钢结构厂房防雷设计.docx

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近几年，由于轻钢构造建筑物造型美观大方、建设周期短、工程造价低等优点，因而广泛应用与各类工业厂房、仓库、体育馆等场所。而金属板屋面简洁患病雷击，与一般砖混构造、框架构造建筑物的防雷设计有所不同。结合一钢构造车间的防雷设计，针对金属屋面防雷设计的相关问题做出粗浅的探讨，为以后有效地解决金属屋面的防雷问题供给参考。
工程概况
河南的一个钢构造厂房，其中的熔铸车间主要负责加工铝线杆及铝锭产品。整个建筑承受轻钢构造，该建筑实际尺寸为长方形，L=182m， W=93m，H=〔地坪至屋顶通风器底部〕。按郑州雷暴日计算，查
《工业与民用配电设计手册》〔其次版〕表 16-32 ，由于该车间位于厂区内，四周还有很多建筑群，并不为孤立建筑，故按一般建筑计算，校正系数取 1。
建筑物防雷等级确实定
据GB50057-94 中附 ，依据条件计算年雷击大地的平均密度：
Ng =
=×
= 次/〔〕
据GB50057-94 中附 式，得出与建筑物截收一样雷击次数的等效面积：
最终得建筑物年估量雷击次数： N=KNgAe
=1××
= 次/a
式中：Td—年平均雷暴日〔d/a〕；
Ng—建筑物所处地区雷击大地的年平均密度〔次
/〕；
Ae—与建筑物截收一样雷击次数的等效面积
〔m2〕；
L、W、H—分别为建筑物的长、宽、高〔m〕；
据GB50057-94 第 条第三条估量雷击次数 次/ a≥N≥ 次
/a，故按第三类防雷设。接闪器
依据轻钢构造的建筑物，承受避雷针显的笨重，与整个建筑外观不相协调，而承受金属屋面做接闪器，需满足《建筑物防雷设计标准》
〔GB50057-94,2025 版〕第 条给出的四个要求。
针对标准要求“金属板下面无易燃物品时，”。 本车间主厂房围护构造〔屋面〕承受热浸镀铝锌钢板，〔含镀铝锌层〕，屋面板下加设玻璃棉垫 75mm 厚，用铝箔包裹， 不绣钢丝网层托与檩条上缘部位。玻璃丝棉属于A 级建筑材
料，导热系数为小、阻燃、无毒、化学性能稳定，完全满足标准不易燃烧的要求。同时据土建专业介绍，轻钢构造建筑物的围护系统连接方式施工中承受咬合与搭接，塔接长度至少要到达一个波峰或波谷， 超过 100m 是完全满足标准要求的。
另外，第 条提到的“金属板无绝缘被覆层”，屋面承受的热浸镀铝锌钢板为良好的导体，而外表涂的薄油漆保护层按标准注释说明
也不算是绝缘被覆层，所以满足标准要求。 综上所述，在该工程中， 屋顶轻钢构造的金属面板可以做为接闪器，不仅美观大方，工程造价
有所降低，安装起来便利，而且也不影响整个建筑物效果。 做好金
属板屋面防雷系统的设计，除了要选择好防雷形式，选用一个好的接闪器，还要做好引下线及接地工作。
引下线
对于轻钢构造建筑物，彩色压型板的种类很多，分为单板和复合型板， 本车间承受复合板。施工中我们要求土建专业与电气专业协作，保证 屋顶金属压型板、屋架、檩条与钢柱牢靠连接，于是施工中均利用钢 柱做为引下线。建筑物的消防梯、钢柱等金属构建宜作为引下线。
接地装置
目前设计中，我们往往利用根底钢筋作为自然接地体，用40X4 的镀锌扁钢将其联通，并实施总的等电位联结。在此次设计中，我们并没有严格要求用 40X4 的镀锌扁钢，而是利用钢柱间条形根底与钢柱独立根底牢靠焊接形成电气通路。对于轻钢构造的建筑物，钢柱独立根底施工时要土建预埋地脚螺栓，这样当钢柱就位时将地脚螺栓、螺母和钢柱连接在一起。
要求留意的是地脚螺栓和钢柱根底钢筋在地下是不相连的！所以，电气设计人员要要求土建专业在设计说明中注明施工中用不小于φ10 钢筋或圆钢将根底钢筋和接地螺栓牢靠焊接，并在焊接处做防腐处理， 以便接地用。
这样从屋顶到钢柱、再到根底形成牢靠连接，保证雷电流具备完整的泄放通道。
此外，不要忘了在室外适当位置预留接地连接板，防止施工中当接地 电阻达不到要求时，便利施工单位连接人工接地装置和测试接地电阻。
完毕语
金属屋面建筑物防雷是个较难处理的工程，但在此类建筑中，只要厚度到达 的轻钢构造建筑物的屋面夹芯板〔或压型钢板〕可以作
为接闪器，利用钢柱做引下线，根底钢筋做自然接地体并通过镀锌扁钢或地圈梁牢靠联结并做等电位连接。
★ 钢构造防雷学问问答
问：利用型钢作为防雷引下线，型钢暴露，这样假设建筑物落雷的时候，雷电流会不会对四周的设备或人还击，造成损害。如何避开？
答：利用型钢作为防雷引下线，当雷电流通过引下线时周边产生的运动变化磁场，必定污染四周的电子设备，在周边导电体上感应出不同的电位，假设室内人员同时触摸具备很高电位差的导电体时，就造成人身安全事故了。
解决方法：
人身安全：在人能够触摸到的一切与大地有直接联系和间接联系的金属导电体直接实施以消灭电位差为目的的等电位电气连接，最大限度的保护人身安全。
依据GB50057、GB50343 等等国家标准对设备及微电子设备实施SPD 保护。
还击的概念：所谓雷电还击现象是雷电攻击接闪器[包括各种型钢]， 引下线将雷电高电压转变成电流的形式泄放到大地，到大地后是以电荷的形式消灭建筑物主接地系统上，[大地是可以平衡出 50 万库伦负电荷的零电位体 现代物理学的根本奠基标定值]地下的电荷此时打
破了一个大地电位系统平衡点，但是土壤具备电阻、电容等诸多参数， 不行能马上消灭相反等量电荷与其中和[需要肯定时间]，此时雷电流 产生的电荷大局部以电压的形式表现在建筑物四周的地面上，此时建 筑物四周地下有：暖气管、煤气管、自来水管、设备接地线、中型点 接地等等与建筑物内部有联系的导电体，这些导电体之间在地下有一 定的距离，由于地表具备较高的电位[最高电位点为主接地极四周]， 距离差产生电位差，这个电位差便还击到建筑物内，造成事故 这
就是雷电高压还击现象。
假设 1：还击时假设某人左手触摸自来水管道，右手触摸电子设备外壳， 则电位差超过肯定安全限度，就消灭人身安全事故。
假设 2：假设电子设备外壳独立接地，电子设备中线接地与外壳接地之间[在地下存在接地距离]这个还击电位差将与火线 220/380 产生电位差，假设电位差较大将烧毁设备。
问：钢构造建筑，利用暴露的型钢作为引下线，就算做了全面的等电位，但是落雷的时候，强大的雷电流，莫非不会把四周的空气击穿？ 对引下线四周或接触引下线的人造成损害？这个问题我始终格外担 心。
答：落雷的时候，强大的雷电流可以沿着引下线向大地传送电位，但 是肯定要知道引下线是有电感的，这个电感的大小在肯定的时候可以 阻拦雷电流的正常下泄，从而存放电位，这个电位在肯定大时将与某 个小电位之间产生足够击穿肯定距离空气或其它介质而发生放电现象。有标准称也发生侧消灭象。
这一点肯定要计算一下引下线电感。另外一种现象，引下线上快速运动雷电流必定产生运动磁场，这个运动磁场供给了可以切割磁力线产生过电压的根本条件，切割磁力线产生的过电压同样可以击穿空气、击穿电器介质[包括半导体介质]、击穿一切可以供给电位差的直接、间接导电体[半导体]，影响我们的工作和生活。据悉天津某某工厂[在汉沽地区]发生某女工上班时开启电源空气开关，造成电源线上产生的过电压击穿塑料开关外壳进入手掌再通过身体与大地短路死亡事故。湖南某村庄某居民在室内发生灯泡电源线上具备了雷电电磁脉冲感应过电压击穿空气与人头顶形成通路[回路]死亡现象。引下线四周或接触引下线的人造成损害缘由是人体的某两个局部是否产生电位差，这个电位差是他致命的要素。比方我们一只手触模引下线，另外一只手触模暖气管，暖气管接地点假设远离建筑物主地网，那么距离差产生电位差，当这个电位差到达肯定数值时就可以造成人员伤亡。不要老是考虑人身安全电压还要考虑人身安全电流。不知道我的建议是否对你有帮助。
问：是否可以得出这样的结论：空旷地区的大面积厂房〔50 米X80 米〕，屋面是铁皮，用裸型钢作柱子兼防雷引下线是相当危急的？
答：格外危急,你考虑跨步电压啊!整体考虑吧,要因地制宜的学习和利用标准,不要太单一考虑费用,人命关天啊!
问：还想请教一个问题，既然落雷时距离引下线越近的地方感应磁场越大，那么通信设备，消防主机，配电箱是否都应尽量避开引下
线？
答：假设你有条件,肯定远离!假设 1 个 10/350--100KA[好象是 200KA 记不清了]的 83 米半径的暴露条件下,可以到达 的干扰电磁脉冲强度, 可以使无保护的微电子设备到达永久性损坏.
问：我手头正在进展一个钢构造厂房的施工，由于设计单位没有考虑防雷，我需要重考虑补救措施。此钢构造厂房高 35 米，长宽为 9*17 米，全钢构造，屋面及墙壁承受 的双层彩钢瓦掩盖〔内夹不行燃的保温棉)，三类防雷构造。我预备实行的措施是：
由于全部钢柱根底已被混凝土掩盖，无法检查其钢筋捆扎与焊接质
量，所以我用 40*4mm 的镀锌扁钢将全部钢柱的最下端〔靠近根底部位〕 连接，并与全厂接地网相连；
考虑到屋面彩钢瓦作接闪器的操作难度与牢靠性，我将在屋顶使用
10mm 的圆钢安装一条环屋顶四周的避雷带，圆钢与钢柱焊接；
利用钢柱作引下线。请问我还该怎样完善其防雷措施？
答：1. 补救是可以但是要多点接地焊接啊 1 假设有条件可以在上端也进展电气连接这样安全!在暴露地方测地阻,原则上处处相等就可以,但是这只是一种补救啊!
屋面彩钢瓦应当多点与钢珠进展电气连接,多块金属瓦之间也要电气连接避开电弧产生.
接地电阻小于 4 欧姆,全部钢梁钢拄接地电阻处处相等主接地系统要参照GB50057 要求!