钢结构厂房防雷接地设计
钢结构厂房防雷接地设计
张静薛汝霞
(山东中材工程有限公司,淄博255031)
摘要:阐述了钢结构厂房防雷接地设计的实际应用,从中取得一些经验,在满足规范的前提下,利用柱内钢筋作防雷接地引下线,在车间内做等电位接地,效果很好,可供推广应用这方面的技术. 关键词:钢结构;建筑物防雷接地;等电位联结
钢结构厂房造型具有造价低,速度快,外观
漂亮,色彩鲜艳,且维护费用低,抗震性强,剩余
价值高等特点,因而得到广泛的应用,如各类工
业厂房,公路(铁路)库,仓库,飞机库,集贸市场,
体育场馆,航空港,商业建筑等.由于钢结构独
特的建筑体系,使得此类建筑和普通砖混结构,
框架结构建筑物的防雷工程设计和施工有较大
的差异.笔者通过工程设计,现场验收的实际经
验总结,对钢结构厂房防雷设计的相关问题作一
些粗浅的探讨.
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,其上才是夹芯板或者压型板.
1钢结构厂房的建筑体系2钢结构厂房的防雷及接地
钢结构厂房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.
钢结构厂房采用预制构件,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
.
和主钢架采用螺栓连接,型钢z或．
钢结构厂房的围护系统(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
2.1接闪器
防雷装置由接闪器,引下线和接地装置组
成.接闪器位于防雷装置的顶部,其作用是利用
其高出被保护物的突出地位把雷电引向自身,承
接直击雷放电.除避雷针,避雷线,避雷网,避雷
带可作为接闪器外,《建筑物防雷设计规范》
(GB50057—94,2000版)第4.1.4条给出了金属
屋面作为建筑物(第一类防雷建筑物除外)防雷
接闪器的四个要求.
用金属屋面作接闪器时,金属板之间的搭接
长度不得小于100mm;金属板下方无易燃物品
时,其厚度不应小于0.5m;金属板下方有易燃物
品时,为了防止雷击穿孔,所用铁板,铜板,铝板
厚度分别不得小于4mm,5mm,7mm;金属板不
得有绝缘层.
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
作者简介:张静(1983～),女,大学本科,助理工程师.主要从事电气专业设计“金属板下面无易燃品时,其厚度不应小于
0.5mill”.让我们看看四种保温芯材的物理特
性.硬质聚氨脂属Bl级建筑材料,导热系数为
0.016～0.025,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
0.038—0.042,为非燃烧体.另外,保温芯材所用
粘胶剂也是阻燃型.所以,钢结构厂房的围护系
统为非燃体,当利用金属板做接闪器时,厚度不
应小于0.5mill即可.
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.因此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.
若厚度不满足要求应该参考国家标准图集《压型
1)
—(01J925夹芯板屋面及墙体建筑构造》,钢板
做避雷带,其中压型钢板屋面避雷带的细部做法
参见48页,夹芯板屋面避雷带的细部做法参见
66页.所以,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.
钢结构厂房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,厚度达到0.5m/ll的钢结构厂房的
屋面夹芯板(或压型钢板)可以作为接闪器.
2.2引下线
从钢结构厂房的建筑体系的介绍可以看出,
只要主钢架,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,就可以
按跨度将钢柱作为引下线.这一点,《建筑物防
雷设计规范》(GB50057—94,2000版)第4.2.3
条已经作了规定.当然,规范对各类防雷建筑物
的引下线间距做了要求,不过在土建施工时,只
要所有的钢柱和接闪器,接地装置做了可靠连
接,那么它们都是引下线,实际效果超过了规范
的标准.
2.3接地装置
在现行设计中,一般将基础钢筋作为自然接
地体,用40mm×4mm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).这样,当接地电阻值达不到要求时,施工单
位可以方便地连接人工接地体和测试接地电阻值,这一点应当在设计图纸中有所体现.
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”.钢结构厂房在基础施
工时需预埋地脚螺栓,加垫片后才能和钢柱相
预埋的接地螺栓本身和基础钢筋是没:须知.连
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l7 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钢结构建筑尤其重要,所以需要在设计图纸中交待清楚.
如果忽视了钢结构厂房接地装置的特殊性,
即基础钢筋和接地螺栓本身并没有电气连接,则整个建筑物就没有可靠的接地网.可采取用
40×4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
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.
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3某钢结构厂房的防雷接地实际应用
根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057—94,2000版)本工程防雷等级为三类.建筑物的
防雷装置应满足防直击雷,防雷电感应及雷电波的侵入,并设置总等电位联结.
本工程建筑面积为78m×15m,车间每跨间
距6m,利用建筑物金属屋面板作接闪器与钢柱可靠连接,引下线沿建筑物钢柱对称布置,每隔18m作为引下线,引下线上端与避雷带焊接,下
端与接地极焊接,在建筑物四角的外墙引下线室外地面上0.5m处设测试卡子,利用建筑物基础钢筋做自然接地体,基础短柱钢筋至少有一根钢筋下部与基础底部钢筋网焊接,上部与锚栓焊接做为防雷接地使用,钢柱上端与金属支架通过螺栓或焊接,金属支架与屋面也可用螺栓或焊接, 凡突出屋面的所有金属构件,金属通风管,金属
屋面,金属屋架等均与避雷带可靠焊接.如图1
所示.
本工程采用联合接地方式,保护接地,防雷
接地,弱电设备工作接地等共用统一的接地极, 若实测不满足要求,欧姆1要求接地电阻不大于
时,可在室外地面下1m处引出一根40mm×
4mm热镀锌扁钢,扁钢伸出室外,距外墙皮的距
离不小于1m.车间采用总等电位联结,应将建
筑物内保护干线,设备进线总管等进行联结,总
等电位联结线采用BV一1X25mmPC32,总等电
位联结均采用等电位卡子,不允许在金属管道上
焊接.
接
图1利用柱内钢筋作防雷接地体
经现场测试,接地电阻满足《建筑物防雷设
计规范》要求,效果不错,通过本工程的做法可为
今后的施工图设计提供参考.'
4结束语
以上是对钢结构厂房防直击雷措施的总结:
厚度达到0.5m/n的钢结构厂房的屋面夹芯板
(或压型钢板)可以作为接闪器,利用钢柱做引下
线,利用基础钢筋做自然接地体并通过镀锌扁钢
连接成可靠的等电位接地环网.
总之,钢结构厂房的防雷装置设计应以系统
方法为指导,注重现代建筑物防雷的整体性,结
构性,层次性和目的性原则,按防雷规程整体地
做好各项防雷要素的配合,才能发挥良好的防雷
作用.
Lightninggroundingsteelplantdesign
ZhangJingXueRuxia
(ShandongSinomaEngineeringCo.,Ltd,Zibo255031)
Abstract:Thearticleelaboratedthesteelstructureworkshopanti—radarearthdesign'Spracticalappli—cation,gainssomeexperiences,insatisfiestheregulationsstandardunderthepremise,thesteelbarmakes theanti—radarearthdownleadusingthecolumn,makestheequipotentialearthintheworkshop,theeffectis verygood,maysupplythepromotiontoapplythisaspectthetechnology.
Keywords:steelstructure;buildinganti—radarearth;equipotentialjoint
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