襄阳市图书馆防雷设计

论文总字数：8861字

目 录

1. 引言…………………………………………………………………………………………..3
2. 项目工程与实地勘察…………………………………………………………………………3
   1. 环境概况………………………………………………………………………………….3
   2. 工程概况………………………………………………………………………………….4
3. 图书馆的防雷等级划分……5

3.1图书馆的防雷分类……………………………………………………………………….5

3.2图书馆电子信息系统的防雷等级……………………………………………………….5

4 图书馆外部防雷设计…………………………………………………………………………6

4.1直击雷防护……………………………………………………………………………….6

a.接闪器设置…………………………………………………………………………….7

b引下线设置……………………………………………………………………………7

4.2 侧击雷防护………………………………………………………………………………9

5 图书馆外部防雷设计………………………………………………………………………….9

5.1建筑物防雷保护区的划分……………………………………………………………….9

5.2 防雷电波侵入…………………………………………………………………………10

5.3等电位连接………………………………………………………………………………11

5.4建筑物及线路屏蔽………………………………………………………………………11

6 结论………………………………………………………….13

1. 引 言

图书馆的防雷主要考虑设是涉建筑物本身以及电气、结构等专业的专业性设计。本文讨论了造型比较特殊的图书馆，它在防雷设计方面与其他建筑物的防雷设计方面有很大的不同，该图书馆防雷设计复杂且存在很多困难。以下部分伦文介绍了外形比较奇特的襄阳市图书馆的防雷设计。

2．项目工程与实地勘察

2.1. 环境概况

2.1.1. 襄阳市气候特征

襄阳市地区位于湖北省，它是华北地区典型的温带季风气候。夏天一般炎热多雨。冬季一般寒冷干燥，四个季节区分明显。数据统计表明年平均的降雨量为500多毫米，为华北地区普遍的降水量，降水季节方面和华北的其他地区基本相同，四季分布很正常，夏季多降水，且6~9月四个月降水达到70%，8月份常有强风暴雨。下图分别为发生雷电活动的月变化和季节变化

图1 2010年襄阳市雷电活动的月变化

^[6]

图2 2010年襄阳市雷电活动的季节变化

2.1.2. 雷电日与土壤的电阻率

根据襄阳市往年数据表明，年均雷暴日为28.3 d/ a。土壤电阻率必须在现场测量。然而，由于湖北气候条件很差，我们无法测量土壤。所以基本上根据其当地土质数据取值。 取当地平均值为120Ω•m。

2.2. 工程概况

2.2.1. 建筑概况

襄阳图书馆，湖北省由政府投资修建的图书馆，投资修建的公益性文化设施，收藏图书达100多万册，建筑面积多达4000多平方米，开放了14个阅览室，总共已有近千名读者阅读。本论文的防雷设计方面有监控、视听、计算机、网络系统以及广播等设施装备，其最为重要的是在其之上为设计美观问题。

图3 襄阳市图书馆外观

2.2.2. 建筑物层数、高度及结构

a.此图书馆的外观如图3所示，由砖、钢筋组成的建筑物，屋顶形状为椭圆，低跨建筑组成，中间为扇形结构。

b.一楼有个总配电箱 ，给图书馆全部地方供电。且每一层楼有一个配电盒，图书馆的外面都放的电源线和信号线。

2.2.3. 供配电系统

图书馆的电源由变电所传输，配电箱分配。供电电源和普遍的家用电源相同。都是变电所提供的电源，电压为220v，10kV的电缆线路，电源提供经电缆室后分配到配变电所，电源进线端接于一段10kV母线上。配电所设有10台具有10kV高压开关柜、及2台馈线柜，此图书馆地下室内修建了一座变电所。低压网络为220/380V，TN-S系统为三相四线制。

3.图书馆防雷等级划分

3.1图书馆的防雷分类

N₁＝k·N_g·A_e

式中：N₁ 襄阳市的每年N₁次的雷击击次数(次/a)；

k 为雷击校正系数，此图书馆取1；

N_g 襄阳市的雷击年平均密度[次/(km²·a)]；

A_e 与图书馆遭遇雷击次数的等效面积（km²）。

该图书馆雷击大地的年平均密度为：

N_g＝0.024T_d^1.3

式中：T_d为年均雷暴日，根据湖北地区的气象资料，T_d＝28.3（d/a）。

N_g＝0.024×28.3^1.3＝1.51次/(km²·a)

k＝1

N₁＝1×2.56×0.059＝0.081 （次/a）

有上面计算所得，根据《建筑防雷设计规范》第2.0.3条，第九部分，雷击次数超过0.06次/a，省级办公楼及其他重要或人员密集型公共建筑属于第二类防雷建筑物。因此，图书馆属于第二类防雷建筑。

3.2 图书馆电子信息系统的防雷分级

信息系统所能接受的最大年平均雷击次数为：

N_c＝

式中: C是各种因素的总和。公式为C＝C 1＋C 2＋C 3＋C 4＋C 5＋C 6。

C1这里指的是图书馆材料的结构因素，决定了两个因素，对于图书馆的屋顶和主体都是钢筋混凝土材料，C1为1；

C2代表了图书馆信息系统的重要性，通常采用等电位连接、接地、屏蔽设

施。C2为0.5；

C3用于确定影响耐冲击性和抗冲击性的因素。一般C3为0.5；

C4代表图书馆电子设备的防雷区。LPZ2或更高，C4为0.5；

C5表示雷击的后果。图书馆业务基本上不可能中断，但中断后没有严重后

果。C5为1；

C6是当地雷暴等级因子。这个地区一般为1；

C＝1.0＋0.5＋0.5＋0.5＋1.0＋1.0＝4.5

N_c＝5.8×10^-1.5/4.5＝0.0381（次/a）

建筑物年预计雷击次数：

公式为 N＝N₁＋N₂（N₁表示图书馆预测雷击次数,根据前面的计算，取值为0。081；

N₂为建筑物入户设施年预计雷击次数；）

N₂＝N_g(A_e1＋A_e2)（ N_g＝1.56次/(km²·a)）

A_e1为是电力电缆和家庭设施的截面积。线路类型是高压埋地电力电缆（到变电站），

A_e1＝0.1×d_s×L×10^-6；

A_e2为信号线栏进入图书馆的截收面积，类型为埋地信号线，A_e2＝2×d_s×L×10^-6；

N₂＝1.56×（0.1×140×180×10^-6＋2×140×180×10^-6）＝0.095（次/a）

N＝0.091＋0.135＝0.226（次/a）

防雷装置拦截效率：

E＝1-N_c/N＝1-0.041/0.286＝0.857

根据《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第4.2.4条规定表明，当防雷装置的拦截效率 0.8lt;Elt;=0.9时，此图书馆电子息系统防雷等级定为 C级。

4 外部防雷设计

此图书馆外部防雷主要由接闪器、引下线等组成，以下讨论了此图书馆在直击雷、侧击雷防护方面的设计。

4．1直击雷防护

a接闪器设置

在直接雷防护设计中，接闪器属于最重要的部分中，其中接闪带是目前谱表使用的接闪器之一，接闪带对图书馆的雷击防护起到保护作用。正确地布置好接闪器的话，雷电流会尽快导入大地，可以最大限度使图书馆免遭直击雷产生的雷电流直接进入。

根据二类建筑物设计要求，襄阳市图书馆接闪器设置为：在图书馆屋顶周围设置避雷带，避雷带也可设置在女儿墙上，引下线使用钢筋，墙类主筋即可，接地体可以利用基础钢筋、地梁、地板主筋，互相结合可以达到很好的防雷和接地系统。

根据GB50057—2010中第5.2.7条规定，第二类防雷建筑物中，即图书馆屋顶平面可作为接闪器，符合的要求如下:

( 1) 金属板间的连接问题，保持持久的电气贯通即可，连接方法为金焊、卷边压接、缝接等。

(2)当金属板下没有易燃品时，图书馆铅板的厚度可超过2 mm，其它例如不锈钢、钛、铜板和热镀锌钢类的厚度应大于0．5 mm，其中锌板厚度应大于0. 6 mm，铝板厚度应该大于0．55 mm。如果有易燃易爆物品的话，铝板厚度应该设置为大于7 mm，铜板厚度应该设置大于5 mm，其它厚度应该设置为大于4 mm即可。

( 3) 金属板无绝缘被覆层。

根据 GB50057—2010规范，板下有无易燃品和厚度的几种情况，当金属板下无易燃品时，其厚度应该大于或等于0.5 mm。所以，此图书馆的屋顶表面厚度达到防雷的基本要求，即接闪器能达到防雷的基本要求，就没必要做更多的避雷带，已达到不影响除防雷设计之外的问题。图书馆建筑物方面为达到的目的还是美观，所以综合考虑，在进行防雷设计时，该图书馆屋顶为属非易燃体的非轻钢型建筑物，有下图可以看出，该图书馆屋顶宽度狭窄部分由厚度稍大于7 mm 的铝板组成。下图为图书馆顶部防雷布置平面图，如图4所示。

图4屋顶防雷布置平面图

由图4可以看出，阴影部分为铝板，可完全利用铝板代替钢板作为接闪器，在防雷设计方面时可以使用的。

b．引下线设置

除屋顶接闪器之外，引下线有而是防雷设计必要的装备，其目的是将雷电流通过接闪器传导到图书馆里面的接地装置。根据GB 50057—2010中第4.3.3 规范得， 防雷引下线设置应为:利用间距沿周长不大于18 m的钢筋混凝土柱、剪力墙里面的两根直径不小于16 mm的主钢筋进行焊接处理，每根引下线上部分可以与屋顶上部焊接相连，在图书馆中间部分，各层与每层的楼板钢筋焊接下部与底板共用接地极的主筋焊接， 构成良好的电气通路。

襄阳市图书馆屋顶俯视图如图5所示。很明显为斜体的椭圆，其中长半轴大约为 102 m、短半轴大约为 52 m。

图5 图书馆屋顶俯视图

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