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近几年，轻钢结构建筑物因造型美观大方、建设周期短且工程造价低等优点，所以被广泛应用于各类工业厂房、仓库、体育馆等场所。同时，金属板屋面容易遭受雷击，其防雷设计与普通砖混结构、框架结构建筑物的防雷设计存在不同。结合一钢结构车间的防雷设计，对金属屋面防雷设计的相关问题进行粗浅探讨，以便为以后有效解决金属屋面的防雷问题提供参考。

工程概况

河南有一个钢结构厂房，其熔铸车间主要承担加工铝线杆及铝锭产品的任务。整个建筑运用的是轻钢结构，该建筑的实际形状为长方形，长度是 182 米，宽度是 93 米，高度是 18.5 米（从地坪到屋顶通风器底部）。按郑州的雷暴日来计算，《工业与民用配电设计手册》（第二版）表 16 - 32 显示年平均雷暴日为 22.0d/a 。因为该车间处在厂区内，周边存在很多建筑群，并非孤立建筑，所以按照一般建筑进行计算，校正系数取 1 。

建筑物防雷等级的确定

根据 GB50057 - 94 中的附 1.2 ，来计算年雷击大地的平均密度，且是依据已知条件进行计算。

Ng =0.024Td1.3

=0.024×221.3

=1.334次/（km2.a）

根据 GB50057-94 中的附 1.4 式，能够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 表示建筑物所处地区雷击大地的年平均密度，单位是次/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）；

根据 GB50057-94 第 2.0.4 条的第三条，预计雷击次数为 0.3 次/a 且大于等于 N 同时 N 又大于等于 0.06 次/a，所以按照第三类防雷进行设置。

接闪器

对于采用轻钢结构的建筑物来说钢结构厂房 河南，使用避雷针会显得很笨重，并且与整个建筑的外观不相协调。而若采用金属屋面作为接闪器，就需要满足《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94,2000 版）第 4.1.4 条所给出的四个要求。

规范要求，当金属板下面无易燃物品时，其厚度需不小于 0.5mm。本车间主厂房的围护结构（屋面）采用热浸镀铝锌钢板，其基板厚度为 0.53mm（包含镀铝锌层）。在屋面板下方加设了 75mm 厚的玻璃棉垫，并用铝箔进行包裹。同时，还用φ1.5 的不锈钢钢丝网层托在檩条的上缘部位。玻璃丝棉属于 A 级建筑材料。它的导热系数小，具有阻燃性，无毒且化学性能稳定，完全能够满足规范中不易燃烧的要求。同时，据土建专业介绍，在轻钢结构建筑物的围护系统连接方式施工中，采用的是咬合与搭接的方式，搭接长度至少要达到一个波峰或波谷。如果建筑物长度超过 100m，这种连接方式是完全满足规范要求的。

综上所述，在该工程里，屋顶轻钢结构的金属面板能够作为接闪器。这样做不仅美观，而且工程造价有所降低，安装起来较为方便，同时也不会对整个建筑物的效果产生影响。做好金属板屋面防雷系统的设计，首先要选择好防雷形式，接着要选用一个好的接闪器，同时还要做好引下线及接地工作。

引下线

轻钢结构建筑物的彩色压型板种类繁多，有单板和复合型板之分，本车间选用的是复合板。在施工过程中，我们要求土建专业与电气专业相互配合，以确保屋顶的金属压型板、屋架、檩条能够与钢柱实现可靠连接，所以在施工中都利用钢柱作为引下线。建筑物的消防梯、钢柱等金属构建适合作为引下线。

接地装置

目前在设计方面，我们常常会借助基础钢筋当作自然接地体。我们会用 40X4 的镀锌扁钢把这些基础钢筋联通起来，并且实施总的等电位联结。而在这次的设计中，我们并没有强制规定必须使用 40X4 的镀锌扁钢，而是利用钢柱间的条形基础与钢柱独立基础进行可靠焊接，以此形成电气通路。轻钢结构的建筑物在进行钢柱独立基础施工时，需要土建预埋地脚螺栓。当钢柱就位时，能够将地脚螺栓、螺母与钢柱连接在一起。需要注意的是，地脚螺栓和钢柱基础钢筋在地下是相互不相连的。电气设计人员要求土建专业在设计说明中注明，施工时需用不小于φ10 的钢筋或圆钢，将基础钢筋与接地螺栓进行可靠焊接，并且要在焊接处做防腐处理，其目的是为了接地。如此一来，能够从屋顶经由钢柱，一直到基础形成可靠的连接，从而保证雷电流拥有完整的泄放通道。

此外，要在室外的适当位置预留接地连接板。这样做是为了防止在施工过程中，当接地电阻达不到要求时，能够方便施工单位连接人工接地装置以及测试接地电阻。

结束语

金属屋面建筑物的防雷是一项较难处理的工程。在这类建筑中，若其屋面夹芯板（或压型钢板）的厚度达到 0.5mm，那么轻钢结构建筑物的屋面夹芯板（或压型钢板）可作为接闪器。同时，可以利用钢柱做引下线，以基础钢筋作为自然接地体，并通过镀锌扁钢或地圈梁进行可靠联结，还需做等电位连接。

钢结构防雷知识问答

问：以型钢作为防雷引下线，且型钢处于裸露状态。若建筑物遭遇落雷，雷电流是否会对周围的设备或人进行反击并造成伤害呢？又该如何避免这种情况呢？

利用型钢当作防雷引下线，雷电流经引下线时，其周边会产生运动变化的磁场，这种磁场必然会污染附近的电子设备，并且会在周边的导电体上感应出不同的电位。如果室内人员在同一时间触摸具有很高电位差的导电体，就会引发人身安全事故。

解决方法：

人身安全方面：在人能够触及的所有与大地有直接或间接联系的金属导电体上，直接进行以消除电位差为目的的等电位电气连接，这样能最大程度地保护人身安全。

依据 GB50057 国家标准对设备实施 SPD 保护，同时依据 GB50343 等国家标准对微电子设备实施 SPD 保护。

雷电反击现象的概念：雷电袭击接闪器（包括各种型钢），引下线把雷电高电压转变为电流形式并泄放到大地，在大地是以电荷形式出现在建筑物主接地系统上。现代物理学基本奠基标定值表明大地可平衡出 50 万库伦负电荷，是零电位体。地下电荷打破了大地电位系统平衡点，然而土壤具有电阻、电容等诸多参数，不可能立即出现相反等量电荷来中和，这需要一定时间。此时雷电流产生的电荷大多以电压形式表现在建筑物附近地面上。在建筑物附近地下，有暖气管、煤气管、自来水管、设备接地线、中型点接地等与建筑物内部有联系的导电体，这些导电体在地下有一定距离。由于地表电位较高，最高电位点在主接地极附近，距离差产生电位差，此电位差会反击到建筑物内，从而造成事故，这就是雷电高压反击现象。

假设 1：反击时，若某人左手触摸自来水管道，同时右手触摸电子设备外壳，当电位差超过一定的安全限度时，就会出现人身安全事故。

假设 2：若电子设备外壳独立接地，那么电子设备中线接地与外壳接地在地下存在接地距离时，此反击电位差会与火线 220/380 产生电位差。倘若电位差较大，就会烧毁设备。

钢结构建筑中，若利用裸露的型钢当作引下线且已做全面等电位，然而在落雷时，那强大的雷电流，是否会将周围的空气击穿呢？是否会对引下线附近或者接触引下线的人造成伤害呢？这个问题我一直都很担忧。

落雷时，强大的雷电流能够沿着引下线向大地传送电位。需知引下线存在电感，该电感在一定情况下可阻拦雷电流正常下泄，进而寄存电位。当此电位达到一定大小时，会与某个小电位之间产生足够能量，击穿一定距离的空气或其他介质，从而发生放电现象。有标准称也会发生侧闪现象。

一定要计算一下引下线电感。还有一种现象，引下线上有快速运动的雷电流时，必然会产生运动磁场。这个运动磁场提供了能够切割磁力线从而产生过电压的基本条件。通过切割磁力线产生的过电压，能够击穿空气、击穿电器介质（包括半导体介质）、击穿一切可以提供电位差的直接或间接导电体（包括半导体），进而影响我们的工作和生活。湖南某村庄的某居民在室内，其灯泡电源线上具备了雷电电磁脉冲感应过电压，此过电压击穿了空气，在人与头顶之间形成了通路（回路），从而导致该居民死亡。引下线附近或接触引下线的人会造成伤害，原因在于人体的某两个部分是否会产生电位差，而这个电位差是导致其致命的要素。例如，我们一只手触摸引下线，同时另一只手触摸暖气管，若暖气管接地点假设远离建筑物主地网，那么距离差就会产生电位差。当这个电位差达到一定数值时，就能够造成人员伤亡。不要仅仅考虑人身安全电压，还需要考虑人身安全电流。不知道我的建议是否对你有帮助。

可以得出这样的结论吗？空旷地区有大面积厂房，其尺寸为 50 米乘 80 米钢结构厂房 河南，屋面是铁皮，用裸型钢作柱子并且兼作防雷引下线，这样做是相当危险的吗？

非常危险，你要考虑跨步电压呀！要从整体去考虑，要根据不同的地方情况来学习和利用标准，不能只单一地考虑费用，人命可是至关重要的啊！

问：还想请教一个问题。因为落雷时距离引下线越近的地方感应磁场就越大，所以通信设备是否应尽量避开引下线？消防主机是否应尽量避开引下线？配电箱是否应尽量避开引下线？

如果你具备相应条件，那一定要远离。倘若处于一个半径为 83 米、10/350 - 100KA（好像是 200KA 记不清了）且裸露的条件下，能够达到 2.4GS 的干扰电磁脉冲强度。而 2.4GS 这种强度足以让没有保护的微电子设备遭受永久性损坏。

我正在进行一个钢结构厂房的施工。目前设计单位未考虑防雷事宜，所以我需要重新考虑补救措施。这个钢结构厂房高 35 米，长宽分别是 9 米和 17 米，整体为全钢结构。其屋面及墙壁采用 0.5mm 的双层彩钢瓦覆盖，且中间夹有不可燃的保温棉，属于三类防雷结构。我准备采取的措施如下：

所有钢柱基础已被混凝土覆盖，无法检查其钢筋捆扎与焊接质量。因此，我用 40*4mm 的镀锌扁钢将所有钢柱的最下端（靠近基础部位）连接起来，并且与全厂接地网相连。

考虑到屋面彩钢瓦作为接闪器存在操作难度和可靠性问题，我将在屋顶安装一条避雷带。这条避雷带由 10mm 的圆钢制成，环绕屋顶四周。圆钢与钢柱进行焊接。

3.利用钢柱作引下线。请问我还该怎样完善其防雷措施？

补救是可行的，但需要进行多点接地焊接。如果有条件，还可以在上端进行电气连接，这样会更安全！在裸露的地方测量地阻，原则上各个地方的地阻相等就可以，但这只是一种补救措施！

屋面彩钢瓦应当与钢珠进行多处电气连接，并且多块金属瓦之间也需要进行电气连接，以避免电弧的产生。

接地电阻需小于 4 欧姆，并且所有钢梁和钢柱的接地电阻都要处处相等，主接地系统要按照 GB50057 的要求来进行。

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