[摘 要]鋼結(jié)構(gòu)廠房主體為金屬構(gòu)架，若設(shè)計得當(dāng)，自身就具備防雷能力，但是由于設(shè)計和施工過程中沒有同步，故整體防雷性能較差，后期設(shè)計及維護工作量大，本文結(jié)合《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-2010等相關(guān)規(guī)范要求及相關(guān)文獻內(nèi)容，探討鋼結(jié)構(gòu)廠房建設(shè)中如何提高鋼結(jié)構(gòu)建筑物的防雷性能和電氣安全性能，做到節(jié)約資金、維護簡便。
[關(guān)鍵詞]鋼結(jié)構(gòu)；防雷設(shè)計；接閃裝置；屏蔽；接地
中圖分類號：TU3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）47-0155-01
一、鋼結(jié)構(gòu)建筑物防雷的重大意義及特點
雷災(zāi)涉及范圍與以往有極大的不同，可以從受災(zāi)領(lǐng)域、時空范圍、損失范圍分別概括：
1.1受災(zāi)領(lǐng)域從電力、建筑擴展到幾乎所有行業(yè)，尤其是高新技術(shù)領(lǐng)域，如航天、航空、國防郵電通信、計算機、電子工業(yè)、石油化工、金融證券等；
1.2從過去簡單閃電直擊和過電壓沿線傳輸變?yōu)殚W電電磁感應(yīng)入侵到任何角落，因而防雷工程已從重點防直擊雷和感應(yīng)雷轉(zhuǎn)變?yōu)橐苑览纂婋姶琶}沖（LEMP）為重點；
1.3雷災(zāi)的經(jīng)濟損失和危害程度從人身安全和設(shè)備損壞增加經(jīng)濟損失、文化損失和環(huán)境污染等，其影響進一步擴大。
雷電的本身并沒有變，而是科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得人類社會的生產(chǎn)生活狀況在改變。微電子技術(shù)的應(yīng)用滲透到各種生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，微電子器件極端靈敏，這一特點很容易受到無孔不入的LEMP的影響，造成微電子設(shè)備的失控或者損壞。由于現(xiàn)代工業(yè)建筑都大規(guī)模采用電子自動化設(shè)備，均為精密儀器控制的生產(chǎn)、管理設(shè)備，雷災(zāi)的主要對象已集中在微電子器件設(shè)備上，鋼結(jié)構(gòu)廠房在防雷措施應(yīng)與廠房同步建設(shè)，投產(chǎn)前應(yīng)完善所有防雷措施。
二、鋼結(jié)構(gòu)廠房防雷概況
鋼結(jié)構(gòu)的廠房主要的承重構(gòu)件是由鋼材組成的，包括鋼柱子，鋼梁，鋼結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，鋼屋架，鋼屋蓋等構(gòu)造。鋼結(jié)構(gòu)廠房普遍運用于各行各業(yè)，尤其是涉及到化工企業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)廠房，防雷顯得十分重要，一方面其施工質(zhì)量決定著化工廠房的安全，能有效預(yù)防雷電災(zāi)害對生產(chǎn)設(shè)備和人身觸電事故的發(fā)生，另一方面也影響著工程造價和日后維護量�；て髽I(yè)廠房建設(shè)大量采用鋼結(jié)構(gòu)建筑物，接閃裝置、電氣設(shè)備等電位連接、線路屏蔽措施及接地裝置等防雷措施日趨重要。
三、鋼結(jié)構(gòu)廠房防雷技術(shù)要點
3.1 接閃器設(shè)計
鋼結(jié)構(gòu)自身是否具備接閃能力，設(shè)計施工時應(yīng)參照GB50057-2010第5.2.7條規(guī)定，除第一類防雷建筑物外，金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器，并應(yīng)符合下列規(guī)定：
（1）板間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通，可采用銅鋅合金焊、熔焊、卷邊壓接、縫接、螺釘或螺栓連接；
（2）金屬板下面無易燃物品時，鉛板的厚度不應(yīng)小于2mm，不銹鋼、熱鍍鋅鋼、鈦和銅板的厚度不應(yīng)小于0.5mm，鋁板的厚度不應(yīng)小于0.65mm，鋅板的厚度不應(yīng)小于0.7mm；
�。�3）金屬板下面有易燃物品時，不銹鋼、熱鍍鋅鋼和鈦板的厚度不應(yīng)小于4mm，銅板的厚度不應(yīng)小于5mm，鋁板的厚度不應(yīng)小于7mm。
鋼結(jié)構(gòu)廠房普遍應(yīng)用于化工企業(yè)廠房，因此經(jīng)常會儲存或生產(chǎn)油漆、瀝青涂料、天那水、液氯等易燃易爆物品，化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房往往選擇彩鋼瓦，彩鋼瓦為帶涂層鋼板，雖然建造時有著各種優(yōu)勢，但是其厚度僅0.3mm―1.0mm，架設(shè)于屋面時，其厚度無法達到規(guī)范的接閃要求，此時應(yīng)在鋼結(jié)構(gòu)屋面邊沿敷設(shè)接閃帶或明敷接閃網(wǎng)格進行保護，陽角處設(shè)置接閃短桿進行保護，并利用其金屬構(gòu)架做暗敷網(wǎng)格、均壓環(huán)和引下線，接閃桿采用大于等于φ12mm熱鍍鋅圓鋼，接閃帶采用大于等于φ10mm熱鍍鋅圓鋼或熱鍍鋅扁鋼，扁鋼截面積不小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm。若廠房天面采用鋼管或U型鋼做天面欄桿裝飾，則對金屬欄桿裝飾做等電位連接處理，將金屬欄桿作為接閃裝置。做法參照防雷施工圖集D501-1～4。
3.2 散流及接地措施
�。�1）鋼結(jié)構(gòu)廠房的原理和古典電學(xué)中法拉第籠的原理一樣，可以形成防雷金屬導(dǎo)電體網(wǎng)絡(luò)。連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體稱為引下線。雷擊時引下線上有很大的雷電流流過，會對附近接地的設(shè)備、金屬管道、電源線等產(chǎn)生反擊或旁側(cè)閃擊。為了減少和避免這種反擊，現(xiàn)代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下線，柱鋼筋與圈梁的鋼筋，都是連接在一起的和接地網(wǎng)絡(luò)形成一個整體的"法拉第"籠，均處于等電位狀態(tài)，雷電流會很快被分散掉，可以避免發(fā)擊和旁側(cè)閃擊的現(xiàn)象發(fā)生。所以鋼結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)最大可能利用其金屬柱子或混凝土柱子內(nèi)主鋼筋作為引下線，此時應(yīng)符合GB50057-2010第4.5.6條規(guī)定。
（2）鋼結(jié)構(gòu)廠房普遍采用混凝土樁基礎(chǔ)，自身具有良好的鋼筋接地體，從接閃器、引下線至接地體之間沖擊接地電阻值應(yīng)盡可能小，接閃裝置接閃時，不論雷電流有多大，接地裝置上任何一點對大地的電位差為零，則防雷效果最佳（此時應(yīng)利用其樁基礎(chǔ)及地梁鋼筋作為自然接地體，焊接要求參照防雷施工圖集），當(dāng)自然樁基礎(chǔ)接地電阻值無法達到設(shè)計要求時應(yīng)增設(shè)人工接地體。如果化工企業(yè)鋼結(jié)構(gòu)廠房無自然樁基礎(chǔ)的鋼結(jié)構(gòu)廠房應(yīng)設(shè)置環(huán)形人工接地體，此時應(yīng)符合GB50057-2010表4.3.5的最低要求。
另外，根據(jù)基本計算公式U=IR+L*di/dt 來判斷，IR項對于建筑物內(nèi)某一小范圍中互相連接在一起的金屬物（包括防雷裝置）說來都是一樣的，它們之間的電位差與防雷裝置的接地電阻無關(guān)。此外，考慮到已采取嚴(yán)格的各種金屬物與防雷裝置之間的連接和均壓措施，故不必要求很低的接地電阻。
3.3 內(nèi)部防雷技術(shù)要點
由防雷等電位連接和與外部防雷裝置的間隔距離組成。主要有屏蔽、防閃電感應(yīng)（低壓電源浪涌保護措施、閃電靜電感應(yīng)、閃電電涌侵入防護措施）和等電位連接三部分組成。內(nèi)部防雷設(shè)計涉及面較寬，主要是針對感應(yīng)雷、球雷、傳導(dǎo)雷或因線路上浪涌高電壓所造成電力及信號系統(tǒng)產(chǎn)生過電壓沖擊弱電設(shè)備，總的來說就是防止因雷電造成的各種過電壓引入建筑物內(nèi)部，造成內(nèi)部電氣設(shè)備損壞。雷電過電壓引入的來源主要有：一是直擊雷直接擊中金屬導(dǎo)線，讓高壓雷電以波的形式沿著導(dǎo)線兩邊傳播而引入建筑物內(nèi)部；二是來自雷電電磁脈沖（LEMP），即由于雷雨云對大地放電或雷雨云之間迅速放電形成的靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)，衍生出KV級的雷電流，這種沖擊會沿著電力線路，保護接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內(nèi)或傳播到更大的室內(nèi)范圍，造成大面積的危害。屋內(nèi)各種金屬物體及進出建筑物的各種金屬管線，進行嚴(yán)格的接地，因此，室內(nèi)應(yīng)設(shè)置電氣接地端子，所有接地裝置都必須共用，并進行多處連接，使防雷裝置和鄰近的金屬物體電位相等或降低其間的電位差，在最大限度消除雷電流反擊的可能。
四、結(jié)論
總的來說，鋼結(jié)構(gòu)廠房利用其所有金屬構(gòu)件做防雷及接地裝置具有以下優(yōu)點：安全、可靠、使用期長、最少的維護工作。由于裝置全部或大部分埋設(shè)在建筑和結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)，省去不少專設(shè)裝置的鋼材和人工，而且其使用期可以看作是與建筑物的使用期一樣長，達到一勞永逸的效果，竣工后僅需花費很少的維護工作。作為企業(yè)建設(shè)者來講，無論從施工期間，還是正常使用期間，利用鋼結(jié)構(gòu)做防雷及接地裝置都具有很好的經(jīng)濟效益和社會效益，應(yīng)大力推廣采用。
參考文獻
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