大型地下掩体上由多个建筑物之防雷商榷

关键词: 地下室、单个或群体建筑、防雷、接地

内容提要：规划红线就是地下建筑物的边缘线，地面以上为一个或多个建筑体，主筋焊接连接，可利用桩基主筋作接地极与地梁组成地下等电位接地网，其接地网中又设置接地网，从该接地网上分别引出变压器工作接地、弱电保护接地等。

作者：上海建科建设监理咨询有限公司、中国演艺设备技术协会

成员、高级工程师、国家注册监理师 汪国骏

随着城市的建设发展，和房地产开发商对土地高强度的剥夺，小区的地下大多建有地下车库或地下商城、地下游乐场等，其占地面积几乎等于小区规划面积，地面上单体建筑或多体建筑（及建筑群）所占面积小于地下建筑占地面积，建筑系数在30%~50%。这些大量座落在地下建筑物之上的建筑，给防雷设计带来全新课题：

1、 座落于地下室上部单个楼或楼群，其外立柱大多穿越地下室，

这些立柱主筋可不可以作为防雷引下线，直接与地梁、桩基所组成的地下接地体相连？

2、 变压器中性点（N相）能否利用建筑群下的地下室地梁、桩

基等的钢筋进行金属连接，作为变压器工作接地？

3、 弱电的保护接地、工作接地能否从地下室地梁和桩基所组成

的地下接地等电位网上引点？

我国目前在建的住宅楼、商住楼、写字楼、商场、办公楼、教

学楼和医院等，地下大多建有结构为钢筋混凝土的地下室，其钢筋密度很大，这些钢筋在梁柱、墙板、梁板中敷设时，相互交叉搭接。虽不是电气上所说的金属连接，但每根钢筋能够与众多钢筋接触，使其在建筑体上不同地点所得的导电性几乎相同。这点可从焊工将电焊机地线接到建筑体内钢筋的任一点，你就可把电焊机龙头线拉到任何处对钢筋施焊而证实。当一座或一组合建筑群，在它钢筋混凝土主体结构完成后，也就完成了一个大型铁笼的制作，对于那些上下接地良好的幕墙工程来说，也好比给这一个大铁笼穿上了一件大型金属外衣，其框架上任何处都能导电。既然是铁笼，它也应遵守法拉第定律。在受到直流电的冲击时，其电荷分布，应存在于这个大铁笼表面，如产生电荷流动，其大部分电荷也只是在这个铁笼的外表流动。雷电流大多是带负电荷矩形波，虽然它具有数百万伏，几百万安培负荷的流动，但他的基本物理性能仍具有直流电的特性，大部分电荷在铁笼表面流动，铁笼内部几乎成为一个等电位，只有那些没有被连接的金属才会被感应出高电压。我国七十年代建筑电气施工及验收规范中就曾大胆提出“可以用钢筋混凝土结构内的梁、柱主筋经绑扎或焊接连接作为防雷引下线”其实利用钢筋混凝土内的主筋作为接地母线、等电位连接母线、防雷引下线等，在电业部门xx年代就已广泛使用，当接地网的接地电阻小于0.5Ω时，防雷接地、变压器工作接地、载波通讯接地、保护接地等都可以用同一个接地网及联合接地网，但从这地下等电位网上取点应满足15米电气距离，特别对防雷接地的取点。目前我国在利用结构

为钢筋混凝土的主筋作为防雷引下线、屋顶防雷等电位、高层防侧击雷和地下等电位接地网等的电气连接，通常都采用焊接方式，以求得更加可靠便捷的电气通道，当建筑物高处受到接闪时，雷电流就是通过这些通道流入地下；尔那些凸出屋面的与避雷网连接良好的金属体，没能把雷电流引入室内，是因为这些金属体已成为大铁笼内部等电位连接线而已。但是对于那些钢筋支数较少密度较低的混凝土建筑物，就很难做到象鸟巢那样支支相连，有可能在混凝土震捣时完全断开，故作为防雷与接地网所用的钢筋，只有通过金属连接 — 焊接，才能确保防雷接地性，否则将会产生二倍高的雷电压使断接处等离子化，而造成爆炸。

但民用混凝土建筑大多不是金属密闭式，如门窗等；即使有些是密闭式的钢筋混凝土建筑也不是绝对密封。强大的雷电流所产生的电磁波以及其它电磁脉冲都会从外部渗入 ，也有些是建筑物内部一些设备发出的强磁波，特别是雷电波破坏力极大，良好接地保护是最有效的保护方式之一，实施起来也是最便宜、最简单。 从一些资料反映，对于建筑物四周设有接地极的地下接地等电位网，在受到直流高电压冲击时，其接地网的四周地电位梯度变化大，而接地网内部地电位变化不大；它与四周中间都设有接地极的地下接地等电位网在受到直流高电压冲击时的地电位分布进行比较，没有多大的区别，这说明了当接地网中间也设有接地极，并不能对地下接地等电位网的接地性能有多大的改变；因此说对那些坐落于地下室上部楼宇，企图通过穿越地下室的立柱作为防雷引下，

直接与接地等电位地网的基础桩基相连，来引导和改善接地电阻和地电位分布状况，其效果不见明显，一旦接触不良，反而会将雷电引入室内。当上述接地网中心部位不进行等电位连接，形成网洞，在网洞中另设接地极，其与联合接地网（及外层接地网）接地极间距达防雷规范25米以上，当联合接地网（外层接地网）受直流高压冲击时，其内部接地网地电位没有受到任何影响，仍能保持零电位。这一零电位对某些有特殊要求的保护，是具有一定意义的。这给我们一些提示，对于那些符合防雷接地间距，接地极间不会产生地感应：这样对那些因场地限制无法外引的专用接地，就完全可以利用建筑内地下接地等电位网或网中网，来解决专用功能的工作接地或保护接地之问题。

根据以上分析，作者认为①对于大型钢筋混凝土地下室之上，建有单个或多个建筑物的防雷与接地，可以利用建筑物四周的桩基主筋作为接地极，地梁主筋作为地下接地网的等电位接地母线，地下室顶板梁主筋做等电位连接，坐落于地下室各栋楼房屋顶设避雷网与避雷带，如为高层建筑按要求在建筑物外侧设置防侧击雷均压坏，建筑四周立柱主筋作为防雷引下线，并与均压环、等电位网、地下等电位接地网、桩基接地极相连。②建筑物内10~20 KV变电所的变压器中性点工作接地，可从地下等电位接地网內，没有与防雷引下线有任何金属连接的，一个或多个桩基主筋经封焊后引出接地线，作为变压器工作接地母线，与变压器N相相连，从变压器N相再引出的工作零线（N线）和专用保护接地零线（PE线）；在各

层用户的总配电箱处，PE线应于楼宇等电位网连接，作重复接地。③变压器工作接地需一定要外引时，其外引接地极又与防雷间距不够，小于25米，这时可对防雷间距内的桩基桩头主筋与基础沉台内可能相互接触的钢筋之间作绝缘处理，方可打设接地电极，并用绝缘的接地母线，引向变压器N相。④弱电系统接地的做法可参照变电所变压器中性点接地来实施，其接地母线是否要在用户做重复接地，这要根据弱电系统要求来定。⑤对特殊接地要求的接地可在联合接地网中设网中网，中心网是在地下设置专用接地极（如铜板等），经穿接了地的金属管的铜芯绝缘导线单独引上，做为专用接地母线。

因作者知识有限，对以上问题的阐述，肯定存在一些与科学规律、国家法规不相匹配，或存在矛盾，或存在严重错误，恭请读者批评指正。

参考资料：

接地与接零

电力系统接地

高电压工程

电气施工验收规范

电气工程设计手册

钢筋与混凝土