1、1轻型钢结构防雷设计及施工探讨摘要：随着社会的发展与进步，重视轻型钢结构防雷设计及施工对于现实生活具有重要的意义。本文主要介绍轻型钢结构防雷设计及施工的有关内容。 关键词 ：轻型；钢结构；防雷；施工；设计； 中图分类号：S611 文献标识码： A 文章编号： 引言 轻型钢结构建筑物是以热轧型钢(角钢、工字钢、槽钢、钢管等)、钢板、冷加工成型的薄壁型钢以及钢索作为基本元件，通过焊接或铆接等连接方式，按照一定的规律连接起来制成基本构件后，再采用焊接、螺栓或铆钉连接将基本构件连接成能够承受外载荷的建筑结构。它具有强度高、重量轻、塑性和韧性好、材质均匀、制造方便等优点，由于它具有如此多的优点，钢结构建
2、筑在国民经济各部门才得以广泛应用。 一、轻钢结构建筑物的建筑体系 轻钢结构建筑物基础分为钢筋混凝土独立基础和钢筋混凝土条形基础，前者在地质情况较好的场地使用，后者则应用于地质情况较差的场地。施工时需预埋地脚螺栓，加垫片后和钢柱相连。 轻钢结构建筑物采用预制构件，不允许现场钻孔、焊接。主钢架（梁、柱）为焊接型钢或热轧型钢，以充分发挥高强度钢材的力学性能。次构件（檩条）为高强度的、经防腐处理的冷弯薄壁 C 型或 Z 型钢，和2主钢架采用螺栓连接。 轻钢结构建筑物的围护系统（墙体、屋顶）分为彩钢压型板和彩钢夹芯板，大多采用自攻螺栓和檩条（屋面檩条或沿墙檩条）连接。压型钢板是以彩色涂层钢板或镀锌钢板为
3、基材，经辊压冷弯成型的建筑用围护板材，其保温及隔热层为离心超细玻璃丝棉卷毡。此种板材现场制作，有利于解决大范围内面板搭接易于出现的接缝不严的情况，现场复合使整个大面积的屋面成为一个整体，更加坚固、易排水、防漏、保温，而且建筑外形更加统一、协调、美观。而夹芯板是将彩色涂层钢板面板及底板与保温芯材通过粘接剂（或发泡）复合而成的保温复合围护板材，按保温芯材的不同可分为硬质聚氨脂夹芯板、聚苯乙烯夹芯板、岩棉夹芯板。夹芯板一般为工厂预制。围护系统连接方式一般为咬合连接或者搭接连接。 一般而言，墙体的做法先是砌 1.2m 高、厚 0.3m（严寒地区厚度为0.37m）的砖墙或者加气混凝土砌块，其上才是夹芯板
4、或者压型板。 二、防雷设计 2.1 防雷系统设计的六大要素 1）建筑物外部、内部防雷装置的接闪功能； 2）引下线的分流效果； 3）建筑物内各部位的均衡电位； 4）内部各种设备的屏蔽保护作用； 5）接地效果； 6）内部各种线路的合理分布。 3综合来说就是外部防雷系统与内部防雷系统两大部分。而屋面的防雷设施则是外部防雷系统的一部分。由于轻刚结构金属屋面容易引起雷击，所以在设计金属屋面建筑物时，应根据防雷系统设计的六大要素考虑如何在屋面上的防雷。传统建筑物的避雷方式是采用富兰克林常规避雷导体或避雷针结合避雷网，但是金属屋面的金属板一般较薄，无法安装高大沉重的传统避雷针。 2.2 闪电理论 云地闪电与
5、人类关系最密切，它是雷雨云中荷电中心对大地的脉冲放电过程。该过程除存在光导、回击主要脉冲放电过程外。还存在一系列其他脉冲放电过程。回击等的特点是峰值电流高、放电时间短，回击的电流脉冲平均峰值为几十到几百千安，持续时间约为几十到上百微秒，形成了闪电电流的剧烈变化。 三、轻型钢结构建筑的防雷及接地 3.1 接闪器 规范针对金属板下面有无易燃品的不同情况，对金属板的厚度做了不同的要求，明确规定“金属板下面无易燃品时，其厚度不应小于0.5mm”。让我们看看四种保温芯材的物理特性。硬质聚氨脂属 B1 级建筑材料，导热系数为 0.0160.025，为难燃体；聚苯乙烯属阻燃型材料，氧指数不小于 30，导热系
6、数为 0.029，为阻燃自熄型；岩棉属于不燃烧材料，导热系数为 0.044；玻璃丝棉属 A 级建筑材料，导热系数为0.0380.042，为非燃烧体。另外，保温芯材所用粘胶剂也是阻燃型。所以，轻钢结构建筑物的围护系统为非燃体，当利用金属板做接闪器时，4厚度不应小于 0.5mm 即可。规范中四个要求的第三条不再考虑。 从结构专业角度出发，屋面板的厚度选择一般考虑三个因素：第一是风荷载；第二是雪荷载；第三是檩距。所以，不同地域可能所选的屋面板厚度就不一样，电气设计人员需要和结构专业及时沟通，厚度满足规范要求时，再考核其他条件。电气设计人员引用标准做法时应注意。避雷带网格大小应该按规范的要求和各类建筑
7、物的防雷类别严格对应，施工图纸应当按规范划分的标准准确标注。 轻钢结构建筑物的围护系统连接方式一般为咬合或者搭接。无论是压型钢板还是夹芯板，其外观都是瓦楞形的。在施工中，采用搭接时的搭接长度至少要达到一个波峰或波谷，超过 100mm 则完全满足规范的要求。 另外，规范注释提到“薄的油漆保护层”不算是绝缘被覆层。因此，可以认为彩色涂层钢板无绝缘被覆层，而镀锌钢板则更是电的良好导体。所以，笔者以为建筑物防雷设计规范 （GB50057-94，2000 版）第 4.1.4条的第四个要求也是满足的。 综上所述，笔者认为厚度达到 0.5mm 的轻钢结构建筑物的屋面夹芯板（或压型钢板）可以作为接闪器。 3.
8、2 引下线 从前面轻钢结构建筑物的建筑体系的介绍可以看出，主钢架、次构件、围护系统在施工中已经作了可靠的连接，形成了持久的电气通路。因此，只要设置了可靠的接地装置，就可以按跨度将钢柱作为引下线。 3.3 接地装置 5在现行设计中，一般将基础钢筋作为自然接地体，用 40X4 的镀锌扁钢将其连通，并施行总等电位联结。这样进行处理，接地电阻很小，一般容易达到设计要求。在设计中应当注意，应在室外合适位置预留接地连接板，做法可以参考国家标准图集接地装置安装(03D501-4)。 另外，在设计图纸中，不能泛泛而谈“利用建筑物基础钢筋做自然接地体” 。前面已经提到，轻钢结构建筑物在基础施工时需预埋地脚螺栓，
9、加垫片后才能和钢柱相连。须知：预埋的接地螺栓本身和基础钢筋是没有电气连接的！所以，土建施工时可用不小于 10 钢筋或圆钢将基础钢筋和接地螺栓可靠焊接，具体做法参见国家标准图集利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装 （03D501-3）的 17 页。这样，从接闪器到引下线，再到接地装置，雷电流才具备完整的泄放通道。这样做还不够，还应该用短钢筋和基础钢筋可靠焊接，并引出基础外，供联结接地环网，方有利于降低自然接地体的接地电阻值和实施有效的等电位联结。这一点对于设置独立基础的轻钢结构建筑尤其重要，所以有必要在设计图纸中交待清楚。 如果忽视了轻钢结构建筑物接地装置的特殊性，即基础钢筋和接地螺栓本身并没有
10、电气连接这一事实，造成的后果则是整个建筑物没有可靠的接地网。采取的补救措施是用 40X4 的镀锌扁钢做等电位环网，镀锌扁钢过钢柱时应和柱底脚板下侧可靠焊接，这样，镀锌扁钢充当了接地极和接地线的双重角色。 除等电位接地环网沿建筑物外围敷设一周外，在建筑物内还应该按跨度设置均压网格，不但降低跨步电压，保护人身安全，而且有利于工6业厂房生产设备就地实施等电位联结，缩短等电位联结线的长度。 结束语 轻型钢结构建筑物的防雷体系是一个比较特殊的电气通路。防雷工程实际上是一个非常复杂的工程，应该按照具体的要求和现场的实际情况来有所侧重，并在实际中不断地探索出更加有效的防雷方法，以提高防雷施工的技术效能，取得更加良好的防雷效果。 参考文献 1陈渭民雷电学原理M北京：气象出版社，2006 2王国凡钢结构焊接制造M北京：化学工业出版社，2004 3刘晓东建设项目防雷设计技术评价探讨J建筑电气，2008
