建筑幕墙防雷专家讲座上海第四课-张芹
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防雷工程师考试试题1、填空题(江南博哥)高层建筑屋顶的较大金属体可不装接闪器,但应与屋面防雷装臵()。
答案:相连2、问答题在第一类防雷建筑物中,独立避雷针的接地装臵冲击接地电阻是多少欧姆才符合要求。
(GB50057-1994(2000版)第3.2.1条)答案:不大于10欧姆。
3、问答题建筑物雷电防护可分为几类?分别说明,并且举两种有代表性的建筑物。
答案:建筑物雷电防护可分分为三类:第一类:国家重要建筑物易燃易爆场所一旦发生事故会造成重大的伤亡及大量的经济损失如:大型油库、火药库、第二类、国家级建筑物、一般的易燃易爆场所、如:加油站等。
第三类、是除一、二种外属于第三类如:3米—5米一般的建筑场所4、问答题第一类防雷建筑物中当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于多少Ω时,连接处应用金属线跨接?答案:0.035、问答题申请防雷装置初步设计审核应当提交哪些材料?答案:(一)《防雷装置设计审核申请书》;(二)总规划平面图;(三)防雷工程专业设计单位和人员的资质证和资格证书;(四)防雷装置初步设计说明书、初步设计图纸及相关资料。
需要进行雷击风险评估的项目,需要提交雷击风险评估报告。
6、多选遇有下列情况之一,应划为第三类防雷建筑物的有()A.预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物B.具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物C.在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区,高度在20米及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物D.内部设有信息系统需防LEMP的建筑物答案:A,C,D7、填空题在TN—S系统中,电涌保护器的最大持续工作电压UC不应低于U0的()倍。
答案:1.18、单选测量接地电阻时,为保证有零电位区间,应使电流回路的两极有足够大的间距,一般为()米。
A.20mB.40mC.60m答案:B9、填空题为减少电磁干扰的感应效应,宜采取以下的基本屏蔽措施:建筑物和()的外部设屏蔽措施,以()的路径敷设线路,线路屏蔽。
防雷系统理论手册一、前言建筑物防雷主要依据:建筑物防雷的主要依据是《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94),该规范自1994年11月1日起实行,共5章,主要内容是建筑物的外部防雷措施。
后于2000年进行局部修订,增加了第六章《防雷击电磁脉冲》,主要内容是建筑物内的信息系统防雷措施。
修订后的版本自2000年10月1日起实行。
防雷的主要目的:防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失,做到安全可靠、技术先进、经济合理。
注:有人认为建筑物安装防雷装置后就万无一失。
从经济观点出发,要达到这点是太浪费了。
因此特指出“或减少”,以示不是万无一失,因为按规范设计的防雷装置的防雷安全度不是100%。
二、防雷类别分类1、概述:防雷分类是所有防雷工作的基础;2、分类依据:重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果;3、防雷分类:GB50057-94中将防雷建筑分为三类,而国际防雷规范IEC61024(IEC是国际电工委员会(International Electrotechnical Commission))将建筑物分为四类,但其分类与国标类同,只是将国标中的第三类防雷建筑物再细分为四类。
4、常见建筑物分类:第一类防雷建筑物:内有大量爆炸物质的建筑物,爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡者,如大型气库、炸药库。
第二类防雷建筑物:内有爆炸物质爆炸不会造成世大破坏和人身伤亡的建筑物;或国家级重要建筑物等。
如油库装车台、充气间、加油站、高层建筑、医院、学校、水厂、体育场所等。
第三类防雷建筑物:一般的建筑物。
如多层商住楼。
三、防雷装置分类:(一)防雷装置:接闪器:即直接受雷击的避雷针、带、网,以及用作接闪的金属屋面和金属构件引下线:连接接闪器与接地装置的金属导体接地装置:接地体和接地线的总合保护器(避雷器):用电线路的防雷保护器件(二)防雷装置技术要求:1、接闪器:除第一类防雷建筑物外,金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器,并应符合下列要求:➢金属板搭接长度不应小于100mm;➢金属板下无易燃品时,其厚度不应小于0.5mm;➢金属板下面有易燃品时,其厚度,铁板不应小于4mm,铜板不应小于5mm,铝板不应小于7mm;➢金属板无绝缘被覆层(注:一般星瓦的薄油漆层不属于绝缘被覆层)➢不得利用安装在接收无线电视广播的共用天线的杆顶上的接闪器保护建筑物。
关于防雷、接地和电气安全的研究论文网络高等教育本科生毕业论文(设计)题目:关于防雷、接地和电气安全的研究学习中心:奥鹏学习中心层次:专科起点本科专业:电气工程及其自动化年级:年春/秋季学号: 151350309143学生:赵斌指导教师:完成日期:年月日内容摘要雷电现象是我们日常生活中较为常见的一种自然现象,但是雷电现象极具破坏性,对人民生命财产造成了严重的威胁。
近几年,随着社会经济的发展,高层建筑物数量、建筑电气设备明显增多。
此外,越来越多的用户对网络和室内电气设备过度依赖,这些原因导致建筑物雷电灾害发生机率逐渐上升。
因此,加强对行电气设备的防雷、接地的研究尤为必要。
关键词:防雷;接地;电气安全目录内容摘要 (I)1 绪论 (1)1.1 课题的背景及意义 (1)1.2 防雷接地保护的重要性 (1)1.3 防雷接地保护的研究现状 (2)1.4 本文的主要内容 (3)2 变电站高压电力装置防雷技术 (4)2.1 引言 (4)2.2 雷电参数特性 (4)2.3 变电站防雷技术措施 (5)3 接地与屏蔽 (7)3.1 防雷接地 (7)3.2 屏蔽和等电位连接 (8)4 结论 (9)参考文献 (10)附录 ............................................................................................. 错误!未定义书签。
1 绪论1.1 课题的背景及意义变电站是电力系统的重要组成部分,变电站发生雷击事故,将造成大面积停电,会对电网造成较大的危害。
近年来,随着我国电力变电站实现综合自动化,不仅为变电站实现无人值守和配电网实现自动化奠定了基础,而且也为供电部门提供更安全、经济、可靠和高质量的电能创造了条件,这就更加要求防雷接地措施必须十分可靠。
在变电站的设计过程中,保护变电站的设备安全,提高其供电可靠性,优化防雷接地设计方案,加强变电站的防雷接地安全措施,最大程度的减少雷击事故发生,有着极其重要的意义。
建筑工程中的防雷等电位连接张大鲁建筑物的防雷系统包括外部防雷和内部防雷两大组成部分。
外部防雷包括接闪器、引下线、接地体,其主要作用是防护直击雷的侵害,但不包括防止外部防雷装置受到直接雷击时向其他其他物体的反击;内部防雷包括防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成。
这句话是综合了《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010,术语2.0.6、2.0.7条及其条文说明。
由此可见,这里的“外部防雷装置”也就是我们通常讲的防雷系统,它只是建筑物防雷系统的一部分,能对直击雷起到比较有效的防护,而对于雷击所产生的电磁效应并不能起到有效的防护作用。
为此,《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010中在其第4章建筑物防雷措施的基本规定的4.1.1条、4.1.2条、4.1.3条对此作出规定,并且4.1.1和4.1.2为强制性条文。
“4.1.1 各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置,并应采取防闪电电涌侵入的措施。
4.1.2 各类防雷建筑物应设内部防雷装置,并应符合下列规定:1 在建筑物地下室或地面层处,下列物体应与防雷装置做防雷等电位连接:1)建筑物金属物体。
2)金属装置。
3)建筑物内系统。
4)进出建筑物的金属管线。
2 除本条第1款的措施外,外部防雷装置与建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统之间,尚应满足坚固距离的要求。
4.1.3 本规范3.0.3条第2~4款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷击电磁脉冲的措施。
其他各类防雷建筑物,当其建筑物内系统所接设备的重要性高,以及所处雷击磁场环境和加于设备的闪电电涌无法满足要求时,也应采取防雷击电磁脉冲的措施……”引自《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010,中国计划出版社,2011年8月第1版。
)由此可见,等电位连接是建筑物防雷系统的重要组成部分,对于建筑物和建筑物内人员是一项基本的安全措施,同时也是建筑工程防灾、减灾的重要组成部分。
一、对等电位连接概念的认识与理解“将分开的诸金属物体直接用导体或经电涌保护器连接到防雷装置上,以减小雷电流引发的电位差。
2 当立柱的支承点可能产生较大位移时,应采用与该位移相适应的支承装置;3 每段立柱的长度不宜大于12m。
多、高层建筑中,通长跨层布置立柱时,每层与主体结构的连接支承点不宜少于一个。
当主体结构允许时,宜加密立柱的连接支承点;4 上、下立柱之间不互相连接时,应留空隙,空隙宽度不宜小于15mm。
条文说明7.2.3对小截面铝型材、钢型材构件,偏心受压是不利的,承载能力较低,所以立柱宜设计为上端悬挂的偏心受拉柱。
立柱的布置方式多种多样,应根据幕墙立面分格、主体支承结构的实际情况确定。
当主体结构有条件时(如实体混凝土结构墙面),宜多布置支承点,由此可减小立柱截面面积、节省材料。
上下立柱是否连接可根据设计要求和计算分析简图确定。
采用铰接多跨梁方式时应连接以使上下柱位移相同且传递剪力;采用简支梁方式分段计算时,可以不连接。
7.2.4上、下立柱之间互相连接时,连接方式应与柱子计算简图一致,并应符合下列要求:1 采用铝合金闭口截面型材的立柱,宜设置长度不小于250mm的芯柱连接。
芯柱一端与立柱应紧密滑动配合,另一端与立柱宜采用机械连接方式固定;2 采用开口截面型材的立柱,可采用型材或板材连接。
连接件一端应与立柱固定连接,另一端的连接方式不应限制立柱的轴向位移;3 采用闭口截面钢型材的立柱,可采用本条第1款或第2款的连接方式;4 两立柱接头部位应留空隙,空隙宽度不宜小于15mm。
条文说明7.2.4上、下立柱之间的空隙应满足立柱的温度变形、安装施工的误差、主体结构及立柱本身承受竖向荷载后的轴向压缩变形等要求。
因此,上、下立柱之间的空隙不宜小于15mm。
立柱每层设活动接头后,就可以使立柱有上、下活动的可能,从而使幕墙在自身平面内能有变形能力。
幕墙用铝型材加工精度较高(高精级和超高精级),采用芯柱时可紧密配合且可滑动。
钢型材多为开口截面,且钢型材的加工精度相对较低,即使是用钢管,钢芯柱在立柱内不容易紧密配合,甚至有较大的间隙。
因此,钢型材立柱可采用外部连接方式。
比如,连接件一端可通过螺栓或焊接固定于钢立柱上,另一端采用长圆孔、螺栓机械连接。
实体墙面上的横梁立柱常常才哟管分段布置、分别计算的设计方法,此时接头部位可以留出空隙,不予连接。
7.2.5立柱的结构力学计算模型,应符合其实际支承条件、连接方式。
条文说明7.2.5立柱的计算模型必须根据实际支承条件和连接方式确定,可能是铰接单跨梁、铰接双跨梁、铰接多跨梁或多跨连续梁等。
连续布置的立柱自下而上是全长贯通的,每层之间通过滑动接头连接,这种接头可以承受水平剪力,但只有当芯柱的惯性矩与外柱相同或较大且插入足够深度时,才能认为是连续梁,否则应按铰接梁考虑。
因此大多数实际工程宜按多跨铰接梁来进行通长立柱的计算。
目前已有专门的计算软件,它可以考虑自下而上各层的层高、支承状况和水平荷载的不同数值,计算各截面的弯矩、剪力和挠度,作为选用铝型材的设计依据,比较准确。
对于某些幕墙承包商来说,目前设计还采用手算方式,这时可按有关结构设计手册查出弯矩和挠度系数。
每层两个支承点时,宜按铰接多跨梁计算,求得较准确的内力和挠度。
但按铰多跨梁计算需要相应的计算机软件,所以,手算时可以近似按双跨梁考虑。
7.2.6承受轴力和弯矩作用的立柱,其承载力应符合下式要求:n nN M A W γ+≤f (7.2.6) 式中:N ——轴力设计值(N );M ——弯矩设计值(N·mm );n A ——立柱的净截面面积(2mm );n W ——立柱在弯矩作用方向的净截面模量(3mm );γ ——截面塑性发展系数,热轧型钢可取1.05;铝合金型材和冷成型薄壁型钢可取1.0;f ——材料强度设计值,即t a f 或ts f (N/mm 2)。
条文说明7.2.6 一般情况下,立柱均设计成偏心受拉构件,并依此进行截面设计。
因此,连接设计时,宜使柱的上端挂在主体结构上。
本条计算公式引自现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017和《铝合金结构设计规范》GB 50429。
7.2.7承受轴向压力和弯矩作用的立柱,其在弯矩作用方向的稳定性应符合下式要求:1E (10.8/)N MA W N N ϕγη+-≤f (7.2.7-1) 2E 2EA N πβλ= (7.2.7-2)式中:N ——轴力设计值(N ),此处为压力;E N ——临界轴压力(N );M ——弯矩设计值(N·mm );ϕ ——弯矩作用平面内的轴心受压的稳定系数,可按表7.2.7采用;β ——参数,钢构件取1.1,铝合金构件取1.2;A ——立柱的毛截面面积(2mm );1η ——钢构件取0.8,T6状态铝合金构件取1.2,其它状态铝合金构件取0.9;W ——在弯矩作用方向上较大受压边的毛截面模量(3mm );λ ——长细比;γ ——截面塑性发展系数,热轧型钢可取1.05;冷成型薄壁型钢和铝合金型材可取1.0;f ——材料强度设计值,即t a f 或ts f (N/mm 2)。
表7.2.7 轴心受压柱的稳定系数ϕ条文说明7.2.7 考虑到某些情况下可能有偏心受压立柱,因此本条列出偏心受压柱的稳定验算公式。
本公式引自现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017和《铝合金结构设计规范》GB 50XXX 。
弯矩作用平面内的轴心受压稳定系数ϕ,钢型材按现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017和《冷弯薄壁型钢结构技术规范》GB50018和《铝合金结构设计规范》GB 50XXX 的规定采用;铝型材的受压稳定问题。
国内已进行了试验研究工作,并在《铝合金结构设计规范》中按弱硬化铝型材和强硬化铝型材分别给出了系数取值。
本条表7.2.7中T6合金状态按弱硬化取值,T4、T5合金状态按强硬化取值。
并按铝型材的屈服强度f 0.2的数值进行换算。
7.2.8单元式幕墙采用组合截面立柱时,立柱左、右两部分可按各自承担的荷载和作用分别进行计算和设计。
条文说明7.2.8 本条规定依据现行国家标准《钢结构设计规范》GB50017。
7.2.9在风荷载标准值作用下,立柱的挠度限值d f,lim 宜按下列规定采用f,lim d /200l = (7.2.9)式中:l ——支点间的距离(mm ),悬臂构件可取挑出长度的2倍。
条文说明7.2.9 立柱挠度控制与横梁相同,参见本规范第7.1.6条的说明。
《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102-2013规定(为便于与原规范查对,本节条文号、表号、式号、图号均按原规范采用):5 结构设计的基本规定5.1 一般规定5.1.1玻璃幕墙应按围护结构设计。
幕墙的结构设计使用年限不应少于25年,幕墙主要支承结构的设计使用年限宜与主体建筑相同。
条文说明5.1.1 幕墙是建筑物的外围护结构,主要承受自重以及直接作用于其上的风荷载、地震作用、温度作用等,不分担主体结构承受的荷载或地震作用。
幕墙的支承结构与主体结构之间、玻璃与框架之间,须有一定变形能力,以适应主体结构的变形;当主体结构在外荷载作用下产生位移时,不应使幕墙构件产生过大内力和不能承受的变形。
幕墙结构的安全系数K 与荷载的取值和材料强度设计值f 的比值有关。
因此,采用某一规范进行设计时,必须按该规范的规定计算各种作用P ,同时采用该规范的计算方法和强度指标f 。
不允许荷载按某一规范计算,强度又采用另一规范的方法,以免产生设计安全度过低或过高的情况。
5.1.2玻璃幕墙应具有规定的承载能力、刚度、稳定性和适应主体结构的位移能力。
采用螺栓连接的幕墙构件,应有可靠的防松、防滑措施;采用挂接或插接的幕墙构件,应有可靠的防 脱、防滑措施。
条文说明5.1.2 玻璃幕墙由面板和金属框架等组成,其变形能力是较小的。
在水平地震或风荷载作用下,结构将会产生侧移。
由于幕墙构件不能承受过大的位移,只能通过弹性连接件来避免主体结构过大侧移的影响。
例如当层高为3.5m ,若弹塑性层间位移角限值Δu p /h 为1/70,则层间最大位移可达50mm 。
显然,如果玻璃面板及幕墙构件本身承受这样的大的剪切变形,则幕墙构件可能会破坏。
幕墙构件与立柱、横梁的连接要能可靠地传递风荷载作用、地震作用,能承受幕墙构件的自重。
为防止主体结构水平位移使幕墙构件损坏,连接必须具有一定的适应位移能力,使幕墙构件与立柱、横梁之间有活动的余地。
5.1.3玻璃幕墙结构的作用效应应符合下列规定:1 非抗震设计时,应计算重力荷载和风荷载效应;2 抗震设计时,应计算重力荷载、风荷载和地震作用效应。
温度作用下,变形受到约束的支承结构尚应考虑温度作用的影响。
条文说明5.1.3 幕墙设计应区分是否抗震。
对非抗震设防的地区,主要需考虑风荷载、重力荷载以及温度作用;对抗震设防的地区,尚应考虑地震作用。
经验表明,对于竖直的建筑幕墙,风荷载是主要的作用,其数值可达2kN/m 0.5~0.2。
因为建筑幕墙自重较轻,即使按最大地震作用系数考虑,一般也只有2kN/m 8.0~1.0,远小于风荷载作用。
因此,对幕墙构件本身而言,抗风设计是主要的考虑因素。
但是,地震是动力作用,对连接节点会产生较大的影响,使连接发生震害甚至使建筑幕墙脱落、倒坍。
所以,除计算地震作用外,还必须加强构造措施。
在幕墙工程中,温度变化引起的对玻璃面板、胶缝和支承结构的作用效应是存在的,问题是如何计算或考虑其作用效应。
幕墙设计中,温度作用的影响有一些可以通过建筑或结构构造措施解决,如对支承结构沿纵向设置滑动连接构造做法、对框式幕墙玻璃面板与支承框之间预留足够的缝隙宽度。
对于框支承玻璃面板而言,当温度升高时,玻璃膨胀、尺寸增大,与金属边框的间隙减小。
当膨胀变形大于预留间隙时,玻璃受到挤压,产生温度挤压应力。
实际工程中,玻璃与铝合金框之间必须留有一定的空隙(本规范第9章第9.5.2条及第9.5.3条已规定),因此玻璃因温度变化膨胀后一般不会与金属边框发生挤压。
例如对边长为3000mm 的玻璃面板,在80°C 的年温差下,其膨胀量为: 51.010803000 2.4(mm)b -∆=⨯⨯⨯= (5.1)而玻璃与边框的两侧空隙量之和一般不小于10mm 。
由此可知,挤压温度应力的计算往往无实际意义。
另外,大面积玻璃在温度变化时,中央部分与边缘部分存在温度差,从而使玻璃产生温度应力,当玻璃中央部分与边缘部分温度差比较大时,有可能因温度应力超过玻璃的强度设计值而造成幕墙玻璃碎裂。
原规范JGJ102-96第5.4.4条关于温差应力的计算公式如下:tk 1234c s 0.74()E T T σαμμμμ=- (5.2)式中:tk σ——温差应力标准值(N/mm 2);E ——玻璃的弹性模量(N/mm 2); α——玻璃的线膨胀系数; 1μ——阴影系数; 2μ——窗帘系数; 3μ——玻璃面积系数; 4μ——嵌缝材料系数;c T 、s T ——玻璃中央和边缘的温度(℃)。