尹自林
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摘要：近年来，建筑工程的不断增多，钢结构也在不断进步，然而人们对屋面避雷设计也有所关注。因此，柔性屋面作为一种新型的屋面系统，在防雷设计中，设计人员与施工人员需充分考虑该系统自身特性，做到防雷设计与施工的安全可靠性、技术先进性、经济合理性。
关键词：钢结构;建筑柔性;屋面体系;避雷设计;施工
引言
钢结构建筑色彩多样，大方美观，隔热隔声阻燃，耐大气腐蚀，工程造价低，建设周期短，空间利用率高，因而得到了尤为广泛的应用。正是因为独特的钢结构建筑体系，在很大程度上使得钢结构厂房的防雷设计与普通框架结构、砖混结构的建筑物防雷设计有着一系列明显的差别，再加上不同的厂房有着不尽相同的使用性质，甚至许多厂房还有着爆炸和火灾等危险因素的存在，所以，在钢结构厂房的防雷设计当中，应当切实的按照其特点，采取科学有效的防雷措施。
1钢结构建筑防雷
钢结构厂房普遍应用于各行各业，尤其是涉及到化工企业的钢结构厂房，防雷显得十分重要，一方面其设计施工决定着化工厂房的安全，另一方面也影响着工程造价和日后维护。钢结构厂房建设大量采用钢结构，接闪装置、电气设备等电位连接、线路屏蔽措施及接地装置等防雷措施至关重要。钢结构自身是否具备接闪能力，设计施工时应参照GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》第5.2.7条规定，除第一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器，而柔性屋面需在屋面上加装避雷设施。
2防雷等级分类
确定一个建筑的防雷等级是做防雷设计的首要问题，设计者应综合考虑建筑物的地区差异、气候条件、建筑物的重要程度及爆炸危险环境、雷击所造成的破坏程度等因素，结合预计雷击次数计算进行综合确定。在《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000版）及《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中均对防雷分类做了明确规定。民用建筑分为二类及三类防雷建筑物两个等级，随着社会发展进步，常见的高层民用建筑多为二类防雷建筑物。
3柔性屋面避雷设计与施工
3.1引下线
引下线的作用是将雷电流导入接地极，规范要求暗敷时圆钢直径不应小于10mm，扁钢截面不应小于80mm2。圆钢直径、扁钢截面越大，其效果越好。同时引下线越多，每根引下线通过的雷电流越小，其感应范围、对电子设备等的影响就越小，增加引下线的数量也有利于提高屏蔽效果，因此在设计时除满足规范引下线间距的要求外，适当增加引下线的数量对设备的防护是十分有利的。钢结构建筑从结构的特点看，无论是钢柱与钢梁或是钢梁与钢梁间均已形成天然的电气通路，在作为引下线的截面积、泄雷电流效果、屏蔽作用、雷电流对附近金属物或者线路的反击保护、建筑物的等电位、施工难度等各方面，利用结构钢柱做引下线优点都是巨大的。对于钢结构建筑物，按照柱距选择适当的钢柱与屋面接闪器电气连接后，我们只要将所有钢柱下端均与接地装置做连接后，可以说所有的钢柱都成为了引下线。规范第4.2.5条规定中，当利用钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地体时，可不设断接卡。
3.2避雷支座
（1）混凝土预制支座。混凝土预制支座耐久性和稳定性较好，但预制周期较长，增加屋面荷载相对较多。（2）塑料预制支座。塑料预制支座造价较便宜且施工方便，但支座抗老化性能、稳定性能较差。（3）金属避雷预制件。金属避雷支架是为单层屋面所设计的专用引线支架，采用铝合金金属材质与卷材结合，安装于TPO/PVC防水层表面，是一种无穿孔卡扣式快捷安装方法。（1）金属避雷支架优点。①不增加节点，不破坏防水，不增加屋面荷载，圆钢、扁钢均可安装。②一体成型服贴，分散节点处集中应力，避免防水卷材被反复拉扯，有效延长细部节点防水使用寿命。③稳固性好，承重能力强，侧向抗拉能力强，抗风负压能力强。④金属底座法兰与防水卷材无缝焊接，焊接强度是卷材接缝剥离强度的8.3倍。⑤安装便捷，快速。（2）金属避雷支架安装方法。①安装前清理防水卷材表面，根据需求放置，保证支架的朝向，顶端避雷引线与所放的线保持平行。②避雷支架防水卷材与屋面防水卷材通过热风焊接满焊。③保证同一直线的避雷引线没有弯曲折痕，安装固定卡扣。
3.3接地装置
钢结构建筑常见的结构基础形式有桩基，条基、筏板、独立基础、箱型基础等形式。在做接地设计时，我们一般选择基础内的钢筋网做自然接地体，并采用40*4镀锌扁钢连接成闭合环形接地体或接地网。当采用人工接地体时，圆钢直径不应小于10，扁钢不应小于25*4，由于人工接地体敷设在混凝土基础内具有不易受机械损坏、抗腐蚀性强、导电性能高等优点，建议人工接地体尽量敷设在结构条基等混凝土基础内。钢柱与基础间的连接常见的有杯口型、外包式、平板式等，同结构专业沟通后发现，无论哪种方式结构专业设计时考虑钢柱施工方便移动，均希望钢柱与基础钢筋网避免接触，也就是钢柱与基础钢筋网并不能形成要求的电气通路，这与电气设计时所期望的相背离，因此在做接地设计时，我们要特别要求其钢柱与接地网之间的电气贯通。
3.4设置避雷带及避雷针
接闪器的设置一般为建筑物易受雷击部位设置避雷带及避雷针，并根据建筑物的防雷等级在建筑物屋面形成规定的避雷网格，除利用混凝土构件内的钢筋做接闪器外，常用的圆钢及扁钢避雷带、避雷针均应热镀锌，建筑中为了建筑物美观有时设置暗装避雷措施，此时应适当加大避雷带的截面。
3.5接闪网格
（1）接闪网格布置间距建筑屋顶避雷网格的间距应按设计规定（GB50057—2010《建筑物防雷设计规范》）进行设计及施工。（2）建筑避雷网的施工技术要求（1）建筑屋面上的避雷带一般为明敷，避雷带一般采用热镀锌圆钢或扁钢。（2）避雷带之间的连接应采用搭接焊接。（3）避雷带的搭接长度应符合规定：①扁钢之间搭接，搭接长度为扁钢宽度的2倍；②圆钢之间搭接：搭接长度为圆钢直径的6倍，三面施焊；③圆钢与扁钢搭接：搭接长度为圆钢直径的6倍，双面施焊。
3.6防侧击雷
高度超出规定的不同等级防雷建筑物尚应参照《建筑物防雷设计规范》采取防侧击和等电位的保护措施，前面说到钢结构建筑梁柱间均连成一体的优点，因此笔者认为常见的二类及以下防雷建筑设计时，只需要求超出高度要求的外墙栏杆、门窗等金属物与本层的钢梁等连接，垂直的金属管道及金属物顶端和底端与防雷装置连接即能满足要求。此外防雷电波侵入及防电磁干扰的防护措施，规范中均有明确规定，文中不再表述。综上，在钢结构防雷设计时，应充分利用钢结构自身的优势，力求将防雷做到简单化、最优化。同时，应与结构专业及时沟通，全面了解，从结构形式出发选择合理的设计方案，切不可想当然。
结语
随着柔性屋面系统的不断发展，系统的安全性及可靠性越来越受到业主、设计师、施工方等相关方的关注。避雷设计是保障柔性屋面系统安全不可或缺的一部分，其设计与施工应做到规范、合理。同时，柔性屋面避雷系统正在不断完善与发展，出现了一些新型且优异的避雷构配件。因此，柔性屋面避雷设计与施工应满足国标要求，结合项目具体情况，不断创新设计、革新施工工艺，最终做到防雷设计与施工的安全可靠性、技术先进性、经济合理性。
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