外部防雷系统在建筑物防雷措施中的应用研究
摘要
关键词
外部防雷系统;建筑物防雷;基础接地体
正文
引言
随着我国社会经济的快速发展,其科学技术也在不断地进行推广与应用。在建筑物中许多科学技术装备被广泛应用着,其这些科学技术装备以及电子器件会造成一定的雷击危害。所以现阶段对于建筑物的防雷工程检测工作的要求也越来越高。因雷电引发灾害会对当地人们的日常生活以及人身财产安全带来一定的影响,所以部门必须全面加强对建筑物的防雷工程检测工作。
1雷电危害及防雷重要性概述
1.1雷电危害
雷电的破坏作用是因雷电电流所造成的。现阶段,雷电类型主要包括直击雷、感应雷、雷电波3种,相较而言,对人伤害性最大的是直击雷。直击雷可瞬间释放巨大电流,同时产生高温高压,进而破坏建筑物,引发火灾、爆炸,导致人畜伤亡。例如:2022年5月28日,四川省甘孜州石渠县德荣马乡,7名正在采挖虫草的村民被雷电击中身亡;2022年8月24日,云南丽江玉龙雪山景区,2人拍婚纱照时遭到雷击,其中1人不幸身亡。上述事故均是由直击雷所引发的。感应雷指的是放电时所产生的电流沿导体形成强大的雷电冲击波,其会对各类仪器设备造成严重损坏,严重时可引发火灾,造成人员伤亡。感应雷是目前雷击事故中最常见的。尤其是近年来随着家用电子电器设备数量的不断增加,其成为感应雷重要的攻击对象。雷电波是因雷电放电时产生强大的冲击电压,然后沿着架空线路、金属管道传播,冲击电压侵入建筑物内,可击穿线路、设备绝缘装置,引发短路及火灾、爆炸等事故。雷击事故的频频发生,一方面是因近年来雷电自然灾害高发导致的,其具有突发性和不可预见性等特征,另一方面是因防雷工作不到位、防雷意识淡薄、防雷知识匮乏等因素造成的,忽视防雷,或者过于依赖避雷针等装置,均极易导致雷电击伤、死亡悲剧的发生。
1.2防雷的重要性
第一,加强防雷有助于确保电器、电子设备的正常使用。电子、电器设备在人们的工作生活中有着广泛的应用,其数量不断增加的背景下,成为雷电的重要威胁对象。通过落实防雷工作,可以减少雷电灾害对电子、电器设备的破坏,确保其正常使用,为人们工作生活提供便利。第二,加强防雷有助于保障人们生命财产安全。雷击类型较多,如直击雷、感应雷等,均会对人造成巨大威胁。通过加强防雷,密切监测雷电活动情况,及时指导民众做好防护工作,有助于减少雷电灾害对人的威胁,保障人们生命财产安全。第三,落实防雷工作有助于维护社会和谐稳定发展。部门增强防雷减灾工作意识,做好工作部署,可以提前监测、预防可能发生的雷电灾害,与民众共同应对雷电灾害,最大限度地减少雷击事故的发生,降低不良社会影响,进而维护社会和谐稳定发展,助力经济有序增长。
2外部防雷系统应用研究
国内标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》对外部防雷系统中构件的连接方式有相应的要求:构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋,其箍筋与钢筋、钢筋与钢筋应采用土建施工的绑扎法、螺丝、对焊或搭焊连接。单根钢筋、圆钢或外引预埋连接板、线与构件内钢筋应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接。构件之间必须连接成电气通路。而在GB50010-2010《混凝土结构设计规范》中的构造规定:需进行疲劳验算的构件,其纵向受拉钢筋不得采用绑扎搭接接头,也不宜采用焊接接头,除端部锚固外不得在钢筋上焊有附件。针对上述规范的相关要求,本文利用CDEGS电磁仿真软件对雷电引下过程对混凝土结构的影响效应进行分析研究。对比绑扎和专用贯通夹具工艺在混凝土内部泄放雷电时对混凝土结构的影响。在仿真模型中设置两个相同体积的试验样品,每个试块采用20cm×20cm的C30方柱形混凝土;每个试块埋设2根Φ16MM热镀锌圆钢交叉固定,模拟结构柱内的主钢筋作为防雷引下线;样品A使用专用贯通夹具固定;样品B使用绑扎法固定。冲击试验仿真模拟环境:仿真模型在2D和3D环境下测试,模拟地上设置有两根导体,其中一根垂直于土壤,自地上1m至地下1m,材料为镀锌钢,直径16mm;另一根导体长度5m,水平埋设,埋深0.1m,材料为镀锌钢,直径16mm。这两根导体交叉且连接(夹具固定或绑扎固定)。两根导体处于20cm×20cm×20cm的混凝土柱中,导体在模型中均进行1m分段,混凝土电阻率设为200Ω·m,周边土壤电阻率设为60Ω·m。在仿真环境下,根据雷电流特性,在测试样件镀锌圆钢顶端注入大小分别为35KA、70KA、100KA,波形为10us、350us的雷电波,在电磁仿真软件中分别得到对应连接模式下混凝土中泄放雷电流的数据。在土壤电阻率设定为60Ω·m条件下:35KA(10us/350us)雷电流的仿真试验结果,A样品雷电流幅值为6957.1A;B样品电流幅值为28051.1A;70KA(10us/350us)雷电流的仿真试验结果,A样品雷电流幅值为13914.45A;B样品电流幅值为56101.97A;100KA(10us/350us)雷电流的仿真试验结果,A样品雷电流幅值为19877.8.A;B样品电流幅值为80145.64A。通过上述CDEGS仿真结果对比发现,专用贯通夹具固定和绑扎法固定的测试样品在幅值分别为35KA、70KA、100KA,波长为10us、350us的雷电波冲击试验下遭受的结构破坏非常有限,基础结构体在此等雷电流冲击下的耐受能力得到了考验。
3防雷工作要点
3.1增强防雷工作意识
雷电灾害频发背景下,相关部门应当转变思想观念,增强防雷工作意识,通过召开论坛会、讲座等方式,促使工作人员意识到防雷的重要意义,提高对防雷工作的关注度,政府部门联合部门认真做好组织领导工作,统筹做好规划指导工作,明确防雷工作职能,将防雷工作任务及职责落实到每个部门、每个人,增强责任意识,落实防雷工作,更好地服务于社会和广大民众。
3.2加强防雷减灾宣传
为增强民众防雷意识,做好防雷减灾宣传工作意义重大。部门应当组建专门的宣传队伍,定期开展宣传工作,充分利用“3·23”世界日、“5·12”防灾减灾日开展防雷科普宣传活动,促使民众意识到防雷的重要性。同时,要充分发挥出微信、抖音、微博、电视等媒体的作用,制作视频并供民众观看,帮助民众掌握正确的防雷知识和技能,进而在日常生活中做好防雷工作,预防雷击事故的发生。
结束语
由于缺乏试验研究,照搬国外20世纪的钢筋混凝土结构雷电防护技术数据,缺乏关于雷电对现代建筑物结构内部影响的研究,从而忽视了外部防雷系统在防雷保护中的重要作用。本文在雷电对混凝土结构的影响理论分析的基础上,基于CDEGS仿真软件为专业贯通夹具连接点和绑扎点的雷电泄放效果提供数据支持,为外部防雷系统的防雷措施提供科学的、经济的、系统的理论依据,为后续建筑物整体的内部电磁场研究提供保障。
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