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谈别墅防雷与建筑美学的和谐统一

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-01-23  来源:中国建筑电气网  作者:余悦兰
  1 前言
 
  我们常可以看到在一些青山旁或绿水边,坐落着一些小巧精妙的别墅,它们或红墙灰瓦或斜脊飞檐,与自然景观融合在一起构成如诗如画的美景。但是由于别墅一般为低层(约为2~4层),建筑高度一般约为10m,因此如果人们驻足观看,屋脊或屋沿上锈迹斑斑的接闪带就会毫无保留地映入眼帘,有时还会看到雨水冲刷接闪带后在外墙面上留下的斑斑驳驳的锈迹。所有这些都一定程度上破坏了建筑的美学效果,不免要让追求完美的建筑师叹息不已。因此,笔者认为别墅防雷与建筑美学的和谐统一是一个值得探讨的问题。
 
  2 雷击事故的危害和应对方法
 
  雷电是大气中带电云块之间或带电云层与地面之间发生强烈放电的一种自然现象,放电的过程伴随着耀眼的白光和惊心动魄的巨响,这就是人们常说的“电闪雷鸣”。每年的夏季,是我国雷击事故的高发季节。据有关资料介绍,从1997~2008年10余年间,我国因雷击造成直接经济损失在100万以上的安全事故就有390多起,每年因雷击造成人员伤亡达千人以上。
 
  雷电的发生具有频次高、突发性强、破坏力大的特点,因此只能以预防为主。建筑物的防雷设计就是一种有效的预防措施。对于设置有防雷装置的建筑物,当遭到直接雷击时,几十甚至上百千安的雷电流通过由屋顶接闪装置、引下线及接地装置组成的电气通路直接入地,避免建筑物的构件遭受雷电流产生的强大的热效应和电动力的破坏,从而保证建筑物自身及建筑物内的人身财产安全。
 
  有些建筑师为了避免防雷装置对建筑物外立面的影响,要求尽量不在屋顶上设置接闪带。这种以安全换美观的做法显然是不妥当的。建筑物的防雷乃至于防火﹑抗震等关系到人身生命财产安全的建筑技术是建筑物不可或缺的组成部分,应该在保证安全的前提下追求建筑物的美学效果,或者说应达到建筑安全与建筑美学效果的和谐统一。
 
  但有些人认为,这类别墅因为体量很小,不容易遭雷击,可以不用做防雷装置。
 
  3 别墅防雷的必要性
 
  根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994(2000版),年预计雷击次数不大于0.06次/a的住宅建筑不需设置防雷保护。年预计雷击次数与建筑物的形体尺寸有关,也与建筑物所在地区的年平均雷暴日数有关,还和建筑物周边的地理环境有关。
 
  正常情况下,别墅类建筑的年预计雷击次数都较低,一般不大于0.06次/a,因此按规范可以不设置防雷保护措施。
 
  但年预计雷击次数低,只是表明受雷击的概率较小,而不等于永远不可能遭受雷击。从地理条件上考虑,江河湖海边﹑山脚下是容易发生地面落雷的环境,座落在这些环境中的建筑物或者是孤立在空旷的平地中的建筑物,其遭受雷击的概率比一般情况下要大得多。因此,别墅最好能做防雷设计,特别是当别墅坐落于上述地理条件时应做防雷设计。
 
  另一方面,从投资造价的角度来看,由于防雷装置上的投资占别墅总投资的比例几乎可以忽略不计。也就是说,别墅的防雷设计可以用很小的投入换取更高的安全系数,达到“以防万一”的效果,进一步保证人身财产的安全。
 
  4 别墅防雷装置应兼顾建筑美学效果
 
  建筑物防直接雷击的保护装置由屋顶接闪装置﹑引下线及接地装置组成。防雷装置与建筑美学效果的和谐统一就应从屋顶接闪装置、引下线及接地装置各个方面入手。
 
  (1)屋顶防雷装置与建筑美学的和谐统一
 
  我们常看到别墅屋顶的防雷装置的做法都是沿着屋檐、屋脊、女儿墙等处明敷设一圈接闪带(见图1)。这种做法存在的缺点是显而易见的:接闪带会破坏建筑物外立面的美感,特别是一些坡屋顶建筑的檐口较低时,对建筑物外立面的影响就更加显著;另外这种做法还会造成坡屋顶等不易上人的屋面的屋脊﹑屋檐等处的接闪带锈蚀后维护困难等问题。因此,在做接闪设计时,应首先分析建筑物的易受雷击部位,再根据具体情况设置接闪装置,避免无的放矢。
 
  一般建筑物的易受雷击部位如图2所示。可见对于某一建筑物而言,它的各部位遭受雷击的概率是不一样的,可分为:雷击率最高的部位,易受雷击部位及非易受雷击部位三种。
 
  对于别墅建筑也应按照图2对屋顶各部位的雷击可能性大小做分析,再根据各部位遭受雷击的可能性采取相应的防雷措施。下面的两种做法都是可行的。
 
  一种做法是在建筑物的雷击率最高部位﹑易受雷击部位都敷设明装接闪带(见图1)。
 
  另一种做法是在雷击率最高部位装设40~50cm高的接闪短针,在易受雷击部位采用暗装接闪带的方式,然后将接闪短针通过暗装接闪带与引下线钢筋连通成一闭合的电气通路(如图3)。
 
  显然在图3中,建筑物的屋面上除几处突起的接闪短针外看不带整圈的接闪带,因此建筑物的屋面及立面都更加干净,基本不会破坏建筑物的美学效果。
 
  而对于非易受雷击部位可不设接闪带;也可暗设接闪带,用于将接闪短针与引下线连通或减小屋面接闪网格,在雷击时可以起到分流雷电流和均压的效果。
 
  暗装接闪带可以利用建筑构造内已有的钢筋,建筑构造内没有可以利用的钢筋时,应采用圆钢或扁钢另外敷设。
 
  (2)防雷引下线与建筑美学的和谐统一
 
  对于钢筋混凝土结构的建筑,引下线均可利用建筑物四周结构柱内已有的钢筋,因此不存在影响建筑物外立面的问题。但对于石结构的建筑,只能采用在外墙面敷设圆钢或扁钢的做法(见图1)。因此,新设计中石结构的建筑,可以在建筑物的四角设置构造柱,一方面可以增加结构体系的安全,另一方面可以利用构造柱内的钢筋做引下线,解决了防雷引下线必需采用圆钢或扁钢沿建筑物的外墙面明敷设,影响建筑物立面效果的问题。
 
  (3)测试卡﹑断接卡与建筑美学的和谐统一
 
  测试卡或断接卡是建筑物防雷装置必不可少的组成部分,其作用是检查防雷装置的连通性及测量接地电阻,须在外墙面上装设,因此也要注意安装做法,避免影响建筑物的立面效果。
 
  对于防雷引下线利用结构柱内的钢筋﹑接地装置利用钢筋混凝土基础内的钢筋的建筑物而言,需设置接地电阻测试卡。测试卡的一般做法为:在室外地坪上方约30~50cm,采用Φ10圆钢或25×4镀锌扁钢与引下线柱筋相焊通并引至外墙面上暗装的86盒内,盒子加盖板与墙面平即可。这种情况对建筑物的外立面没有什么影响。
 
  但有些别墅由于地质条件不错采用条石基础,导致基础内没有可以利用的钢筋做为接地体,此时必须采用人工接地装置。人工接地装置的做法一般为:在基础地槽开挖好后,在基础地槽边采用若干根50×50×5热镀锌角钢垂直打入地中,顶部距地1m,角钢相互间距5m,并用40×4热镀锌扁钢将其焊连成一环形的接地装置。
 
  该人工接地装置与引下线间必须设置断接卡箱(见图1)。由于断接卡箱尺寸较大,宜暗装于墙面,并注意不要放在主要立面上。并且由于断接卡箱下的接地线为沿墙明装引至人工接地体,因此应尽量降低安装高度,并将接地线加塑料套管保护,避免外力破坏或锈蚀。
 
  5 结论
 
  防雷装置的设计虽然属于设备专业的职责,但如果设置不当就会影响建筑物的美学效果,让防雷装置与建筑美学和谐统一。
 
  参考文献
  1 中国航空工业规划设计研究院,工业与民用配电设计手册.第三版,北京:中国电力出版社,2007
  2 中南建筑设计院.《建筑物防雷设施安装》(99D501-1),北京中国建筑标准设计研究所出版,2002
 
关键词: 别墅 防雷 建筑 美学
 
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