時間:2023-03-17 18:05:47
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加固構造及措施
根據結構整體計算結果,KZ-1、KZ-2從基礎頂面至15.800截面進行加固處理,加固后的截面見圖2。在混凝土柱加大截面時預埋好支撐鋼梁連接的鋼板,支撐部分上弦鋼梁采用粘鋼方式與既有的混凝土梁下部連接,見圖3。為保證鋼支撐體系與框架混凝土柱的受力與變形協調一致,除鋼支撐上弦梁與混凝土梁保持可靠的連接外,上弦與支座之間及下弦與柱上的鋼板之間要保持可靠的焊縫連接。
傳力途徑
上弦鋼梁采用粘鋼方式與既有的混凝土梁下部連接,由于鋼支撐具有較大的剛度,作用在混凝土框架梁上的豎向料倉荷載在不影響原有混凝土框架梁的受剪、受彎的情況下,將上部原有附加豎向荷載傳遞給鋼支撐框架體系。其中一部分通過支座以剪力的方式傳遞給框架柱;另外主要部分的料倉豎向荷載通過支撐上弦梁,由支撐系統中的斜桿傳遞給框架柱;斜桿下端傳遞給框架柱的水平分力由支撐體系的下弦水平梁來承擔,避免框架柱間承受附加彎矩。
加固效果
從本項目的施工過程來看,工程進展順利,施工質量很好,滿足了建設工期的要求。工程投產以來,設備運行正常。圖4為加固改造后的工程照片。
廠房結構臨時加固實例
1工程概況
某工程因技改需要,在原有轉運站位置上新建了一座蒸汽干燥廠房。新建廠房東、北、西三面均有建(構)筑物,重約300t的蒸汽干燥機受場地的制約,難以安裝就位,只能通過廠房南面的道路作為設備吊裝場地。施工單位編制的設備吊裝方案是:搭建設備吊裝平臺,吊裝平臺立柱位置示意見圖5,平臺柱下采用人工挖孔樁。該方案吊裝措施費用約為260余萬元,且吊裝平臺施工周期較長,難于滿足要求。
2加固方案的構思
根據廠房主體結構形式、現場鋼結構施工情況及蒸汽干燥機的就位位置,僅靠14.970平面的框架梁支撐蒸汽干燥機的重量是不可行的。然而由于現場構件已施工完畢,若為滿足吊裝荷載的需要對此平面框架梁進行加固,大量現場加固工作勢必影響工期,且加固費用也很高。經過多種方案的論證比較,應用桁架設計概念,利用14.970與10.870框架梁作為上下弦桿,在兩層梁之間設置臨時腹桿組成鋼桁架。由于兩平面上的鋼次梁亦安裝就位,可作為組合桁架上下弦桿的平面外支撐桿件,保證組合鋼桁架體系平面外的穩定。從結構形式及構件設置情況來看,廠房整體體系滿足承受吊裝荷載的可行性。
3受力計算
整個廠房結構處在主要構件安裝階段,在設備吊裝階段,框架梁柱可不考慮樓面的荷載。根據吊裝方案要求,設備荷載在整個吊裝過程中,由臨時增設的吊裝滑行梁作用在14.970平面的框架梁上,吊裝時的荷載示意圖見圖5。經過廠房整體計算和受力分析,組合鋼桁架滿足承載力與變形的要求,同時與組合桁架連接的鋼框架柱的承載力與變形均滿足要求,保證了臨時組合鋼桁架與結構總體系的一致協調性。增加臨時支撐的平面布置見圖5,圖6為2-C軸線上增加臨時支撐的立面。圖7為2-C軸線上增加臨時支撐的組合桁架的應力。
4加固效果
在設備吊裝時,即便在瞬間沖擊荷載的作用下,廠房結構的承載力和變形均滿足要求。此次利用廠房結構作為大型設備吊裝的過渡平臺,為工程節省了約200萬元的投資,同時保證了項目的建設工期。圖8為設備吊裝的部分工程照片。
關鍵詞:結構改造;粘貼型鋼加固法;粘貼碳纖維加固法
1引言
近年來,我國的建筑發展迅速,建筑占地與土地資源不足的矛盾也日漸明顯,舊建筑的改造利用就成為當前一種較好的解決方式。在舊建筑的改造建設中,由于受場地、原有建筑功能、層數的增加、原有結構及新舊規范等諸多因素的影響,在改造工程的設計中,出現了豎向作用和水平作用增大,導致原有結構構件的承載力不足和結構整體剛度的不均勻。同時,由于新舊構件的材料和強度的不同,新舊構件的連接因此也成為工程改造中的一大關鍵技術。
2工程概況
本工程位于上海市盧灣區,為一機械制造廠,建于80年代中期,原建筑共有四個單體(以下簡稱1#、2#、3#、4#)?,F因甲方需要,將四個單體通過走廊連接為一個商業使用的整體。2#與3#樓不改變原有建筑的使用功能,主要是1#與4#樓的建筑功能改變較大,其結構也就相應做了較大改造。
1#樓原為多層框架結構廠房(見圖1),其中⑴~⑺軸為四層,層高自下而上分別為8m、5.6m、5.1m、4.5m;⑺~⑽軸為三層,層高分別為13.6m、5.1m、4.5m(其中一層在8.9m處設有一臺10T吊車),原有樓面結構設計活荷載均為12KN/m2。現根據建筑功能需要,在⑴~⑺軸4.0m標高處增設一個樓層,在⑺~⑽軸2.95m、8.0m處各增設一個樓層。
4#樓原為單層排架結構廠房(見圖2),建筑高度為20.4m,凈高為18.4m,廠內設有一臺10T吊車,柱間設有兩道支撐。現根據建筑功能需要,將原有建筑改造成五層辦公樓,層高分別為2.8m、4.3m、4.2m、4.2m、2.8m。根據原有結構情況,現設計考慮與原有結構脫開,在原有建筑內新建一個四層框架結構。
3基礎結構改造設計
1#樓原設計采用450×450樁基礎,設計承載力較大,經過整體計算之后,新增加夾層后的結構能滿足現有規范要求,基礎承載力和沉降變形也能滿足現有規范要求。另外,考慮到原有在1#樓的(1~10)軸外設置了一個室外平臺(平臺下為車庫),根據建筑的要求,需要將平臺與1#樓進行連接(見圖1)。在進行結構設計時,如果將室外平臺層的梁直接與(1~10)軸處的柱子連接將會對1#樓整體結構產生影響,同時對室外平臺也不利。鑒于此,結構設計是在(1~10)軸處另外增加了一排室外平臺框架柱(立在原有樁基礎承臺上)。經計算,原有樁基礎有較大富余,對原有基礎影響很小,同時又解決了上述矛盾。
4#樓原有基礎采用天然條形基礎,由于在原有建筑內新建一個四層框架結構,如采用天然基礎,則基礎沉降不能滿足現有規范要求,且對原有基礎會產生很大的影響。根據施工現場和經濟技術等條件,現設計采用樁筏復合基礎。樁采用靜壓錨桿樁,施工時采用逆做法施工,即待基礎筏板和上部兩層施工完畢后再進行錨桿樁的施工。這樣既能縮短施工工期,又能滿足結構設計要求,為整個工程項目創造了很大的經濟效益。4#樓的筏板采用500mm厚,錨桿樁采用250×250,樁長為20m。平面布置(見圖3)。內部四層框架結構承載力較大,在邊緣處又受原有建筑結構空間的影響,因此,筏板在邊緣處的柱抗沖切難以滿足要求,在設計中增設了筏板的抗沖切鋼筋。
4上部結構改造設計
4.11#樓結構加固處理
1#樓原為一機械加工廠,原設計為框架結構,樓面活荷載均較大(12KN/m2)。經有關檢測單位鑒定,原有結構的柱砼強度等級為C18,原有結構在設計中按照6度設防要求考慮。改造后須作為辦公建筑,現根據建筑功能布置需要,增設一夾層,同時在12m的跨中不得設置砼柱。依據現有建筑功能布置,現設計采用了PKPM2006年3月版本的軟件進行了整體計算,經計算分析,原有結構的位移、配筋量、剛度等參數均能滿足現有改造結構的要求,但是原有結構的構造是按照當時的規范要求進行設計的,未能滿足現有規范的要求。主要有以下兩個方面:一是原有柱無箍筋加密區;二是在增設夾層處上下無箍筋加密區?,F設計綜合經濟和技術多方面的考慮,柱采用了外粘型鋼加固法(見圖4)。這樣既能滿足結構構造要求,同時又能滿足節約經濟的要求。
在1#樓新增加的夾層處,由于跨度較大(為12m),見圖1,若采用混凝土結構,則梁斷面很大(至少需要1m高的梁),對建筑的凈高會有很大的影響,對原有砼柱的影響也很大,而且與原有砼柱難以連接(植筋數量很大),原有結構的整體性將受到很大影響?,F設計采用了鋼梁與壓型鋼板-現澆混凝土樓板組合結構,鋼梁與原有柱采用鉸接連接。根據現有規范規定,與原有混凝土柱采用后錨固連接時,其混凝土強度等級必須高于C20(原砼經鑒定為C18)。鑒于此實際情況,鋼梁與原有柱連接采用了增設砼牛腿,同時在牛腿及其上下各800mm處采用粘鋼加固,以增強其抗震變形能力(見圖5)。
牛腿設計在本工程的設計中也是一個不容忽視的。在設計中,考慮到牛腿處水平方向受力相當于一個懸臂構件的受力,在牛腿處的水平植筋就必須保證能達到23d(一般情況下為15d)。根據現場實際情況,植筋要滿足達到23d是有一定困難。綜合各方面的因素,在設計此牛腿時,我們采用了以下處理方案:一方面,對于規范[2]中牛腿的裂縫控制要求,采用了如下公式進行計算,
能滿足規范對牛腿的裂縫控制要求,同時,由豎向力所引起的局部壓應力也小于;
另一方面,對于牛腿的配筋強度要求,考慮到植筋不一定能充分達到預期設計要求,從安全的角度出發,在設計中,牛腿的縱向受力完全由粘貼的鋼板來承受,其計算公式仍能采用根據力矩平衡條件[3]推導的公式進行計算,即
,經計算,能滿足結構計算要求。
4.24#樓結構加固處理
4#樓由于建筑立面的要求,原有結構為排架結構,原有設計的柱間支撐對建筑立面的門窗產生了影響。若直接拆除柱間支撐,則原有結構就成為不穩定結構體系?,F設計考慮到原有結構荷載減少較多(吊車取消),縱向荷載主要就是風荷載和本身自重產生的地震作用,現設計將在維護結構中采用了框架結構體系,使原有結構形成一個框排架體系,這樣既能使原有結構形成一個穩定體系,又能增強結構的抗震變形能力(見圖2)。在內部新增的框架結構是作為一個新建建筑物來考慮,新建的部分與原有結構之間設置了變形縫。經采用PKPM2006年3月版本的軟件進行了整體計算,現設計的框排架結構均能滿足現有建筑結構規范要求??紤]到原有結構設計只是按照6度設防要求計算,現設計采用了粘貼碳纖維加固法對原有柱進行了加固。
5結束語
5.1建筑物的加固設計應與建筑物的抗震鑒定、抗震加固、強度加固相結合,施工時應先加固后加層。
5.2建筑物的結構加固應結合建筑物的使用功能要求,綜合分析各種加固方法的經濟性,而后采取相應的加固方法。
5.3在對原有建筑物進行加固時,應充分考慮不同材料的連接節點處理,并采用合適的結構處理方法進行計算,以保證整個結構的安全。
5.4在對原有建筑物進行加固前,應從結構概念角度把握整體結構的穩定、強度等,然后采用相應的加固方法并應用結構軟件進行分析,之后再進行相應的處理。
參考文獻:
[1]混凝土結構加固設計規范.GB50367-2006.
【關鍵詞】磚柱廠房,地震震害,抗震設計
單層磚柱廠房具有選價低廉、構造簡單、施工方便等優點,在中小型工業廠肩中得到廣泛應用。磚柱廠房是以磚柱(墻)做為承重和抗側力構件,由于材料的脆性性質,其抗震性能比鋼筋混凝土柱廠房差;由于磚往廠房內部空曠、橫墻問距大,地震時的抗倒塌能力不如砌體結構的民用建筑。因此根據磚柱廠房的震害特點,找出杭震的薄弱環節,提出相應的抗震措施,提高其抗震能力是必要的。
1.地震震害及其特點:
·地震震害表明:6、7度區單層磚柱廠房破壞較輕,少數磚柱出現彎曲水平裂縫:8度區出現倒塌或局部倒塌,主體結構產生破壞;9度區廠房出現較為嚴重的破壞,倒塌率較大。
從震害特點看,磚柱是廠房的薄弱環節,外縱墻的磚柱在窗臺高度或廠房底部產主水平裂縫,內縱墻的磚柱在底部產生水平裂縫,磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時產生以水平裂縫為代表的平面外彎曲破壞,山墻外傾、檁條拔出,嚴重時山墻倒塌,端開間屋蓋塌落。屋蓋形式對廠房抗震性能有一定的影響,重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房,楞攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋,其縱向水平剛度和空間作用較差,地震時屋蓋易產生傾斜。
2.適用范圍及結構布置
2.1單跨和等高多跨的單層磚柱廠房,當無吊車且跨度和柱頂標高均不大時,地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響,變截面柱的上柱震害嚴重又不易修復,容易造成屋架塌落。因此規定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無橋式吊車的中小型廠房,6-8度時廠房的跨度不大子15m且柱頂標高下大于6.6m,9度時跨度不大于12m且柱頂標高不大于4.5m。
2.2廠房的平立面應簡單規則。平面宜為矩形,當平面為L、T形時,廠房陰角部位易產生震害,特別是平面剛度不對稱,將產生應力集中。對于立面復雜的廠房,當屋面高低錯落時,由于振動的不協調而發主碰撞,震害更為嚴重。
2.3當廠房體型復雜或有貼建的房屋(或構筑物)時,應設置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨立、體型簡單的抗震單元,以避免地震時產主破壞。針對中小型廠房的特點,鋼筋混凝上無檀屋蓋的磚柱廠房應設置防震縫,而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設防震縫。防震縫處宜設置雙柱或雙墻,以保證結構的整體穩定性和剛度,防震縫的寬度應根據地震時最大彈塑性變形計算確定。一般可采用50~70mm。
3.結構體系
3.1地震時廠房破壞程度與屋蓋類型有關,一般來說重型屋蓋廠房震害重,輕型屋蓋廠房震害輕,在高烈度區影響更為明顯。因此要求6-8度時宜采用輕型屋蓋,9度時應采用輕型屋蓋。人之地震震害調查表明:6、7度時的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞,8、9度時排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設計規范》(G8Jll一89)規定:6、7度時可采用十字形截面的無筋磚柱,8度1、2類場地應采用組合磚柱,8度3、4類場地及9度時邊柱宣采用組合磚柱,中柱直采用鋼筋混凝土柱。經過地震震害分析發現:非抗震設計的單層磚柱廠房經過8度地震也有相當數量的廠房基本完好,所倒塌的廠肩大部份在設計和施工上也存在先天不足,因此正常設計正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后,在8度區仍然具有一定的抗震能力??梢妼?度區的單層磚柱廠房都配筋的要求是偏嚴的,在抗震規范的修訂稿中將8度1、2類場地“應”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱,允許設計人員根據不同情況對是否配筋有所選擇。一般來說,當單層磚柱廠房符合砌體結構剛性方案條件,經抗震驗算承載力滿足要求時,可以采用無筋磚柱。
3.3對于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強度和剛度,單靠磚柱做為抗側力構件是不夠的,如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設置柱間支撐,會吸引相當大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強廠房的縱向抗震承載力,在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻,以代替柱間支撐的作用,這是經濟有效的方法。
3.4當廠房兩端為非承重山墻時,山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接,只能依靠屋架上弦與防風柱上端連接做為山墻頂部的支點,這不僅降低了房屋整體空間作用,對防止山墻的出平面破壞也不利,因此廠房兩端均應設置承重山墻。
3.5廠房的縱橫向內隔墻宣做成抗震墻,其目的充分利用培體的功能,避免主體結構的破壞。當內隔墻不能做成抗震墻時,最好采用輕質隔墻,以避免墻體對柱及柱與屋架連接節點產生不利影響,如果采用非輕質隔墻,則應考慮隔墻對柱及其與屋架節點產生的附加剪力。
3.6無窗架不應通至廠房單元的端開間,以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時,將產生嚴重的震害甚至倒塌,地震區應避免使用。
4抗震承載力計算
4.1橫向抗震計算
單層磚往廠房橫向抗震計算的計算簡圖,可按下列規定選?。海?)當廠房柱為無筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時,可采用下端為固接、上端為鉸接的徘架結構模型;(2)當廠肩邊柱為無筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱,在確定廠房自振周期時,磚柱下端按固接考慮,在計算水平地震作用時,磚柱下端按鉸接考慮。這主要是考宅到在地震作用下,隨著變形的不斷增加,無筋磚柱下端開裂并退出工作,囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計算,可以忽略空間工作影響·采用平面排架進、廳計算。對于鋼筋混凝上屋蓋和密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩,其空間作用不能忽略,應按空間分析的方法進行計算:但為了簡化,對于一定條件下的廠房可以按平面排架進行計算,考慮到其空間工作影響,對計算的地震作用效應要進行調整。
4.2縱向抗震計算
對于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房,當考慮屋蓋為剛性時,縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側移剛度成正比:當考慮屋蓋的彈性進行空間分析時,側移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小,而側移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設計中為了利用剛性屋蓋假定時縱向地震作用分配形式簡單的優點,可以針對不同屋蓋形式對柱列的側移剛度乘以修正系數,做為縱向地震分配時的柱列剛度,并對所計算的廠房自振周期進行修正,以考慮屋蓋的彈性影響。
對于縱墻對稱布置的單跨廠房,在廠房縱向沿跨中切開,取一個柱列單獨進行縱向計算與對廠房進行整體分析結果是相同的。對于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的水平剛度,考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大,為了計算簡便,仍可假定各縱向往列在地震時獨立振動,按柱列法進行計算。
5抗震構造措施
5.1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時的抗震構造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關規定。采用瓦木屋蓋時,設有滿鋪望板的抗震能力比無望板強得多,望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明,未設上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋,屋架產主傾斜甚至倒塌的震害較多,因此要有足夠的屋蓋支撐系統,保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩定,以滿足抗震的要求。
5.2圈梁對增強廠房的整體性起到了重要作用,但預制圈梁抗震性能差,地震時在連接外容易拉斷,因此要求圈梁應現澆且在廠房柱頂標高處沿房屋外墻及承重內墻閉合。對于8、分度區還應沿墻高每隔3-4m增設一道圈梁,可提高磚墻的抗震性能,并能夠限制地震時墻體裂縫的開展,減輕墻體破壞。當地基為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時,地震易出現裂縫,如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂,基礎頂面應設置基礎圈梁,以減輕地震災害。當圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時,圈梁的截面和配筋除滿足抗震構造要求外,還應根據實際受力計算確定。
采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房,地震時在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現水平裂縫,因此8、9度時,在墻頂沿墻長每隔1m左右埋設1根8豎向鋼筋,并插入頂部圈梁內,以避免上述震害的產生。
5.3地震中屋架與磚柱連接不牢,柱頭產主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強屋架與磚柱的連接,柱頂墊塊應與墻頂圈梁整體澆注,屋架與墊塊的預埋件采用螺栓連接或焊接。當墊塊厚度或配筋過小時。預埋件的錨固不能滿足要求,墊塊厚度丁應小于240mm,井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網。烈度較高時,屋蓋承受的地震作用較大,與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩,墊塊兩側各500mm范圍內圈梁的箍筋應加密,其間距不應大子100mm。
5.4山墻是磚柱廠房抗震的薄弱部位,地震時產生外傾、局部倒塌甚至全部倒塌,震害的主要原因是山墻頂部與屋蓋系統拉結不牢。為了使屋蓋與山墻可靠連接,應在山培頂部設置鋼筋混凝上臥梁,通過臥梁內的預埋件與屋蓋構件錨拉。
由于山墻比較高大,在橫向地震作用下,墻體內的平面彎曲應力使墻體產主水平裂縫,墻體內的剪力使墻體產生交叉裂縫;在縱向地震作用下,墻體產生平面外傾倒。在山墻壁柱中配筋,可以防止或減輕上述震害的產生,壁柱的截面和配筋不應小于排架柱,并應通到墻頂與臥梁、屋面構件連接。
為了防止山墻和橫墻的剪切破壞,對其開侗應有所限制,開洞的水平截面面積不應超過總截面面積的50%。8、9度時在山墻和橫墻兩端應設置構造柱,9度時在高大洞口兩側應設置構造柱。
參考文獻
水泥廠的多層工業廠房結構設計需要與生產工藝結合起來,水泥廠生產活動對空間要求較大,故而多采用純框架結構,既能充分利用空間,設計又非常簡單。若層數較多,且工藝允許的條件下,可采用框架一剪力墻結構體系。在結構設計中,電梯位置的合理設計是要點之一。水泥廠生產經營活動的特性決定其貨物自重較大,在廠房內的豎向運輸都需要電梯,電梯對位鋼筋混凝土結構,剛度大,對廠房的重心產生一定的偏移作用,故而很少將電梯設置在廠房的角落處,那樣會影響到廠房結構的穩定性,以免電梯自重對廠房結構產生一定的扭矩作用。當無法避免將電梯設置在角落位置時,這時必須做好電梯周圍結構和框架的加固工作。水泥廠廠房結構多采用純框架結構,這種結構體系非常簡單,廠房的剛度中心與質量中心很接近,這樣有助于避免出現廠房空間結構扭曲現象。
2荷載計算設計
在結構設計中,還需做好荷載的計算,荷載除了一半的恒載、活載外,積灰荷載、樓面荷載、大面積堆積荷載是水泥廠房特有的之外。其中,積灰荷載的取值可參照現行的相關行業準則,對近灰源車間的廠房不宜采用帶翻邊的雨棚、平屋頂等。對積灰建筑屋頂以及相關構件進行相應抗傾覆驗算,在強度設計上留有余地,以滿足今后的廠房擴建需求。在樓面荷載計算上,過去常采用提高正層樓面荷載方法,該方法會造成較高的富余強度,造成經濟損失,我們可以按照區域內的實際堆載進行計算,在區域外則按照普通樓面進行荷載計算,這樣更能反映樓面的實際受力狀況,更為合理。荷載計算的準確性直接關系到整個結構計算的準確性,且水泥廠的多層工業廠房結構設計與一般的民用高層建筑結構設計不一樣,其樓面活荷載大,且樓面上往往會布置一些與水泥生產有關的小型設備,這些設備的布置非常靈活,所以必須做好廠房等效荷載的計算,采用正確的計算方法得出精確結果,為廠房結構設計奠定堅實基礎。
3橫縱向框架的周期控制
多層工業廠房的結構設計決定其縱向方面已較少的柱來支撐整棟廠房,且支柱的跨度方向尺寸大;柱距方向尺寸小,柱子多。因此,在大型工業廠房設計中,往往采用橫向控制方法,使得橫向抗震能力于縱向較為接近,使得廠房結構設計更為合理。2件防震設計水泥廠的多層工業廠房對抗震要求較高,其本身的設備工作時會產生較大的震動,會對廠房結構產生一定沖擊,若廠房處于地震區時,有發展地震的危險,此時則必須根據實際要求做好廠房的抗震設計工作。當水泥廠的廠房較長時,不應設置過多的伸縮縫,這樣不利于提高廠房的抗震性能,往往需要通過一些其他措施來進行抗震設計,減少伸縮縫。如:在結構受力較小的地方設置后澆帶,在受溫度影響大的頂層、底層、墻體等位置增加鋼筋數量,設置架空層,增加抗震效果。防腐蝕、高溫設計水泥廠的燒成、化驗室、烘干車間等均存在不同程度的腐蝕、高溫問題,處理不當就會對廠房結構的安全性、使用壽命產生影響。因此,必須通過一定的構造設計和材料解決這一問題。如:烘干車間生產過程中會產生酸性介質,其對廠房結構產生一定程度危害,故而其結構不宜采用鋼筋混凝土框架結構和石棉瓦輕鋼結構。過去有些小型水泥廠的烘干房采用瓦楞鐵作為輕鋼屋面的屋面板,幾年下來,屋面就出現嚴重的滲漏、銹蝕問題,無法正常使用。對于烘干車間來說,除了有腐蝕氣體外,還會產生高溫,故而應采用超耐熱混凝土,并在梁底與烘干機之間設置安全距離,保證廠房的耐久性和安全性。
4結束語
關鍵詞:結構設計磚柱廠房
1.地震震害及其特點:
地震震害表明:6、7度區單層磚柱廠房破壞較輕,少數磚柱出現彎曲水平裂縫:8度區出現倒塌或局部倒塌,主體結構產生破壞;9度區廠房出現較為嚴重的破壞,倒塌率較大。
從震害特點看,磚柱是廠房的薄弱環節,外縱墻的磚柱在窗臺高度或廠房底部產主水平裂縫,內縱墻的磚柱在底部產生水平裂縫,磚柱的破壞是廠肩倒塌的主要原因。山墻在地震時產生以水平裂縫為代表的平面外彎曲破壞,山墻外傾、檁條拔出,嚴重時山墻倒塌,端開間屋蓋塌落。屋蓋形式對廠房抗震性能有一定的影響,重屋蓋廠房的震害普遍重子輕屋蓋廠房,楞攤瓦和稀鋪望板的瓦木屋蓋,其縱向水平剛度和空間作用較差,地震時屋蓋易產生傾斜。
2.適用范圍及結構布置
2.1單跨和等高多跨的單層磚柱廠房,當無吊車且跨度和柱頂標高均不大時,地震破壞較輕。不等高廠房由于高振型的影響,變截面柱的上柱震害嚴重又不易修復,容易造成屋架塌落。因此規定磚柱廠房的適用范圍為單跨或等高多跨且無橋式吊車的中小型廠房,6-8度時廠房的跨度不大子15m且柱頂標高下大于6.6m,9度時跨度不大于12m且柱頂標高不大于4.5m。
2.2廠房的平立面應簡單規則。平面宜為矩形,當平面為L、T形時,廠房陰角部位易產生震害,特別是平面剛度不對稱,將產生應力集中。對于立面復雜的廠房,當屋面高低錯落時,由于振動的不協調而發主碰撞,震害更為嚴重。
2.3當廠房體型復雜或有貼建的房屋(或構筑物)時,應設置防震縫將廠房與附屬建筑分割成各自獨立、體型簡單的抗震單元,以避免地震時產主破壞。針對中小型廠房的特點,鋼筋混凝上無檀屋蓋的磚柱廠房應設置防震縫,而輕型屋蓋的磚柱廠房可不設防震縫。防震縫處宜設置雙柱或雙墻,以保證結構的整體穩定性和剛度,防震縫的寬度應根據地震時最大彈塑性變形計算確定。一般可采用50~70mm。
3.結構體系
3.1地震時廠房破壞程度與屋蓋類型有關,一般來說重型屋蓋廠房震害重,輕型屋蓋廠房震害輕,在高烈度區影響更為明顯。因此要求6-8度時宜采用輕型屋蓋,9度時應采用輕型屋蓋。人之地震震害調查表明:6、7度時的單跨和等高多跨磚柱廠房基本完好或輕微破壞,8、9度時排架柱有一定的震害甚至倒塌。因此《建筑抗震設計規范》(G8Jll一89)規定:6、7度時可采用十字形截面的無筋磚柱,8度1、2類場地應采用組合磚柱,8度3、4類場地及9度時邊柱宣采用組合磚柱,中柱直采用鋼筋混凝土柱。經過地震震害分析發現:非抗震設計的單層磚柱廠房經過8度地震也有相當數量的廠房基本完好,所倒塌的廠肩大部份在設計和施工上也存在先天不足,因此正常設計正常施工和正常使用的無筋磚柱單層廠后,在8度區仍然具有一定的抗震能力。可見對8度區的單層磚柱廠房都配筋的要求是偏嚴的,在抗震規范的修訂稿中將8度1、2類場地“應”采用組合磚往改為“宜”采用組合磚柱,允許設計人員根據不同情況對是否配筋有所選擇。一般來說,當單層磚柱廠房符合砌體結構剛性方案條件,經抗震驗算承載力滿足要求時,可以采用無筋磚柱。
3.2對于單層磚柱廠房的縱向仍然要求具有足夠的強度和剛度,單靠磚柱做為抗側力構件是不夠的,如果象鋼筋混凝土柱廠房那樣設置柱間支撐,會吸引相當大的地震剪力。使磚拄剪壞。為了增強廠房的縱向抗震承載力,在柱間砌筑與柱整體連接的縱向磚墻,以代替柱間支撐的作用,這是經濟有效的方法。
3.3當廠房兩端為非承重山墻時,山墻頂部與檁條或屋面板恨難連接,只能依靠屋架上弦與防風柱上端連接做為山墻頂部的支點,這不僅降低了房屋整體空間作用,對防止山墻的出平面破壞也不利,因此廠房兩端均應設置承重山墻。
3.4廠房的縱橫向內隔墻宣做成抗震墻,其目的充分利用培體的功能,避免主體結構的破壞。當內隔墻不能做成抗震墻時,最好采用輕質隔墻,以避免墻體對柱及柱與屋架連接節點產生不利影響,如果采用非輕質隔墻,則應考慮隔墻對柱及其與屋架節點產生的附加剪力。
3.5無窗架不應通至廠房單元的端開間,以免過份削弱屋蓋的剛度。天窗架采用磚壁承重時,將產生嚴重的震害甚至倒塌,地震區應避免使用。
4抗震承載力計算
4.1橫向抗震計算
單層磚往廠房橫向抗震計算的計算簡圖,可按下列規定選?。海?)當廠房柱為無筋磚柱或邊柱為組合磚柱、中柱為鋼筋混凝土柱時,可采用下端為固接、上端為鉸接的徘架結構模型;(2)當廠肩邊柱為無筋磚柱、中柱為鋼筋混凝士柱,在確定廠房自振周期時,磚柱下端按固接考慮,在計算水平地震作用時,磚柱下端按鉸接考慮。這主要是考宅到在地震作用下,隨著變形的不斷增加,無筋磚柱下端開裂并退出工作,囚而全部橫向地震作用由中部的鋼筋混凝土柱承擔。輕型屋蓋單層磚柱廠房的橫向抗震計算,可以忽略空間工作影響·采用平面排架進、廳計算。對于鋼筋混凝上屋蓋和密鋪望板的瓦木屋蓋廠肩,其空間作用不能忽略,應按空間分析的方法進行計算:但為了簡化,對于一定條件下的廠房可以按平面排架進行計算,考慮到其空間工作影響,對計算的地震作用效應要進行調整。
4.2縱向抗震計算
對于鋼筋混凝土屋蓋的等高多跨磚柱廠房,當考慮屋蓋為剛性時,縱向地震作用在各柱列之間的分配與柱列的側移剛度成正比:當考慮屋蓋的彈性進行空間分析時,側移剛度較大柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用小,而側移剛度較小柱列分配的地震作用比按剛性屋蓋分配的地震作用大。設計中為了利用剛性屋蓋假定時縱向地震作用分配形式簡單的優點,可以針對不同屋蓋形式對柱列的側移剛度乘以修正系數,做為縱向地震分配時的柱列剛度,并對所計算的廠房自振周期進行修正,以考慮屋蓋的彈性影響。
對于縱墻對稱布置的單跨廠房,在廠房縱向沿跨中切開,取一個柱列單獨進行縱向計算與對廠房進行整體分析結果是相同的。對于輕型屋蓋的多跨廠房雖然屋蓋仍具有一定的水平剛度,考慮到屋蓋與磚墻的彈性極限變形值相差較大,為了計算簡便,仍可假定各縱向往列在地震時獨立振動,按柱列法進行計算。
5抗震構造措施
5.1單層磚柱廠房采用鋼筋混凝上屋蓋時的抗震構造措施可參照鋼筋混凝土柱廠房的有關規定。采用瓦木屋蓋時,設有滿鋪望板的抗震能力比無望板強得多,望板能起到阻止屋架傾斜的作用。地震震害表明,未設上弦及下弦水平支撐的楞攤瓦屋蓋,屋架產主傾斜甚至倒塌的震害較多,因此要有足夠的屋蓋支撐系統,保證屋蓋沿縱向有足夠的剛度和穩定,以滿足抗震的要求。
5.2圈梁對增強廠房的整體性起到了重要作用,但預制圈梁抗震性能差,地震時在連接外容易拉斷,因此要求圈梁應現澆且在廠房柱頂標高處沿房屋外墻及承重內墻閉合。對于8、分度區還應沿墻高每隔3-4m增設一道圈梁,可提高磚墻的抗震性能,并能夠限制地震時墻體裂縫的開展,減輕墻體破壞。當地基為軟弱粘性土、液化土、新近填土或嚴重不均勻土層時,地震易出現裂縫,如果裂縫穿過廠房將使房屋撕裂,基礎頂面應設置基礎圈梁,以減輕地震災害。當圈梁兼做門窗過梁或抵抗不均勻沉降影響時,圈梁的截面和配筋除滿足抗震構造要求外,還應根據實際受力計算確定。
采用鋼筋混凝土無檁屋蓋的磚柱廠房,地震時在屋蓋處圈梁下一至四皮磚的磚墻上易出現水平裂縫,因此8、9度時,在墻頂沿墻長每隔1m左右埋設1根8豎向鋼筋,并插入頂部圈梁內,以避免上述震害的產生。
5.3地震中屋架與磚柱連接不牢,柱頭產主破壞甚至屋蓋坍落的震例是較多的。為了加強屋架與磚柱的連接,柱頂墊塊應與墻頂圈梁整體澆注,屋架與墊塊的預埋件采用螺栓連接或焊接。當墊塊厚度或配筋過小時。預埋件的錨固不能滿足要求,墊塊厚度丁應小于240mm,井配置兩層直徑不小于8間距不大于100mm的鋼筋網。烈度較高時,屋蓋承受的地震作用較大,與墊塊整體澆注的圈粱受到較大的扭矩,墊塊兩側各500mm范圍內圈梁的箍筋應加密,其間距不應大子100mm。
5.4山墻是磚柱廠房抗震的薄弱部位,地震時產生外傾、局部倒塌甚至全部倒塌,震害的主要原因是山墻頂部與屋蓋系統拉結不牢。為了使屋蓋與山墻可靠連接,應在山培頂部設置鋼筋混凝上臥梁,通過臥梁內的預埋件與屋蓋構件錨拉。
該工程由兩棟三層主廠房、辦公樓和食堂等附屬建筑物組成,雖然建筑面積達數萬平方米,但建筑群體相對集中,所以在設計中優先考慮TN-S系統。變壓器中性點接地,系統的保護線與中性線完全分開,這種方式對供電、保護、經濟合理性等均十分有利,其選擇原則與常規建筑一致,這里不再贅述。對于傳達室等距離主體建筑較遠的零星建筑單體,采用帶PE線的五芯電力電纜予以供電,距離超過50米以上的建筑須按規范要求重復接地。
2、電氣保護接地采用TN-S系統時,電氣設備不帶電的金屬外露部分與電力網的接地點采用直接電氣連接。
當帶電相線因絕緣損壞碰設備外殼時,通過設備外殼構成該故障相對地線的單相短路。利用很大的短路電流,使線路上的保護裝置(如熔斷器、低壓斷路器等)迅速動作,切斷電路,從而消除人身觸電危險。在電子生產廠房中,生產流水線上設備密集,且多為金屬外殼的用電設備。若保護接地不到位或不符合要求,在發生接地故障時,很容易引起工作人員觸電危險。因此,保護接地問題不容忽視,無論在設計過程還是施工過程中,都應切實地把保護接地落實到位。應進行保護接地的物體主要包括:變壓器、高壓開關柜、配電柜、控制屏等的金屬框架或外殼;固定式、攜帶式及移動式用電器具的金屬外殼;電力線路的金屬保護管或橋架、接線盒外殼,鎧裝電纜外皮等。保護接地的連接線可采用扁鋼或銅導線,要求形成可靠的電氣通路。等電位連接是各類建筑物電氣設計中一項不可缺少的工作。等電位連接有總等電位連接和局部等電位連接兩種。所謂總等電位連接是在建筑物的電源進戶處將PE干線、接地干接、總水管、總煤氣管、采暖和空調立管等相連接,從而使以上部分處于同一電位??偟入娢贿B接是一個建筑物或電氣裝置在采用切斷故障電路防人身觸電措施中必須設置的。所謂局部等電位連接則是在某一局部范圍內將上述管道構件作再次相同連接,它作為總等電位連接的補充,用以進一步提高用電安全水平。在電子廠房內,各個部位的電位都相等,可以保證建筑物內不會產生反擊電壓,同時可以降低雷電電磁脈沖產生的干擾。
3、防靜電接地:
>靜電主要由不同物質相互摩擦而產生,在電子廠房生產過程中,靜電所造成的危害是多方面的。首先,該工程中很多設備及儀器對靜電電壓比較敏感,靜電會影響其正常工作甚至出現錯誤;其次,由靜電產生的高電壓會引起人身觸電;另外,當靜電嚴重時可能會引起火花放電,嚴重的會造成火災事故。
為了消除靜電所產生的危害,就必須采取措施。消除靜電的方法很多,但最簡單和最有效的辦法是采取接地措施。該電子生產廠房中,對所有會產生靜電的設備都應保證可靠接地。為了防止積聚在設備和人身上的靜電荷達到危險電位,在主要生產場合采用了防靜電地坪。這類地坪在的防護材料中,分布有銅線構成的網絡,這些金屬網絡彼此形成電氣通路,用于防靜電地坪的靜電傳導。作為電氣設計配合,應在防靜電地坪所在空間的建筑柱上,適當預留接地端子。在地坪敷設完畢后,將防靜電地坪內的金屬線與該接地端子相連。另外,接地端子須通過柱內主筋與接地極連通,以使靜電通過接地端子沿柱內主筋流向接地極
4、信息系統的接地
本工程設置綜合布線系統,在辦公樓設有一個IT信息中心,并在各廠房的輔房內設有IT管理室,信息點遍布車間及辦公室,用于將來的生產監控和管理。另外,本工程設置了火災自動報警系統。這就涉及到信息系統的接地問題。
根據《建筑物防雷設計規范》的有關規定,在本工程信息系統接地的設計中,采用S型等電位連接網絡。在信息設備較集中的部位,如中心機房、弱電豎井等設接地基準點,此基準點與建筑物的共用接地系統連接,信息系統的所有金屬組件,如各種箱體、殼體、機架等通過等電位連接線與基準點連接,設備之間的所有線路和電纜當無屏蔽時宜按星形結構與各等電位連接線平行輻射,以免產生感應環路。
5、電子設備的接地
該生產廠房中有部分用于檢測的工業電子設備。電子設備的接地主要不是為了人身安全,而是為了設備工作的準確性。因為高頻電壓對人體并無傷害,而且電子設備的外殼即使不接地,并與地保持絕緣時,其設備外殼與地形成電容,隨著頻率增高,電容的電抗值將減少,當頻率達到一定數值時,就等于接地。但為了減少雜散電流對儀表讀數的影響,最好還是用短而粗的導線與地相連,一般采用6平方毫米的銅線,與設置在設備附近的專門的接地母排連接,然后再與總接地干線連接起來。接地電阻要求不超過10歐姆。對于個別設備,如產品說明書對接地電阻有特別要求者,則根據要求接地。
6、防雷接地
對于一般建筑而言,在采取了防雷措施后,可以將直擊雷與雷電波侵入的雷害的概率降低很多。對于一般電氣設備,允許的雷電脈沖較高,因此采取避雷針、避雷網防直擊雷等措施是極其有效的。而微電子設備非常靈敏,耐壓水平很低,一般只有10V左右,對雷擊電磁脈沖極為敏感,易受到電磁干擾和損壞。雷擊電磁脈沖因電磁感應而產生,并且可以通過電源線、天線、信號線的耦合被引入微電子設備,是微電子設備損壞的主要原因。如果僅按照一般建筑進行防雷設計,建筑電子設備受雷擊的損壞率就很高,所以對于電子生產廠房的防雷接地設計應采取相應的措施。
在選擇接閃器時,應優先選用避雷網形式。這是因為避雷針是通過把雷電引向自身來完成保護對象免遭直接雷擊的,這種引雷的機理使避雷系統增加被雷擊的概率。當然,避雷針也不是完全不能采用,現在有的避雷針生產企業已推出新型優化避雷針,它具有防止直擊雷和抑制二次感應雷的兩種功能,是一種防雷市場上相對先進的產品。
在布置引下線時,應沿建筑物四周設置而避免采用中間柱的柱內主筋作為引下線。這是因為在電子信息系統接地時,通常采用單點接地系統,將接地基準點在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上,如防雷引下線設置在四周則可以減少引下線產生的強磁場的干擾。
對于接地裝置設置的問題,防雷接地、電源系統接地、電氣保護接地、防靜電接地可同時利用建筑物的基礎鋼筋作為接地極。對于信息系統的接地,曾經在很長時間內存在著意見分歧。以往普遍認為信息系統的接地系統應單獨設置,與建筑物絕緣,國外稱其為絕緣接地方式。但是在實際應用中發現,兩個獨立的接地系統不利于過電壓保護,這是因為當建筑物接閃雷電流后,建筑物的電壓很高,而信息設備的“信號地”是與建筑物20米以外的大地相連,其電位比防雷接地裝置低得很多,設備電壓在雷擊時維持在“信號地”電位水平,二者之間的電位差通過電容的耦合作用,將耐壓能力很低的電子器件損壞。
關鍵字:電子廠房接地設計
隨著電子技術的發展,電子產品越來越多地應用于各類生產生活領域。與之相適應,電子生產廠房的修建也與日俱增。其中的接地技術較常規的建筑接地種類繁多,涉及面廣。
本文以某電子儲存類產品的生產廠房的設計為例,對電子廠房的接地做一探討。該廠房的生產設備有很多是微電子設備,這些設備的特點是工作信號電壓很低(一般只有10伏左右),抗干擾能力差,對防靜電的要求高,車間內有IT信息中心及網絡生產管理,所以接地在該項目中具有重要的作用。其接地系統根據用途具體可分為電源系統接地、電氣保護接地、防靜電接地、信息系統的接地、電子設備接地、防雷接地幾個種類。
1、電源系統接地:該工程由兩棟三層主廠房、辦公樓和食堂等附屬建筑物組成,雖然建筑面積達數萬平方米,但建筑群體相對集中,所以在設計中優先考慮TN-S系統。變壓器中性點接地,系統的保護線與中性線完全分開,這種方式對供電、保護、經濟合理性等均十分有利,其選擇原則與常規建筑一致,這里不再贅述。對于傳達室等距離主體建筑較遠的零星建筑單體,采用帶PE線的五芯電力電纜予以供電,距離超過50米以上的建筑須按規范要求重復接地。
2、電氣保護接地采用TN-S系統時,電氣設備不帶電的金屬外露部分與電力網的接地點采用直接電氣連接。當帶電相線因絕緣損壞碰設備外殼時,通過設備外殼構成該故障相對地線的單相短路。利用很大的短路電流,使線路上的保護裝置(如熔斷器、低壓斷路器等)迅速動作,切斷電路,從而消除人身觸電危險。在電子生產廠房中,生產流水線上設備密集,且多為金屬外殼的用電設備。若保護接地不到位或不符合要求,在發生接地故障時,很容易引起工作人員觸電危險。因此,保護接地問題不容忽視,無論在設計過程還是施工過程中,都應切實地把保護接地落實到位。應進行保護接地的物體主要包括:變壓器、高壓開關柜、配電柜、控制屏等的金屬框架或外殼;固定式、攜帶式及移動式用電器具的金屬外殼;電力線路的金屬保護管或橋架、接線盒外殼,鎧裝電纜外皮等。保護接地的連接線可采用扁鋼或銅導線,要求形成可靠的電氣通路。等電位連接是各類建筑物電氣設計中一項不可缺少的工作。等電位連接有總等電位連接和局部等電位連接兩種。所謂總等電位連接是在建筑物的電源進戶處將PE干線、接地干接、總水管、總煤氣管、采暖和空調立管等相連接,從而使以上部分處于同一電位??偟入娢贿B接是一個建筑物或電氣裝置在采用切斷故障電路防人身觸電措施中必須設置的。所謂局部等電位連接則是在某一局部范圍內將上述管道構件作再次相同連接,它作為總等電位連接的補充,用以進一步提高用電安全水平。在電子廠房內,各個部位的電位都相等,可以保證建筑物內不會產生反擊電壓,同時可以降低雷電電磁脈沖產生的干擾。
3、防靜電接地:>靜電主要由不同物質相互摩擦而產生,在電子廠房生產過程中,靜電所造成的危害是多方面的。首先,該工程中很多設備及儀器對靜電電壓比較敏感,靜電會影響其正常工作甚至出現錯誤;其次,由靜電產生的高電壓會引起人身觸電;另外,當靜電嚴重時可能會引起火花放電,嚴重的會造成火災事故。
為了消除靜電所產生的危害,就必須采取措施。消除靜電的方法很多,但最簡單和最有效的辦法是采取接地措施。該電子生產廠房中,對所有會產生靜電的設備都應保證可靠接地。為了防止積聚在設備和人身上的靜電荷達到危險電位,在主要生產場合采用了防靜電地坪。這類地坪在的防護材料中,分布有銅線構成的網絡,這些金屬網絡彼此形成電氣通路,用于防靜電地坪的靜電傳導。作為電氣設計配合,應在防靜電地坪所在空間的建筑柱上,適當預留接地端子。在地坪敷設完畢后,將防靜電地坪內的金屬線與該接地端子相連。另外,接地端子須通過柱內主筋與接地極連通,以使靜電通過接地端子沿柱內主筋流向接地極
4、信息系統的接地
本工程設置綜合布線系統,在辦公樓設有一個IT信息中心,并在各廠房的輔房內設有IT管理室,信息點遍布車間及辦公室,用于將來的生產監控和管理。另外,本工程設置了火災自動報警系統。這就涉及到信息系統的接地問題。
根據《建筑物防雷設計規范》的有關規定,在本工程信息系統接地的設計中,采用S型等電位連接網絡。在信息設備較集中的部位,如中心機房、弱電豎井等設接地基準點,此基準點與建筑物的共用接地系統連接,信息系統的所有金屬組件,如各種箱體、殼體、機架等通過等電位連接線與基準點連接,設備之間的所有線路和電纜當無屏蔽時宜按星形結構與各等電位連接線平行輻射,以免產生感應環路。
5、電子設備的接地
該生產廠房中有部分用于檢測的工業電子設備。電子設備的接地主要不是為了人身安全,而是為了設備工作的準確性。因為高頻電壓對人體并無傷害,而且電子設備的外殼即使不接地,并與地保持絕緣時,其設備外殼與地形成電容,隨著頻率增高,電容的電抗值將減少,當頻率達到一定數值時,就等于接地。但為了減少雜散電流對儀表讀數的影響,最好還是用短而粗的導線與地相連,一般采用6平方毫米的銅線,與設置在設備附近的專門的接地母排連接,然后再與總接地干線連接起來。接地電阻要求不超過10歐姆。對于個別設備,如產品說明書對接地電阻有特別要求者,則根據要求接地。
6、防雷接地
對于一般建筑而言,在采取了防雷措施后,可以將直擊雷與雷電波侵入的雷害的概率降低很多。對于一般電氣設備,允許的雷電脈沖較高,因此采取避雷針、避雷網防直擊雷等措施是極其有效的。而微電子設備非常靈敏,耐壓水平很低,一般只有10V左右,對雷擊電磁脈沖極為敏感,易受到電磁干擾和損壞。雷擊電磁脈沖因電磁感應而產生,并且可以通過電源線、天線、信號線的耦合被引入微電子設備,是微電子設備損壞的主要原因。如果僅按照一般建筑進行防雷設計,建筑電子設備受雷擊的損壞率就很高,所以對于電子生產廠房的防雷接地設計應采取相應的措施。
在選擇接閃器時,應優先選用避雷網形式。這是因為避雷針是通過把雷電引向自身來完成保護對象免遭直接雷擊的,這種引雷的機理使避雷系統增加被雷擊的概率。當然,避雷針也不是完全不能采用,現在有的避雷針生產企業已推出新型優化避雷針,它具有防止直擊雷和抑制二次感應雷的兩種功能,是一種防雷市場上相對先進的產品。
在布置引下線時,應沿建筑物四周設置而避免采用中間柱的柱內主筋作為引下線。這是因為在電子信息系統接地時,通常采用單點接地系統,將接地基準點在建筑物的中心部位引到建筑物底部的接地板上,如防雷引下線設置在四周則可以減少引下線產生的強磁場的干擾。
對于接地裝置設置的問題,防雷接地、電源系統接地、電氣保護接地、防靜電接地可同時利用建筑物的基礎鋼筋作為接地極。對于信息系統的接地,曾經在很長時間內存在著意見分歧。以往普遍認為信息系統的接地系統應單獨設置,與建筑物絕緣,國外稱其為絕緣接地方式。但是在實際應用中發現,兩個獨立的接地系統不利于過電壓保護,這是因為當建筑物接閃雷電流后,建筑物的電壓很高,而信息設備的“信號地”是與建筑物20米以外的大地相連,其電位比防雷接地裝置低得很多,設備電壓在雷擊時維持在“信號地”電位水平,二者之間的電位差通過電容的耦合作用,將耐壓能力很低的電子器件損壞。