轻钢结构-接地-防雷-等电位联结.docx

轻钢构造 接地 防雷 等电位联结
　　轻型钢构造〔以下简称“轻钢构造〞〕建筑物造型美观大方，色彩多样，耐大气腐蚀，隔热隔声阻燃，空间利用率高，建立周期短，工程造价低，因而得到广泛应用，如各类工业厂房、超市、仓库、展览馆、体育馆、飞机库、机场、别墅等。由于轻钢构造独特建筑体系，使得此类建筑和普通砖混构造、框架构造建筑物防雷工程设计和施工有较大差异。笔者通过工程设计、现场验收实际经历总结，对轻钢构造建筑物防雷设计相关问题作一些粗浅探讨。
1轻钢构造建筑物建筑体系
　　轻钢构造建筑物根底分为钢筋混凝土独立根底和钢筋混凝土条形根底，前者在地质情况较好场地使用，后者那么应用于地质情况较差场地。施工时需预埋地脚螺栓，加垫片后和钢柱相连。
　　轻钢构造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力学性能。次构件〔檩条〕为高强度、经防腐处理冷弯薄壁C型或Z型钢，和主钢架采用螺栓连接。
　　轻钢构造建筑物围护系统〔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接缝不严情况，现场复合使整个大面积屋面成为一个整体，更加巩固、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〕复合而成保温复合围护板材，按保温芯材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，墙体做法先是砌1.2m高、厚0.3m〔严寒地区厚度为0.37m〕砖墙或者加气混凝土砌块，其上才是夹芯板或者压型板。
2轻钢构造建筑物防雷及接地

　　根据轻钢构造建筑物特点，显然，高大沉重避雷针不适合在此类建筑物上安装，而?建筑物防雷设计标准?〔GB50057-94，2000版〕第条给出了金属屋面作为建筑物〔第一类防雷建筑物除外〕防雷接闪器四个要求。
　　标准针对金属板下面有无易燃品不同情况，对金属板厚度做了不同要求，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物理特性。硬质聚氨脂属B1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，轻钢构造建筑物围护系统为非燃体，当利用金属板做接闪器时，厚度不应小于0.5mm即可。标准中四个要求第三条不再考虑。
　　从构造专业角度出发，屋面板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，不同地域可能所选屋面板厚度就不一样，电气设计人员需要和构造专业及时沟通，厚度满足标准要求时，再考核其他条件。比方在新疆，檩距在1.5m左右时，屋面面板厚度一般为0.6mm，底板厚度一般为0.5mm，是满足标准厚度要求。假设厚度不满足要求怎么办？那么应该参考国家标准图集?压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造?〔01J925-1〕做避雷带，其中压型钢板屋面避雷带细部做法参见48页，夹芯板屋面避雷带细部做法参见66页。此图集是建筑专业图集，电气设计人员较少接触，而国家标准图集?建筑物防雷设施安装?〔99D501-2〕和?利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装?〔03D501-3〕都没有轻钢构造屋面避雷带细部做法。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标准要求和各类建筑物防雷类别严格对应，施工图纸应当按标准划分标准准确标注。
　　轻钢构造建筑物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。在施工中，采用搭接时搭接长度至少要到达一个波峰或波谷，超过100mm那么完全满足标准要求。
　　另外，标准注释提到“薄油漆保护层〞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，而镀锌钢板那么更是电良好导体。所以笔者以为?建筑物防雷设计标准?〔GB50057-94，2000版〕第条第四个要求也是满足。
　　综上所述，笔者认为厚度到达0.5mm轻钢构造建筑物屋面夹芯板〔或压型钢板〕可以作为接闪器。

　　从前面轻钢构造建筑物建筑体系介绍可以看出，主钢架、次构件、围护系统在施工中已经作了可靠连接，形成了持久电气通路。因此，只要设置了可靠接地装置，就可以按跨度将钢柱作为引下线。这一点，?建筑物防雷设计标准?〔GB50057-94，2000版〕第条已经作了规定。当然，标准对各类防雷建筑物引下线间距做了要求，不过在土建施工时，只要所有钢柱和接闪器、接地装置做了可靠连接，那么它们都是引下线，实际效果超过了标准标准。
　　针对?建筑物防雷设计标准?〔GB50057-94，2000版〕第条规定，即是否要对地上1.7m至地下0.3m一段作为引下线钢柱采取保护措施，笔者认为没必要。第一，不用担忧钢柱容易受到机械损坏；第二，从轻钢构造建筑体系看，距地有1.2m高砖墙或者加气混凝土砌块，对人身接触有一定防护；第三，钢柱本身做了防腐处理，含绝缘被覆层，也起到一定防护作用。另外，此条规定条文说明指出它适合设断接卡子情况，而根据标准第4.2.4条，当利用钢柱做引下线同时采用根底接地体时是可以不设断接卡。

　　在现行设计中，一般将根底钢筋作为自然接地体，用40X4镀锌扁钢将其连通，并施行总等电位联结。这样进展处理，接地电阻很小，一般容易到达设计要求。在设计中应当注意，应在室外适宜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表达。
　　另外，在设计图纸中，不能泛泛而谈“利用建筑物根底钢筋做自然接地体〞。前面已经提到，轻钢构造建筑物在根底施工时需预埋地脚螺栓，加垫片后才能和钢柱相连。须知：预埋接地螺栓本身和根底钢筋是没有电气连接！所以，土建施工时可用不小于φ10钢筋或圆钢将根底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〕17页。这样，从接闪器到引下线，再到接地装置，雷电流才具备完整泄放通道。这样做还不够，还应该用短钢筋和根底钢筋可靠焊接，并引出根底外，供联结接地环网，方有利于降低自然接地体接地电阻值和实施有效等电位联结。这一点对于设置独立根底轻钢构造建筑尤其重要，所以有必要在设计图纸中交待清楚。
　　如果无视了轻钢构造建筑物接地装置特殊性，即根底钢筋和接地螺栓本身并没有电气连接这一事实，造成后果那么是整个建筑物没有可靠接地网。采取补救措施是用40X4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，保护人身平安，而且有利于工业厂房生产设备就地实施等电位联结，缩短等电位联结线长度。
3完毕语
　　以上是对轻钢构造建筑物防直击雷措施总结, 结论是：厚度到达0.5mm轻钢构造建筑物屋面夹芯板〔或压型钢板〕可以作为接闪器，利用钢柱做引下线，利用根底钢筋做自然接地体并通过镀锌扁钢连接成可靠等电位接地环网。
　　关于雷击电磁脉冲防护〔防雷电感应〕问题，?建筑物防雷设计标准?(GB50057-94,2000版)第六章作了专门规定；?建筑电气?杂志曾经连续几期作了专题讲解；国家标准图集?建筑物防雷设施安装?〔99D501-2〕也有详细图解。所以，本文对此就不做讨论了。