金屬屋面建筑物防雷設(shè)計探討

趙靜

(陜西省建筑設(shè)計研究院710003西安)

    由于彩色壓型板等新型建筑材料具有使用靈活、安裝方便、造價低廉、美觀實用等優(yōu)點因而被廣泛地應(yīng)用于各類工業(yè)廠房、倉庫、體育場、展覽管等建筑工程的屋面建設(shè)中。但隨之而來金屬屋面及建筑物的安全性如何保證已是當(dāng)今一個重要問題。這類金屬屋面建筑物的防雷工程設(shè)計與一般混凝土屋面的建筑物有所不同，現(xiàn)就此問題做簡單的分析和探討。

1、首先確定建筑物是否需要設(shè)防及其防雷類別

    根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》 (GB50057—94 2000年版)(以下簡稱《規(guī)范》)第2.0.3條，第2.0.4條的各款，確定該建筑物是否需要設(shè)防及其防雷類別。通常，對于一般性的工業(yè)與民用建筑物，需要計算其年預(yù)計雷擊次數(shù)N，根據(jù)《規(guī)范》附錄一可以知道，N值的大小取決于建筑物所處的地域氣象、地理位置，以及建筑物的結(jié)構(gòu)形式和外型尺寸等因素。在進(jìn)行這類建筑物的防雷設(shè)計前，首先的一點，就是計算出年預(yù)計雷擊次數(shù)N，并通過N值確定是否需要設(shè)防及其防雷類別。

2、金屬屋面建筑物接閃器的確定

    《規(guī)范》規(guī)定：“除第一類防雷建筑物外(第一類防雷建筑物要采用獨立避雷針)，金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器，并應(yīng)符合下列要求：(1)金屬板之間采用搭接時，其搭接長度不應(yīng)小于l00mm。(2)金屬板下面無易燃物品時，板厚不應(yīng)小于0.5mm。(3)金屬板下面有易燃物品時，其厚度鐵板不應(yīng)小于4mm，銅板不應(yīng)小于5mm，鋁板不應(yīng)小于7mm。(4)金屬板不得有絕緣被覆層(薄的油漆保護(hù)層或0.5mm厚的瀝青層或lmm厚的聚氯乙烯層均不屬于絕緣被覆層)。”

    2.1利用金屬屋面作為接閃器

    當(dāng)金屬屋面符合上述第l、2、4款時，宜利用金屬屋面作為接閃器。這樣做，可省去架設(shè)避雷帶的麻煩，減少投資，同時還可保持建筑物外型美觀，但不能避免金屬屋面被雷擊穿孔的可能性。因此，筆者認(rèn)為，設(shè)計人員可根據(jù)建筑物的重要性來選擇是否需要增設(shè)避雷帶。通常，一般的工業(yè)與民用建筑可不考慮增設(shè)避雷帶。因為，根據(jù)彩色壓型鋼板的結(jié)構(gòu)特點，其被雷擊穿孔的部分都是其面層，面層下還有以防火阻燃材料如聚苯乙烯泡沫做的芯層，以及以彩色鋼板材料做的底層。因此，屋面被擊穿后，并不會立即出現(xiàn)漏雨現(xiàn)象，一般可通過定期維修來解決此類問題。

    當(dāng)金屬屋面符合上述第l、3、4款時，也宜利用金屬屋面作為接閃器。其優(yōu)點同上，同時由于金屬板較厚，它能避免被雷擊穿孔。

    2.2在金屬屋面上架設(shè)避雷網(wǎng)作為接閃器

    當(dāng)金屬屋面不符合上述四款時，則需要在金屬屋面上架設(shè)避雷網(wǎng)作為接閃器。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《建筑物防雷設(shè)施》(99D501-1)的相關(guān)內(nèi)容，常規(guī)的混凝土屋面建筑物架設(shè)避雷網(wǎng)的網(wǎng)架高度通常為0.1m。但是，如果按此防雷要求簡單地在金屬屋面上架設(shè)避雷網(wǎng)，其減少屋面被雷擊的幾率將不顯著。因為，金屬屋面與避雷網(wǎng)具有相同的接閃效果，當(dāng)發(fā)生雷擊時，常規(guī)架設(shè)的避雷網(wǎng)并不能完全保護(hù)金屬屋面建筑物。因此，金屬屋面的避雷網(wǎng)必須按滾球法來確定網(wǎng)架的高度和網(wǎng)格尺寸。當(dāng)避雷網(wǎng)網(wǎng)格取同類防雷等級所規(guī)定的最大尺寸時，網(wǎng)架高度將大于常規(guī)避雷網(wǎng)架設(shè)的高度0.1m；反之，當(dāng)網(wǎng)架高度為0.1m時，避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸要小于同類防雷等級所規(guī)定的最大尺寸。

3、金屬屋面建筑物防雷設(shè)計的其它因素

    建筑物的防雷設(shè)計除了接閃外，還包括分流、均壓、屏蔽、接地和布線這五項主要因素。在進(jìn)行設(shè)計時，各種因素均不可忽略。金屬屋面的防雷設(shè)計還有以下三點需要特別提及的。

    3.1接地網(wǎng)的設(shè)置

    通常，采用金屬屋面的建筑，如大面積的單層廠房，它的每根柱子的基礎(chǔ)是獨立的，在地中互不連接。當(dāng)利用柱內(nèi)鋼筋作為引下線(或利用鋼柱作為引下線)，基礎(chǔ)用作接地體時，應(yīng)盡量在建筑物周邊做周圈式接地帶，使之與柱內(nèi)鋼筋(鋼柱)焊接，形成完整的接地裝置。但由于這樣的接地環(huán)尺寸較大，室內(nèi)地電位分布可能較陡，還應(yīng)該加敷均壓接地網(wǎng)，以此來減小接觸電壓和跨步電壓。

    3.2引下線的設(shè)置

    當(dāng)建筑物為鋼結(jié)構(gòu)時，其鋼柱將被作為引下線。若這些柱子沒有采取任何保護(hù)措施，將有可能引起接觸電壓的危險。因此，應(yīng)在鋼柱上噴涂一層絕緣防腐層，或用木板把鋼柱包起來。

    3.3避雷網(wǎng)的施工注意事項

    在金屬屋面架設(shè)避雷網(wǎng)，其做法可參照國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《建筑物防雷設(shè)施》(99D501-1)的相關(guān)頁次。不同的是避雷網(wǎng)支架必須與屋面板下的鋼屋架牢固焊接。其與金屬屋面板的連接處，應(yīng)做防水處理，通常可使用瀝青或其它膠合劑將整個交接處完全包裹。

4、結(jié)束語

    金屬屋面建筑物的防雷設(shè)計與一般混凝土屋面建筑物的防雷設(shè)計的不同之處，主要在于其接閃器的設(shè)置。而接閃器的正確設(shè)置將能全面地保護(hù)建筑物的屋面不受雷害的侵襲，采用滾球法是設(shè)置該避雷網(wǎng)的正確方法。

    建筑物防雷是一項綜合工程，設(shè)計時必須結(jié)合建筑物的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點，嚴(yán)格執(zhí)行國家規(guī)范，全面考慮接閃、分流、均壓、屏蔽、接地和布線六項主要因素，才能使設(shè)計工作更加完善，才能保證建筑物的安全，使人身、設(shè)備有可靠的安全保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范}(GB50057—942000年版)

[2]王時煦馬宏達(dá)《建筑物防雷及其運行經(jīng)驗》建筑電氣1994

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)