1、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
2、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12 m高、厚03 m (严寒地区厚度为037 m)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
3、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 或z型钢，和主钢架采用螺栓连接。 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
4、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 21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 (GB5005794，2000版)第414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100 mm；金属板下方无易燃物品 时，其厚度不应小于05 m；金属板下
5、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4 mm，5 mm，7 mm；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 05 mill”。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 00160025，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0029，为阻燃 自熄型；岩棉属于不燃烧材料，导热系数为 0044；玻璃丝棉属A级建筑材料，导热系数为
6、 00380042，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05 mill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 钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造(01J9251) 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
7、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100 mm 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 (GB5005794，2000版)第414条的第四个要 求也是满足的。 综上所述，厚度达到05 mll的钢结构厂房的
8、 屋面夹芯板(或压型钢板)可以作为接闪器。 22 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(GB5005794，2000版)第423 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。 23 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40 mm4 mm的镀锌扁钢将其连通，并 施行总等电位联结。这样进行处
9、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 连。须知：预埋的接地螺栓本身和基础钢筋是没 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(03
10、D5013)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 404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
11、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。 31 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78 m15 m，车间每跨间 距6 m，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 18 m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05 m
12、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， 要求接地电阻不大于1欧姆，若实测不满足要求 时，可在室外地面下1 m处引出一根40 mm 4 mm热镀锌扁钢，扁钢伸出室外，距外墙皮的距 离不小于1 m。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
13、进行联结，总 等电位联结线采用BV一1X25 mm PC32，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05 mn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
14、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。 Lightning grounding steel plant design Zhang Jing Xue Ruxia (Shandong Sinoma Engineering Co，Ltd，Zibo 25503 1) Abstract：The article elaborated the steel structure workshop antiradar earth designS practical appli cation，gains some experiences，in satisfies the regulation
15、s standard under the premise，the steel bar makes the antiradar earth downlead using the column，makes the equipotential earth in the workshop，the effect is very good，may supply the promotion to apply this aspect the technology Key words：steel structure；building antiradar earth；equipotential joint 32
