e o f t o c o n d u c t l i g h t n i n g p r o t e c t i o n d e s i g n i S r e s e a r c h e d Ke y wo r d s： h o u s i n g i n d u s t r i a l i z a t i o n； p r e c a s t c o n c r e t e s t ruc t u r e； p r e c a s t wa l l ； l i g h t n i n g p r o t e c t i o n； d o wn - c o n d u c t o r s y s t e m ； e a r t h - t e r mi n a t i o n s y s t e m； e q u i p o t e n t i a l b o n d i n g；s i d e s t r o k e p r e v e n t i o n 摘 要 ：介 绍装 配式住 宅优 势 、 结构 工 艺及施 工特 点 探讨 装配 式混凝 土 结构住 宅 与普 通住 宅在 防雷 引下线 、等 电位联 结 、防侧 击等 防 雷接 地 设计 中的不 同 以及 如何 结合 装 配式住 宅的特 点合 理利 用其钢 筋布置进行 防雷接 地设计。 关 键词 ：住 宅 产业化 ：装配 式混 凝 土结构 ；预 制 墙体 ；防雷接地 ；引 下线 ；接 地装 置 ；等 电位联 结 ： 防侧 击 中图分 类号T U 8 9 5 文献标识码 ：A d o i ：1 0 3 9 6 9i i s s n 1 0 0 38 4 9 3 2 0 1 5 1 0 0 1 2 目前 我 国住 宅 建筑 行业 面 临的主 要 问题是 生 产 效 率低 ，资 源浪 费严 重 ，标 准 化程 度不 高 ，质量 难 以有效控 制 。解决 上述 问题 的有 效途 径 之一 是改 革 现有住 宅生 产模式 ，走 住 宅产 业化 的道 路 。所谓 住 宅产业化 。是用工业化生产 的方式来建造住宅 ，以提 高住 宅 生产 的劳 动生产 率 和住 宅 整体 质 量 。降低 成 本 ，降低物耗 。 住宅建造 的工业化 是住 宅产业化 的核 心 ，而发展 装配式住宅又是实现住宅 工业化的关键 。装配式建筑 是指用预制 的构件在 工地装配而成 的建 筑。这种建筑 的优点是建造速度快 ，受气候条件制 约小 。节约劳动 力并可 提高建 筑质量 。 装 配式住 宅取消了大部分 的现 场的现浇 、现砌工 作 。同时对 于装配式 住宅的 电气设计尤 其是防雷设计 提出了与以往设 计不同的要求 本 文探 讨装配式住宅 不 同于以往的防雷设计思路 ，解决 装配式住宅 的防雷 设计难 题。 1 装配式住宅特点 装 配式住宅 是指 由预制 的混 凝土结 构 、钢结 构 、 木结构等结构构件 ，通过工厂化生产 和现场装配施工 ， 实现安全耐久 、施工 快捷 、低碳环保 等建设 目标 ，可 大 幅减少建筑垃圾 和建筑污水 ，降低建筑 噪声 ，提高 施工 质量 ，成为 国家大力 提倡 的绿色环保 节能 建筑 。 在工厂生产线上批量生产楼梯 、阳台 、屋顶和墙壁 ，然 后再运 到施工现场去组装 ，拼装成一栋一栋的高楼 ，这 种 俄罗斯 方块一 样 的建筑 模式 已经走进 我们 的生活 ， 并且正在推动着我 国装配式住宅建筑生产的发展 。 本 文所探 讨 的装 配式 建筑根据 J G J 1 2 0 1 4 装 配式混凝 土结构技术规程 的要求 ：水平缝 中受 力钢 筋的竖向连接主要依靠灌浆套筒 ；垂 直缝 中的水平 钢 筋连接在 采用销键和钢筋锚 环的同时 ，根据抗 震规范 作者信息 王腾 ，男 ，香港华艺设计顾问( 深圳 )有 限公 司，高级工程师 ，机 电一部经理 。 5 8 I9 鱼一 兰 曼 一 l_ 旦 6 6 8 h tt p ： w ww j z d q n e t c n 增加 边缘构件 。概括 为竖 向区域有部分现浇 ，横 向区 域 为部分现浇 。预制墙体 间的连接采用 的是套筒 灌浆 技 术 。 套筒灌浆技术 ：将套 筒一端的钢筋在预制工 厂通 过螺纹完成机械连 接 ，另一端钢筋在施工 现场通过灌 浆进行连接 。 原理概述 ：通 过中空型套筒 ，钢筋从两 端开 口穿 入套筒 内部 ，不需要搭 接或焊接 ，钢筋与套筒 间填充 高强度微膨胀灌浆 料 ，即完成钢筋 的连接 。 连接机理 ：由于具有高强度 、微膨胀 特性的灌浆 料 ，受到套筒 的约束作用后 ，在钢筋表 面和套筒 内侧 问产 生正 向作 用力 ，钢筋帮 助该 正 向力 在其粗 糙 的 、 带肋 的表 面产生摩擦力 ，从而传递 钢材应 力 。 装 配式 建筑的施工特点 ：地下 室至地上一层 为现 浇混凝 土剪 力墙结构 ，二层及 以上 为装 配式混凝 土剪 力墙结 构。图 1为装配式混凝土结构建筑 的施工拼装 示意 图 ，图 2为现 场施 工照片 。 2防雷 引下线 由于装 配式建筑屋顶不会预制 ，屋顶 接闪带与普 通建筑做法 相 同。 预制墙体 预制墙体 纵 向后浇带 预制墙体 预制墙体 图 l 装 配 示 意 图 Fi g 1 As s e mbl i n g d i a g r a m 图 2装配式建筑施工实景 F i g 2 Co n s t r u c t i o n o f p r e c a s t b u i l d i n g s 。堕 8 重I 8 壁l 些3 O O 引下线即用于将 雷电流从接闪器传 导至接地装置 的导体 。 目前 的防雷设计 多利用混凝 土内钢筋 、钢柱 作为 自然引下线 。引下线由现场的 电气施工员与结构 施工员配合 完成 。装配 式建筑 是 由各模块 拼装 而成 ， 引下线 的选取应参考各拼装部分的连接情况来定 。 预制 墙 体竖 向连接 采 用 套筒 灌浆 技 术 ，如 图 3 所示 ，可 以看 出竖 向钢筋 并 未连接 ，若 选取 此类 钢 筋作 为防 雷引 下线 则无法 满 足防 雷要求 ，由此 可知 装配 式住 宅 的防雷 引下线 是无 法采 用 预制板 内的钢 筋来进行 的。 预制墙体 之间的横向连接采用后浇带 的方式 ，且 按照 图集 G3 1 012 装配式 混凝土 结构连接 节点 构造要求 ，后浇段的宽度不应小于墙厚且不宜小 于 2 0 0 1 T i m：后 浇段 内设 置不 少 于 4根竖 向钢 筋 ，钢筋 直径不应小于墙体竖向分布钢筋直径且不应小于 8 m m， 如 图 4所示 。由此可知 ，防雷引下线及接地干线 可以 A i i I 1 f l f l f l A 图 3 预 制墙 体 竖 向拼 装 图 F i g 3 Ve r t i c a l a s s e mb l i n g o f p r e c a s t w a l l 【一1 1一1 L L L L L L L【 I i 1 I 一LLLLL L LLLLL L 预 L L L L L L L L L L 。 L L L L L L 一L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L【 L L L L L L 一L L L L L l L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L l I I 1 I l I I l l l l 古 而 图 图 4预制墙体横 向拼装 图 F i g 4 Ho r i z o n t a l a s s e mb l i n g o f p r e e a s t wa l l 5 9 墨 里 妻 垦 塑 圭 堑 塑 量 尝 一 建 裁电乞。 _ -_l _ 一I BUl LDI NG 2口1 5 年 第1口 期 I ELE CTR- Cl TY 在后浇带 内敷设 竖向钢筋来 完成。但作 为防雷引下线 的钢 筋应 根据 G B 5 0 0 5 72 0 1 0 建 筑物 防雷设 计规 范 中表 5 2 1 选择合适 的直径 。 3等 电位接地线装 置 在 卫生 问设 置等 电位联 结板 ，等 电位 联结 板 应与 结 构 的主 钢筋 可靠 焊接 ，但是 对 于装 配式 建筑 物其 墙 体在 工厂预制 ，因此接地板 也需 要在工 厂安装完 成 。 并在工厂预 留出接地扁钢用 于现场 与接地钢 筋绑扎或 焊 接 ，如 图 7所 示 。接地 钢 筋根 据 规范 要求 不 小 于 3 1 金属 门、窗 的等 电位联 结 1 2 ml l l 。 传 统 的 金 属 门 、窗 的 等 电 位 联 结 详 见 1 5 D 5 0 2 等电位联结安装 ，等 电位 的联结 由现场施 工阶段完 成 ，但是对 于装 配式建 筑物其墙体 在工厂预制 ，因此 接地板也需要在工 厂安 装完成 ，如图 5所示 。 图 5 预制外墙门窗的接地板预 留位置立体示意图 Fi g 5 St e r e o g r a m o f r e s e r v e d po s i t i o n f o r e a r t h i ng pl a t e s o f d o o r s a n d wi n d o ws h a v i n g p r e c a s t e x t e r i o r wa l l s 该接 地方式 将接地板预 留在预制墙体 内，接地板 与墙体 内的钢筋通过扁钢绑扎连接 。为 了满 足 良好的 接 地 效果 ，在 预制 墙体 内门窗安 装处 的 高位 和低 位 各设置一个接地板 。后期 安装 门窗时 ，由施 工人员将 门窗通过等 电位接地干线 与预 留接地板 可靠焊接 ，如 图 6所示 。 图 6预 制外墙 门窗的接地板在预制 外墙 内的安装方式平面图 F i g 6 I n s t a l l a t i o n p l a n o f e a r t h i n g p l a t e s o f d o o r s a n d wi n do ws ha vi ng p r e ca s t e x t e r i o r wa i l s i n t h e p r e c a s t e x t e r i o r wa l l s 3 2卫生 间的等 电位联 结 局部 等 电位联 结应 包 括卫 生 间 内金属 给 、排 水 管 、金属浴盆 、金属采暖管 以及建筑 物钢 筋 网。地面 内钢筋 宜与等 电位 联结线 连通 ，当墙 为混凝 土墙时 ， 墙 内钢筋 网也宜 与等 电位联 结线连通 。普通建筑需要 60 l Q c l ： 堕 _ V o l , 一 67 0 h t t p：， ，www1 z d qn e t c n LL LL L L LL LL L 【 l l l l l 一LL LL L L LL L LL 【 LL LL L L 一LL LL LL LL L L 一LL LL L l LL L LL L 一LL L LL I L LL LL I L LL LL L LL LL _ L LL LL L 【 一 L LL LL L L LL LL 【 L LL LL l 一 L LL LL 【 L LL LL L 一 L LL LL 【 L L L【- L 一 L L LL L L I I f i i I I I I l I 卫生间接地板 图 7 预 制墙体卫生间等 电位联结板 安装示意 图 F i g 7 I n s t a l l a t i o n d i a g r a m o f e q u i p o t e n t i a l b o n d i n g p l a t e s i n t o i l e t s h a v i n g p r e c a s t wa l l s 装配式建筑的水平楼板采用叠合楼板( 如图 8所 示 ) 叠 合楼 板 由预制 工 厂 内 制造 完 成 ，叠合 层 现 浇 部 分在 施 工现 场 内完成( 如 图 9所 示 ) ，厚 度 为 6 07 0 m m建筑地 面找平层 做法 1 0 m m，电气专业 沿楼板 暗敷 设的高度为 7 08 0 I B m。因此叠合楼板 内 的钢筋 可 以通 过接 地扁 钢在 后浇 带 内与等 电位 接地 板 可靠焊接 。 图 8叠合楼板 平面图 F i g 8 P l a n o f c o mp o s i t e flo o r s l a b s 现浇层内钢筋 现浇层 图 9叠合 楼板剖面 图 F i g 9 C r o s s s e c t i o n v i e w o f c o mp o s i t e fl o o r s l a b s 4防侧 击设计 J G J 1 6 2 0 0 8 民用建筑 电气设计规范1 1 3 3 条 第 2款 以及 1 1 4 3条 分别对 第二 类和第 三类 防雷建 筑物 作 出要 求 ：超过 4 5 m、6 0 m结构 圈梁 中的钢筋 应 每 3层 连 成 闭合 回路 ，并 应 同防雷 装 置 引下线 连 接 。所有 引下 线 、建筑物 的金属结构 和金 属设备均应 连到均压环 上 均压环可利用 电气设备 的等 电位联结 干线环路 。由于预制板 的纵 向连接处会 有一定 的后 浇 带 因此均压 环的设 计可 以在后浇带 内完成 。 5装配式住宅 防雷接地 系统 综 上所述 装配式住宅 的防雷接地 主要 分为两部 分 ：工 厂内预 留接地板及接地钢筋 的制作 ；现场施 工 阶段利用后 浇带完成防雷引下线 、接地 干线 及均压环 的安装 。根据 装配式建筑 的特 点 ，装 配式住宅 的防雷 体 系示 意图如图 1 0所示 。 根据装配式建筑的特点 ，预制墙体 的长度一般不会 超过 5 m，因此后浇带内设置接闪带可 以满足防雷设计 预制 区域 现浇区域 t 。堕3 重j 3 堡J 些 ) O O 间距的需要。需要注意的是接地干线与防雷引下线不 能 设置在 同一后浇带 。由于地下室及首层按普通建筑设 计 ，其防雷接地均按普通建筑设计 ，在此不再赘述 。 6其他 根据装配式建筑物 的特点 ，其首层及地下室不会 采取预制模式 ，而采用普通的现浇模式 。因此地下 室 及首层 的防雷接地设计应按普通做法完成 ，但应注 意 防雷引下线 、接地线之 间的连接 。 7结语 装配 式建 筑其 建造 施工 不 同于 普通 建筑 ，尤 其 是 结构体 系 不 同以往 ，对于建 筑 电气设 计 中 的防雷 设计 与建 筑结 构息 息相 关 因此 对于此 类 建筑其 防 雷设 计与 以往 有很 多不 同 。此 类 建筑物 的防雷设 计 应 根 据建 筑 物的施 工 、构造 、加工 特点 调整 原有 的 防雷设计 思路 。 盏 盎 垒 蚍，云 防雷引下线 憎 防雷引下线 卫生 间 防雷引下线 n + 6 层 横向后浇带 门 、 均压环 卫生问 n + 5 层 横向后浇带 而 卫生同 n + 4 层 潢向后浇带 刍 门 膏 卫生阃 n + 3 层 曦向后浇带 矗f1 膏 均压环 卫生问 n + 2 层 瞒向后浇带 圣 曩门 青 卫生间 n + l 层 横向后浇带 卫生间 层 潢向后浇带 门 膏 、 均压环 髓向后浇带 叠 囊门 膏 卫生间 4 层 曦向后浇带 耻问 3 层 瞒向后浇带 卫生间 2 层 等电位 巍雷 f 等电位 接地干线 引下线 接地板 接地干线 1 层 结构内 主钢筋 地 下 室 图 1 0装配式住宅防雷接地系统示意图 F i g 1 0 Di a g r a m o f l i g h t n i n g e a r t h i n g s y s t e m o f p r e c a s t h o u s i n g s 1 中国建筑科 学研 究院 J G T 3 9 8 2 0 1 2 钢 筋 连 接 用 灌 浆 套 筒 f M1 北 京 ： 中国标准出版社 2 0 1 2 2 中南 建筑设计 院 ，中国航空工业规 划 设计 研究 院 ，中元 国际 工程 设计 研 究 院 ， 等 D 5 0 1 1 4防雷与接地安装 M 北 京 ： 中 国计 划 出 版 社 。2 0 0 3 3 中 国 中元 国 际工 程 公 司 GB 5 0 0 5 7 2 0 1 0建 筑物 防雷 设计 规 范 S 北 京 ： 中国计划出版社 2 0 1 1 4 陈彤 ，郭慧 琴 ，马 涛 ，等 装配 式剪力 墙结构在 住宅产业化试 点工程 中应 用 J 建筑结构 ，2 0 1 1 ，4 l( 2 ) ：2 73 O 5 中 国 建 筑 标 准 设 计 研 究 院 1 5 G 3 6 51 预制 混凝 土剪 力墙 外墙 板 M 北京 ：中国计划出版社 2 0 1 5 6 中 国 建 筑 标 准 设 计 研 究 院 1 5 G 1 0 71 装 配式 混 凝 土结 构 表示 方 法及 示 例 M 北京 ：中国计划 出版社 2 0 1 5 7 中 国建筑标 准设 计研 究 院 G 3 1 0 12装 配 式 混凝 土结 构 连 接 接 点 构 造 M 北京 ：中国计划出版社 ，2 0 1 5 8 中国建筑标准设计 研究 院 1 5 J 9 3 9 1 装 配 式混 凝 土结 构 住 宅 建筑 设 计 示 例 M 北京 ：中国计划 出版社 ，2 0 1 5 2 0 1 50 62 8来 稿 2 0 1 50 91 9修 回 61 些翟娑掣罂 娑 L 一