[建筑]浅谈建筑物防雷工程施工图纸的专项审核-叶学海

'浅谈建筑物防雷工程设计方案的专项审核温州市防雷中心叶学海摘要：根据近几年温州市防雷中心对防雷工程公司的1000多个设计方案开展“专项审核”工作的实践，针对其中的几个主要问题进行分析，阐明开展“专项审核”的必要性和重要性，以利于防雷工程管理的科学性、规范性和安全性。建筑物报建时的防雷图纸审核是一个行政管理的审核过程，而“专项防雷工程设计方案”审核则是在工程进入招投标后对工程公司市场行为的管理监督过程，为了确保工程防雷设施安全可靠，对防雷事业长远的发展来说，开展“专项审核”工作为防雷工程最终进行竣工验收提供了重要依据，因此，是确保防雷工程安全可靠的有效措施。关键词:防雷工程;设计审核;问题分析引言雷电防护是个系统工程，包括外部防雷和内部防雷。防护措施主要是有效接闪、分流引下、接地散流、屏蔽防护、等电位连接、合理布线等。建筑物防雷装置的设计审核，是集防雷、建筑、电子、信息等学科于一体的综合性工作，是各级气象主管机构的一项基本业务。近几年来，根据建筑物防雷装置的设计图审核工作的实践，对于防雷设计审核中存在的问题以及如何解决这些问题，各地通过总结分析已有不少相关的论述和研究成果【1-5】。但是，对于直接从事防雷工程施工的防雷工程公司的防雷工程设计方案（以下简称“设计方案”）的审核管理很少有研究。由于“设计方案”是在建筑物土建工程已经竣工后进行的，工程承包方根据原防雷设计审核提出的审核意见，制定具体安装防雷装置的施工方案；对“设计方案”的审核工作实际上属于建筑物防雷工程（非土建工程部分）具体实施方案的审核,或者说是建筑工程报建时的防雷设计审核的后续审核.我们称之为“专项审核”。韩海轮【6】指出：现阶段，许多防雷工程设计单位的防雷工程设计和施工水平参差不齐，防雷工程施工设计方案存在不少问题；因此，在具有防雷工程设计资质的单位送交防雷工程设计方案后，应严格对照相关图纸进行审核。可以说：作好防雷装置施工设计图纸的审核工作是保证新建(构)筑物防雷装置安全的第一关口【7】。一般来说，防雷设计图审核是根据建筑设计部门在建筑物报建早期（大部份属于初步设计图或施工图）阶段提供的设计图进行的，因此，该防雷设计图往往对建筑物的具体情况未作详细的调查和分析。而工程公司的防雷“设计方案”是在建筑物土建工程竣工后，作为该建筑物水电总体工程的一个分工程承包而提供的；此时，因建筑物的供电、通讯、信息、以及其他附属工程的设计均已明确（无需再考虑和建筑物土建有关的防雷措施）。工程公司9 提供的防雷“设计方案”一般是根据已经审核的原防雷设计意见和甲方的具体要求重新设计。有时，因甲方对建筑物各部分功能的改变或供电、通讯、信息等附属工程设计的特殊要求而和原设计有较大的差异。因此，对于防雷工程公司的“设计方案”的审核即“专项审核”很有必要，这也是防雷工程最终进行竣工验收的主要依据。温州市气象局防雷中心从2007年开始对防雷工程公司提供的“设计方案”开展“专项审核”工作，已经取得显著的成效。本文根据近几年温州市防雷中心对防雷工程公司的1000多个“设计方案”开展“专项审核”工作的实践，针对其中的几个主要问题进行简单分析，阐明开展“专项审核”的必要性和重要性，以利于防雷工程管理的科学性、规范性和安全性。据分析，防雷工程设计方案和原设计有较大差异或变更的情况以及存在的问题主要可以归纳为以下几方面：1.原设计存在的问题一般来说，对于建筑设计部门在建筑物报建早期阶段给出的防雷设计，由于现场具体施工地块位置不明，防雷设计审核时，很少到现场进行实地考察。当接到工程“设计方案”时，按规定应先到工地进行现场考察，发现不少施工设计都是因原设计图审时防雷设计存在问题，而这些问题大都是因为建筑设计部门未进行现场实地考察所致。1.1建筑物环境不明导致防雷类别有误建筑设计部门一般按照《GB5007-94的防雷设计规范》，依据建筑物年雷击次数及建筑物的长、宽、高计算来确定防雷类别，但是对建筑物的其他实际情况往往考虑不周。例如某防雷工程现场考察时发现该建筑物附近是一较大的河道；按照建筑物预计雷击次数计算公式：N=KNg×Ae，K值取值应从1.0调整为1.5，据此计算得N值为0.314次/a，该建筑物应将原设计的防雷三类改为防雷二类建筑。据此，我们对此“设计方案”提出了调整修改意见。1.2建筑物地质资料有误某建筑物经现场检测，共用地网的接地电阻为13欧姆，远大于4欧姆的要求。经了解，原设计是参考了附近某楼栋的地质资料；实际上该建筑物地下为较深厚的沙石层或岩层，并非泥土层，单根引下线接地电阻都大于30欧姆。而工程公司提供的“设计方案”仍沿用原图审时的资料；据GB50057-1994和JGJ/T16-92的有关条款规定，我们在“专项审核”意见中明确提出了“防雷工程的接地网适当延长有效接地长度，并加降阻材料，必须把共用地网的接地电阻降到4欧姆以下”。以上2例说明，在“设计方案”审核前，进行现场考察或检测的必要性和重要性。9 1.建筑物设计功能变更由于地产开发商为了追求利润最大化，建筑物的原设计功能的改变时有发生。因此，我们对防雷工程公司的“设计方案”进行审核时，必须了解建筑物的使用功能的最新情况。一般来说，防雷工程公司不会对此引起重视。例如，某12层的小高层建筑报建时为商住楼，土建工程竣工后，开发商将1～6楼卖给一饭店老板，改为较大型的宾馆设计。又如某建筑物报建时，仅1层为商铺，2层以上为商住楼，而开发商将2层（裙楼）的办公用房改为超市商场（商业面积＞总面积的30﹪）。根据G50057-1994第2.0.3条第8款的规定，对宾馆、饭店、商场等特殊行业，只要N值达到0.06次//年以上，则应按二类防雷建筑设计。据此，我们将上述2个防雷工程的防雷工程设计方案退回，要求按二类防雷建筑重新设计。3.通讯、信息、计算机网络等附属工程设计的特殊要求随着IT技术的普及，新建的智能性大楼中，普遍采用计算机网络﹑信息传输网络﹑安防监控网络系统（以下统称信息网络系统）。这些网络和设备对雷电过电压、雷电感应非常敏感，极易遭受雷击造成整个系统的瘫痪。由于信息网络建设工程的具体设计一般都在工程建设开工后才予以实施，因此在前期报建的防雷设计图审中往往被忽视。另外，由于信息网络系统的防雷技术比较复杂，不少设计人员在技术业务上不适应，导致防雷工程公司提供的防雷工程设计方案常出现不符合信息网络系统防雷的特殊要求的情况，必须认真审核。3.1具体事例例如，某银行大楼的防雷设计，建筑设计院提供防雷设计图仅根据大楼的面积和体积计算给出的建筑物防雷类别，据防雷类别确定大楼的雷电防护等级为C级；我们在图审中，通过雷击风险评估，计算得到0.9＜E≤0.98；考虑到该大楼的银行计算机信息网络的特殊要求，根据“建筑电子信息系统防雷技术规范”确定该大楼的雷电防护等级为B级。在“专项审核”意见中，明确必须按雷电防护B级设计，并针对该方案提出相应的修改意见。又如某大楼土建竣工前，甲方考虑为加强大楼的保安，提出整个大楼增设安防监控系统。我们对防雷工程公司提供的“设计方案”审核后，发现该方案的电源系统和监控设施的过电压保护不符合安防监控系统的防雷要求，提出整改意见后退回。3.2信息网络系统防雷工程的施工设计要求9 考虑到雷电侵入信息网络系统的主要途径为电力线入侵﹑计算机通信线路或监控信号线路入侵﹑地电位反击电压经接地体入侵﹑雷电感应等；据有关统计，雷电感应造成信息网络系统损坏的事故率占80%以上【8】。据此，我们审核信息网络系统防雷的设计要求是：1）采用三级保护：（如终端设备防雷示意图）a.将绝大部份雷电流直接引入地下泄散（外部保护）。b..阻塞沿电源线﹑数据线﹑信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）。c.限制被保护设备上的浪涌过压幅值（过电压保护）以上三道防线，相互配合，缺一不可。2)具体措施主要是：a.电源系统（针对TN-S制）据上述三级保护的原则，分别在主配电机房、入户配电箱和设备电源插头安装相应的浪涌保护器(SPD).b.室外的电源线﹑信号线﹑通信线﹑都应穿金属管埋地敷设，金属管两端可靠接地。C系统的前端﹑终端设备根据规范要求，应有良好的防雷接地，安装于室外的监视器（摄像头）﹑天线等装置应置于接闪器有效保护范围之内；如不在保护范围之内，必须采取相应的防直接雷雷击的措施d.网络系统的主交换机﹑服务器﹑中心控制器﹑主机房计算机等重要而敏感的设备应特别加以保护，在端口宜加装信号防雷器。e.在整个信息网络系统中，应采用完整的防雷方案，对所有的设备都予以保护；其中任一设备遭受雷击，极高的瞬间电压必然会通过局域网或信号电缆传递到其他设备，从而使所有设备遭受破坏。据近近几年的智能性建筑信息网络系统的“专项审核”实践证明，应对此类工程的审核给予特别重视，尽量在审核前，先进行防雷风险评估，并对设计方案的每一环节把关。9 图终端设备防雷示意图3.工程公司的不规范运作在专项防雷工程设计方案审核工作中，经常发现一些工程公司为了追求本公司经济利益在“设计方案”上存在不规范现象，对此，务必引起重视。4.1为承包工程，故意降低建筑物的防雷类别某资质为丙级的防雷工程公司，按照《中国气象局第10号令》只能从事3类防雷工程的设计和施工。该公司为了承包某幼儿园的防雷工程，在防雷工程设计方案中将该原防雷审核审定的防雷二类擅自改为三类，防雷中心经审核后予以退回。4.2为了追求工程利润，故意增设SPD(浪涌保护器)例如，某防雷工程公司对一个普通民用住宅楼的防雷“设计方案”中，将地下室和每个楼层的配电箱、室内监控摄像头都安装了SPD，属于不必要的增设。又如某工程公司将一民用住宅楼（建筑面积9600平方）的SPD设计数量达到50多套，主要设计电涌保护器的位置在楼层照明配电箱和地下室照明配电箱，人为地提高了建筑物的雷电防护等级。以上设计的结果，，使得工程公司获得更多的利润，但增加了建筑成本；而且由于SPD安装过多，日后如其中有任一个SPD参数达不到要求（如老化或损坏），都会增加安全事故的发生率。9 4.3没有提供建筑物供电线路的详细布局图，方案审核缺乏依据SPD具有限压、泄放雷电流和瞬间等电位连接作用，按照有关规范的技术要求，供电线路和电气设备应安装SPD;但是，设计方案必须提供选用的SPD技术参数、SPD安装的具体位置和供电线路的布局图（说明供电线路是埋地进入还是架空进入或是通过地下室供电槽架进入），这些数据是审核SPD安装是否规范的依据。但是不少工程公司没有提供上述资料数据，使得“专项审核”时不得不退回“设计方案”。5.防雷“设计方案“中容易被忽视的问题一般来说，在建筑设计部门提供的防雷设计方案中对防雷工程设计的细节问题欠考虑，而防雷工程公司提供的“设计方案”又常被忽视；但由于这些问题被忽视，在建筑物受雷击时往往会产生严重的后果。我们在“专项审核”中经常遇到的上述问题有：5.1高层建筑防侧击雷当建筑物高度超过滚球半径时，建筑物的侧面易遭受雷电侧击。按GB50057-1994第3.2.4条、第3.3.10条、3.4.10条要求，二类、三类建筑物滚球半径高度以上的室外较大金属物应实施等电位连接。如高层建筑的分体式空调机外挂机﹑室外天线等；这些设备一般是在建筑物竣工后安装的，其安装位置和外形尺寸在建筑设计时难以确定，另外还有外墙上的较大的金属栏杆、门窗以及广告牌金属支架等，为了防侧击雷必须和防雷引下线连接；为此，应从结构梁柱引出园钢接头到安装处位置，供防侧击雷使用。以上这些措施在“设计方案”中往往被忽视。例如温州现已竣工的一幢54层、高度为156米的五星级大酒店，在防雷工程公司送审的“设计方案”中，只考虑雷电脉冲的一些保护措施。忽略了45米以上的室外空调机、裙楼、较大金属栏杆、玻璃围墙以及金属广告牌接地情况，没有说明具体的侧击雷防护措施。根据我们在现场的勘查、检测中发现的问题，提出整改意见和整改方案，完善该项目的防雷工程。5.2室外照明设备和航空障碍灯的SPD安装在“专项审核”工作中发现，室外照明设备和航空障碍灯配电箱的防雷保护经常被忽视。例如温州一座32层，高度为94米的某高级楼房，在现场勘查、检测中发现室外照明线路和航空障碍灯配电箱安装在屋面室外墙壁上，在审查“设计方案”中还发现SPD设计选用较小通流量，不符合有关规范的要求。从防雷区划分的角度，这些配电箱属于LPZOB区，完全暴露在没有衰减的空间电磁场中，雷电感应产生的过电压、过电流可能会沿着线路侵入到建筑物的供电系统中。因此，室外照明设备和航空障碍灯配电箱因选择安装通流量较大的SPD。（如图所示雷电防护区（LPZ））9 图３　雷电防护区的划分示意图5.3屋顶金属构件和电气设备的防雷措施屋顶安装的广告牌、卫星接收天线、太阳能热水器、小型水塔、冷却塔等金属设施，由于前期初步设计时难以确定位置，经常在安装位置上没有预留接地端子，应该在工程公司的“专项审核”中具体说明；但有的防雷工程公司在“设计方案”中不明确或根本没有说明。对此情况，在“专项审核”意见中一般都提出“屋顶金属构件和电气设备的防雷设计方案应具体说明”的意见，且要求要与屋面的避雷带连通，实施等电位连接。5.4屋面直击雷防护装置审核中发现有的“设计方案”中对屋面避雷带设计不符合GB50057-1994有关规定。主要是两种情况：一是当屋面是斜屋面或层高不等的屋面时，没有将避雷带设计成闭合；二是避雷带网格尺寸偏大，不符合规范规定的要求，即一类建筑物≤5m×5m或6m×4m、二类建筑物≤10m×10m或12m×8m、三类建筑物≤20m×20m或24m×16m。9 6.结论与讨论以上是3年来温州市防雷中心对防雷工程“设计方案”开展“专项审核”工作的体会和总结；此项工作实践证明，对防雷工程公司的“设计方案”开展“专项审核”很有必要，其必要性主要体现在以下方面：6.1开展专项防雷工程设计方案审核工作是跟踪管理的有效手段过去，在气象部门开展建筑物防雷装置的设计图审核工作中，往往对工程前期报建时的防雷设计图（建筑设计部门提供）比较重视，而对土建工程竣工后的防雷装置工程设计（施工工程公司提供）和施工没有进行有效的跟踪管理。“专项审核”是跟踪管理的有效手段，即建筑物初期的防雷设计审核工作的延续和细化。使得前期防雷设计审核的意见能真正得到落实。6.2开展专项防雷工程设计方案审核工作是防雷工程管理科学化、规范化的需要《气象法》授于气象部门雷电灾害防护装置的管理是一个系统工程，必须实施科学化、规范化管理。实践证明，每一个建筑物防雷装置从前期设计到竣工验收是一个逐步认识、逐步完善、逐步细化的建设过程，是集防雷、建筑、电子、信息等学科于一体的综合性工作；这样一个系统工程的实施不可能单凭建筑物报建时的一次审核就解决问题。一般来说，建筑物报建时的防雷图纸审核对土建工程﹑供电工程的防雷措施以及防直接雷击装置比较关注，而防雷工程的“专项审核”比较关注的是上述防雷图纸审核意见的具体落实以及雷电感应防护的具体措施；另外，由于建筑工程施工时原设计的部分更改、建筑物功能的部分改变都属于经常发生的客观事实。因此可以认为，开展“专项审核”工作是防雷工程管理科学化、规范化的需要。6.3开展专项防雷工程设计方案审核工作是确保防雷工程安全可靠的有效措施建筑物报建时的防雷图纸审核是一个行政管理的审核过程，而“专项审核”则是在工程进入招投标后对工程公司市场行为的管理监督过程，为了确保工程防雷设施安全可靠，必须防止施工者和开发商为追求市场利润而对防雷工程实施中出现的不规范运作，开展“专项审核”工作为防雷工程最终进行竣工验收提供了重要依据，因此，是确保防雷工程安全可靠的有效措施。6.4开展专项防雷工程设计方案审核工作有待于进一步规范迄今为止，开展“专项审核”工作尚未正式列入气象部门雷电灾害防护装置管理的流程，各地管理方法和手段也不统一。因此，这项工作的开展还有待进一步的规范。9 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