輕型鋼結(jié)構(gòu)防雷設(shè)計及施工探討

1、輕型鋼結(jié)構(gòu)防雷設(shè)計及施工探討 摘要：隨著社會的發(fā)展與進步，重視輕型鋼結(jié)構(gòu)防雷設(shè)計及施工對于現(xiàn)實生活具有重要的意義。本文主要介紹輕型鋼結(jié)構(gòu)防雷設(shè)計及施工的有關(guān)內(nèi)容。 關(guān)鍵詞 ：輕型；鋼結(jié)構(gòu)；防雷；施工；設(shè)計； 中圖分類號：s611文獻標識碼： a 文章編號： 引言 輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物是以熱軋型鋼(角鋼、工字鋼、槽鋼、鋼管等)、鋼板、冷加工成型的薄壁型鋼以及鋼索作為基本元件，通過焊接或鉚接等連接方式，按照一定的規(guī)律連接起來制成基本構(gòu)件后，再采用焊接、螺栓或鉚釘連接將基本構(gòu)件連接成能夠承受外載荷的建筑結(jié)構(gòu)。它具有強度高、重量輕、塑性和韌性好、材質(zhì)均勻、制造方便等優(yōu)點，由于它具有如此多的優(yōu)點，鋼結(jié)構(gòu)建筑

2、在國民經(jīng)濟各部門才得以廣泛應(yīng)用。 一、輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的建筑體系 輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物基礎(chǔ)分為鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)和鋼筋混凝土條形基礎(chǔ)，前者在地質(zhì)情況較好的場地使用，后者則應(yīng)用于地質(zhì)情況較差的場地。施工時需預埋地腳螺栓，加墊片后和鋼柱相連。 輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物采用預制構(gòu)件，不允許現(xiàn)場鉆孔、焊接。主鋼架（梁、柱）為焊接型鋼或熱軋型鋼，以充分發(fā)揮高強度鋼材的力學性能。次構(gòu)件（檁條）為高強度的、經(jīng)防腐處理的冷彎薄壁c型或z型鋼，和主鋼架采用螺栓連接。 輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的圍護系統(tǒng)（墻體、屋頂）分為彩鋼壓型板和彩鋼夾芯板，大多采用自攻螺栓和檁條（屋面檁條或沿墻檁條）連接。壓型鋼板是以彩色涂層鋼板或鍍鋅鋼板為基材，經(jīng)輥壓

3、冷彎成型的建筑用圍護板材，其保溫及隔熱層為離心超細玻璃絲棉卷氈。此種板材現(xiàn)場制作，有利于解決大范圍內(nèi)面板搭接易于出現(xiàn)的接縫不嚴的情況，現(xiàn)場復合使整個大面積的屋面成為一個整體，更加堅固、易排水、防漏、保溫，而且建筑外形更加統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、美觀。而夾芯板是將彩色涂層鋼板面板及底板與保溫芯材通過粘接劑（或發(fā)泡）復合而成的保溫復合圍護板材，按保溫芯材的不同可分為硬質(zhì)聚氨脂夾芯板、聚苯乙烯夾芯板、巖棉夾芯板。夾芯板一般為工廠預制。圍護系統(tǒng)連接方式一般為咬合連接或者搭接連接。 一般而言，墻體的做法先是砌1.2m高、厚0.3m（嚴寒地區(qū)厚度為0.37m）的磚墻或者加氣混凝土砌塊，其上才是夾芯板或者壓型板。 二、

4、防雷設(shè)計 2.1 防雷系統(tǒng)設(shè)計的六大要素 1）建筑物外部、內(nèi)部防雷裝置的接閃功能； 2）引下線的分流效果； 3）建筑物內(nèi)各部位的均衡電位； 4）內(nèi)部各種設(shè)備的屏蔽保護作用； 5）接地效果； 6）內(nèi)部各種線路的合理分布。 綜合來說就是外部防雷系統(tǒng)與內(nèi)部防雷系統(tǒng)兩大部分。而屋面的防雷設(shè)施則是外部防雷系統(tǒng)的一部分。由于輕剛結(jié)構(gòu)金屬屋面容易引起雷擊，所以在設(shè)計金屬屋面建筑物時，應(yīng)根據(jù)防雷系統(tǒng)設(shè)計的六大要素考慮如何在屋面上的防雷。傳統(tǒng)建筑物的避雷方式是采用富蘭克林常規(guī)避雷導體或避雷針結(jié)合避雷網(wǎng)，但是金屬屋面的金屬板一般較薄，無法安裝高大沉重的傳統(tǒng)避雷針。 2.2 閃電理論 云地閃電與人類關(guān)系最密切，它是

5、雷雨云中荷電中心對大地的脈沖放電過程。該過程除存在光導、回擊主要脈沖放電過程外。還存在一系列其他脈沖放電過程?；負舻鹊奶攸c是峰值電流高、放電時間短，回擊的電流脈沖平均峰值為幾十到幾百千安，持續(xù)時間約為幾十到上百微秒，形成了閃電電流的劇烈變化。 三、輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的防雷及接地 3.1接閃器 規(guī)范針對金屬板下面有無易燃品的不同情況，對金屬板的厚度做了不同的要求，明確規(guī)定“金屬板下面無易燃品時，其厚度不應(yīng)小于0.5mm”。讓我們看看四種保溫芯材的物理特性。硬質(zhì)聚氨脂屬b1級建筑材料，導熱系數(shù)為0.0160.025，為難燃體；聚苯乙烯屬阻燃型材料，氧指數(shù)不小于30，導熱系數(shù)為0.029，為阻燃自熄型；

6、巖棉屬于不燃燒材料，導熱系數(shù)為0.044；玻璃絲棉屬a級建筑材料，導熱系數(shù)為0.0380.042，為非燃燒體。另外，保溫芯材所用粘膠劑也是阻燃型。所以，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的圍護系統(tǒng)為非燃體，當利用金屬板做接閃器時，厚度不應(yīng)小于0.5mm即可。規(guī)范中四個要求的第三條不再考慮。 從結(jié)構(gòu)專業(yè)角度出發(fā)，屋面板的厚度選擇一般考慮三個因素：第一是風荷載；第二是雪荷載；第三是檁距。所以，不同地域可能所選的屋面板厚度就不一樣，電氣設(shè)計人員需要和結(jié)構(gòu)專業(yè)及時溝通，厚度滿足規(guī)范要求時，再考核其他條件。電氣設(shè)計人員引用標準做法時應(yīng)注意。避雷帶網(wǎng)格大小應(yīng)該按規(guī)范的要求和各類建筑物的防雷類別嚴格對應(yīng)，施工圖紙應(yīng)當按規(guī)范劃分

7、的標準準確標注。 輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的圍護系統(tǒng)連接方式一般為咬合或者搭接。無論是壓型鋼板還是夾芯板，其外觀都是瓦楞形的。在施工中，采用搭接時的搭接長度至少要達到一個波峰或波谷，超過100mm則完全滿足規(guī)范的要求。 另外，規(guī)范注釋提到“薄的油漆保護層”不算是絕緣被覆層。因此，可以認為彩色涂層鋼板無絕緣被覆層，而鍍鋅鋼板則更是電的良好導體。所以，筆者以為建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（gb50057-94，2000版）第4.1.4條的第四個要求也是滿足的。 綜上所述，筆者認為厚度達到0.5mm的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的屋面夾芯板（或壓型鋼板）可以作為接閃器。 3.2引下線 從前面輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的建筑體系的介紹可以看出，主

8、鋼架、次構(gòu)件、圍護系統(tǒng)在施工中已經(jīng)作了可靠的連接，形成了持久的電氣通路。因此，只要設(shè)置了可靠的接地裝置，就可以按跨度將鋼柱作為引下線。 3.3接地裝置 在現(xiàn)行設(shè)計中，一般將基礎(chǔ)鋼筋作為自然接地體，用40x4的鍍鋅扁鋼將其連通，并施行總等電位聯(lián)結(jié)。這樣進行處理，接地電阻很小，一般容易達到設(shè)計要求。在設(shè)計中應(yīng)當注意，應(yīng)在室外合適位置預留接地連接板，做法可以參考國家標準圖集接地裝置安裝(03d501-4)。 另外，在設(shè)計圖紙中，不能泛泛而談“利用建筑物基礎(chǔ)鋼筋做自然接地體”。前面已經(jīng)提到，輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物在基礎(chǔ)施工時需預埋地腳螺栓，加墊片后才能和鋼柱相連。須知：預埋的接地螺栓本身和基礎(chǔ)鋼筋是沒有電氣連

9、接的！所以，土建施工時可用不小于10鋼筋或圓鋼將基礎(chǔ)鋼筋和接地螺栓可靠焊接，具體做法參見國家標準圖集利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝（03d501-3）的17頁。這樣，從接閃器到引下線，再到接地裝置，雷電流才具備完整的泄放通道。這樣做還不夠，還應(yīng)該用短鋼筋和基礎(chǔ)鋼筋可靠焊接，并引出基礎(chǔ)外，供聯(lián)結(jié)接地環(huán)網(wǎng)，方有利于降低自然接地體的接地電阻值和實施有效的等電位聯(lián)結(jié)。這一點對于設(shè)置獨立基礎(chǔ)的輕鋼結(jié)構(gòu)建筑尤其重要，所以有必要在設(shè)計圖紙中交待清楚。 如果忽視了輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物接地裝置的特殊性，即基礎(chǔ)鋼筋和接地螺栓本身并沒有電氣連接這一事實，造成的后果則是整個建筑物沒有可靠的接地網(wǎng)。采取的補救措施是用40x4的鍍鋅扁鋼做等電位環(huán)網(wǎng)，鍍鋅扁鋼過鋼柱時應(yīng)和柱底腳板下側(cè)可靠焊接，這樣，鍍鋅扁鋼充當了接地極和接地線的雙重角色。 除等電位接地環(huán)網(wǎng)沿建筑物外圍敷設(shè)一周外，在建筑物內(nèi)還應(yīng)該按跨度設(shè)置均壓網(wǎng)格，不但降低跨步電壓，保護人身安全，而且有利于工業(yè)廠房生產(chǎn)設(shè)備就地實施等電位聯(lián)結(jié)，縮短等電位聯(lián)結(jié)線的長度。 結(jié)束語 輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物的防雷體系是一個比較特殊的電氣通路。防雷工程實際上是一個非常復雜的工程，應(yīng)該按照具體的要求和現(xiàn)場的