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钢结构厂房防雷设计

导读:近几年,由于轻钢结构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。而金属板屋面容易遭受雷击,与普通砖混结构、框

近几年,由于轻钢结构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。而金属板屋面容易遭受雷击,与普通砖混结构、框架结构建筑物的防雷设计有所不同。结合一钢结构车间的防雷设计,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提供参考。

工程概况
一个钢结构厂房,其中的熔铸车间主要负责加工铝线杆及铝锭产品。整个建筑采用轻钢结构,该建筑实际尺寸为长方形,L=182m,W=93m,H=18.5m(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》(第二版)表16-32为年平均雷暴日为22.0d/a,由于该车间位于厂区内,周围还有很多建筑群,并不为孤立建筑,故按一般建筑计算,校正系数取1。
建筑物防雷等级的确定 

据GB50057-94中附1.2,根据已知条件计算年雷击大地的平均密度: 

Ng =0.024Td1.3  

     =0.024×221.3

     =1.334次/(km2.a) 

据GB50057-94中附1.4式,得出与建筑物截收相同雷击次数的等效面积:  

最后得建筑物年预计雷击次数: 

N=KNgAe  

   =1×1.334×0.05934 

   =0.0791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/km2.a);  

          Ae—与建筑物截收相同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2.0.4条第三条预计雷击次数0.3次/ a≥N≥0.06次/a,故按第三类防雷设。

接闪器
根据轻钢结构的建筑物,采用避雷针显的笨重,与整个建筑外观不相协调,而采用金属屋面做接闪器,需满足《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94,2000版)第4.1.4条给出的四个要求。 

针对规范要求“金属板下面无易燃物品时,其厚度不应小于0.5mm”。本车间主厂房围护结构(屋面)采用热浸镀铝锌钢板,基板厚度为0.53mm(含镀铝锌层),屋面板下加设玻璃棉垫75mm厚,用铝箔包裹,用φ1.5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,完全满足规范不易燃烧的要求。同时据土建专业介绍,轻钢结构建筑物的围护系统连接方式施工中采用咬合与搭接,塔接长度至少要达到一个波峰或波谷,超过100m是完全满足规范要求的。 

另外,第4.1.4条提到的“金属板无绝缘被覆层”,屋面采用的热浸镀铝锌钢板为良好的导体,而表面涂的薄油漆保护层按规范注释说明也不算是绝缘被覆层,所以满足规范要求。  综上所述,在该工程中,屋顶轻钢结构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,安装起来方便,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
对于轻钢结构建筑物,彩色压型板的种类很多,分为单板和复合型板,本车间采用复合板。施工中我们要求土建专业与电气专业配合,保证屋顶金属压型板、屋架、檩条与钢柱可靠连接,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,我们往往利用基础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基础与钢柱独立基础可靠焊接形成电气通路。对于轻钢结构的建筑物,钢柱独立基础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。要求注意的是地脚螺栓和钢柱基础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钢筋或圆钢将基础钢筋和接地螺栓可靠焊接,并在焊接处做防腐处理,以便接地用。这样从屋顶到钢柱、再到基础形成可靠连接,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,方便施工单位连接人工接地装置和测试接地电阻。

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