金屬屋面建筑物防雷設計探討

趙靜

(陜西省建筑設計研究院710003西安)

    由于彩色壓型板等新型建筑材料具有使用靈活、安裝方便、造價低廉、美觀實用等優點因而被廣泛地應用于各類工業廠房、倉庫、體育場、展覽管等建筑工程的屋面建設中。但隨之而來金屬屋面及建筑物的安全性如何保證已是當今一個重要問題。這類金屬屋面建筑物的防雷工程設計與一般混凝土屋面的建筑物有所不同，現就此問題做簡單的分析和探討。

1、首先確定建筑物是否需要設防及其防雷類別

    根據國家標準《建筑物防雷設計規范》 (GB50057—94 2000年版)(以下簡稱《規范》)第2.0.3條，第2.0.4條的各款，確定該建筑物是否需要設防及其防雷類別。通常，對于一般性的工業與民用建筑物，需要計算其年預計雷擊次數N，根據《規范》附錄一可以知道，N值的大小取決于建筑物所處的地域氣象、地理位置，以及建筑物的結構形式和外型尺寸等因素。在進行這類建筑物的防雷設計前，首先的一點，就是計算出年預計雷擊次數N，并通過N值確定是否需要設防及其防雷類別。

2、金屬屋面建筑物接閃器的確定

    《規范》規定：“除第一類防雷建筑物外(第一類防雷建筑物要采用獨立避雷針)，金屬屋面的建筑物宜利用其屋面作為接閃器，并應符合下列要求：(1)金屬板之間采用搭接時，其搭接長度不應小于l00mm。(2)金屬板下面無易燃物品時，板厚不應小于0.5mm。(3)金屬板下面有易燃物品時，其厚度鐵板不應小于4mm，銅板不應小于5mm，鋁板不應小于7mm。(4)金屬板不得有絕緣被覆層(薄的油漆保護層或0.5mm厚的瀝青層或lmm厚的聚氯乙烯層均不屬于絕緣被覆層)。”

    2.1利用金屬屋面作為接閃器

    當金屬屋面符合上述第l、2、4款時，宜利用金屬屋面作為接閃器。這樣做，可省去架設避雷帶的麻煩，減少投資，同時還可保持建筑物外型美觀，但不能避免金屬屋面被雷擊穿孔的可能性。因此，筆者認為，設計人員可根據建筑物的重要性來選擇是否需要增設避雷帶。通常，一般的工業與民用建筑可不考慮增設避雷帶。因為，根據彩色壓型鋼板的結構特點，其被雷擊穿孔的部分都是其面層，面層下還有以防火阻燃材料如聚苯乙烯泡沫做的芯層，以及以彩色鋼板材料做的底層。因此，屋面被擊穿后，并不會立即出現漏雨現象，一般可通過定期維修來解決此類問題。

    當金屬屋面符合上述第l、3、4款時，也宜利用金屬屋面作為接閃器。其優點同上，同時由于金屬板較厚，它能避免被雷擊穿孔。

    2.2在金屬屋面上架設避雷網作為接閃器

    當金屬屋面不符合上述四款時，則需要在金屬屋面上架設避雷網作為接閃器。根據國家標準圖集《建筑物防雷設施》(99D501-1)的相關內容，常規的混凝土屋面建筑物架設避雷網的網架高度通常為0.1m。但是，如果按此防雷要求簡單地在金屬屋面上架設避雷網，其減少屋面被雷擊的幾率將不顯著。因為，金屬屋面與避雷網具有相同的接閃效果，當發生雷擊時，常規架設的避雷網并不能完全保護金屬屋面建筑物。因此，金屬屋面的避雷網必須按滾球法來確定網架的高度和網格尺寸。當避雷網網格取同類防雷等級所規定的最大尺寸時，網架高度將大于常規避雷網架設的高度0.1m；反之，當網架高度為0.1m時，避雷網網格尺寸要小于同類防雷等級所規定的最大尺寸。

3、金屬屋面建筑物防雷設計的其它因素

    建筑物的防雷設計除了接閃外，還包括分流、均壓、屏蔽、接地和布線這五項主要因素。在進行設計時，各種因素均不可忽略。金屬屋面的防雷設計還有以下三點需要特別提及的。

    3.1接地網的設置

    通常，采用金屬屋面的建筑，如大面積的單層廠房，它的每根柱子的基礎是獨立的，在地中互不連接。當利用柱內鋼筋作為引下線(或利用鋼柱作為引下線)，基礎用作接地體時，應盡量在建筑物周邊做周圈式接地帶，使之與柱內鋼筋(鋼柱)焊接，形成完整的接地裝置。但由于這樣的接地環尺寸較大，室內地電位分布可能較陡，還應該加敷均壓接地網，以此來減小接觸電壓和跨步電壓。

    3.2引下線的設置

    當建筑物為鋼結構時，其鋼柱將被作為引下線。若這些柱子沒有采取任何保護措施，將有可能引起接觸電壓的危險。因此，應在鋼柱上噴涂一層絕緣防腐層，或用木板把鋼柱包起來。

    3.3避雷網的施工注意事項

    在金屬屋面架設避雷網，其做法可參照國家標準圖集《建筑物防雷設施》(99D501-1)的相關頁次。不同的是避雷網支架必須與屋面板下的鋼屋架牢固焊接。其與金屬屋面板的連接處，應做防水處理，通常可使用瀝青或其它膠合劑將整個交接處完全包裹。

4、結束語

    金屬屋面建筑物的防雷設計與一般混凝土屋面建筑物的防雷設計的不同之處，主要在于其接閃器的設置。而接閃器的正確設置將能全面地保護建筑物的屋面不受雷害的侵襲，采用滾球法是設置該避雷網的正確方法。

    建筑物防雷是一項綜合工程，設計時必須結合建筑物的性質和結構特點，嚴格執行國家規范，全面考慮接閃、分流、均壓、屏蔽、接地和布線六項主要因素，才能使設計工作更加完善，才能保證建筑物的安全，使人身、設備有可靠的安全保證。

參考文獻：

[1]國家標準《建筑物防雷設計規范}(GB50057—942000年版)

[2]王時煦馬宏達《建筑物防雷及其運行經驗》建筑電氣1994

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網絡：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)