輕型鋼結(jié)構(gòu)由于空間利用率高,建設周期短,工程造價低,建筑物造型美觀大方,色彩多樣,耐大氣腐蝕,隔熱隔聲阻燃,因而得到廣泛的應用,如各類體育館、超市、工業(yè)廠房、倉庫、展覽館、飛機庫、機場等。大型鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)廠房以安裝簡單和回收價值高的優(yōu)點,逐步取代了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)廠房。防雷與接地對于建筑物本身和建筑物內(nèi)部的設備及人身的安全起到非常重要的保護作用,特別是雷電頻繁區(qū),對防直擊雷與雷電波的侵害,防雷與接地更是不可或缺的。
1、接閃裝置
輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物的圍護系統(tǒng)為非燃體,當利用金屬板做接閃器時,厚度不應小于0.5mm即可。針對金屬板下面有無易燃品的不同情況,對金屬板的厚度做了不同的要求,明確規(guī)定“金屬板下面無易燃品時,其厚度不應小于0.5mm”。
設計人員引用標準做法時應注意。避雷帶網(wǎng)格大小應該按規(guī)范的要求和各類建筑物的防雷類別嚴格對應,施工圖紙應當按規(guī)范劃分的標準難確標注。從結(jié)構(gòu)專業(yè)角度出發(fā),屋面板的厚度選擇一般考慮三個因素:第一是風荷載;第二是雪荷載;第三是擦距。所以,不同地域可能所選的屋面板厚度就不一樣,電氣設計人員需要和結(jié)構(gòu)專業(yè)及時溝通,厚度滿足規(guī)范要求時,再考核其他條件。比如在新疆。檁距在1.5m左右時,屋面面板厚度一般為0.6mm,底板厚度一般為0.5mm,是滿足規(guī)范的厚度要求的。
輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物的圍護系統(tǒng)連接方式一般為咬合或者搭接。無論是壓型鋼板還是夾芯板,其外觀都是瓦楞形的。在施工中,采用搭接時的搭接長度至少要達到一個波峰或波谷,超過100mm則完全滿足規(guī)范的要求。
綜上所述,厚度達到0.5mm的輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物的屋面夾芯板(或壓型鋼板)可以作為接閃器。
2、引下線
輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物的主鋼架、次構(gòu)件、圍護系統(tǒng)在施工中已經(jīng)作了可靠的連接,形成了持久的電氣通路。因此,只要設置了可靠的接地裝置,就可以按跨度將鋼柱作為引下線。
第一,不用擔心鋼柱容易受到機械損壞;第二,從輕型鋼結(jié)構(gòu)的建筑體系看,距地有1.2m高的磚墻或者加氣混凝土砌塊,對人身接觸有一定的防護;第三,鋼柱本身做了防腐處理,含絕緣被覆層,也起到一定的防護作用。
3、接地裝置
現(xiàn)行設計中,一般將基礎鋼筋作為自然接地體,用40mmx4mm的鍍鋅扁鋼將其連通,并施行總等電位連接。這樣進行處理,接地電阻很小,一般容易達到設計要求。在設計中應當注意,應在室外合適位置預留接地連接板,當接地電阻值達不到要求時,施工單位可以方便地連接人工接地體和測試接地電阻值,這一點應當在設計圖紙中有所體現(xiàn)。
另外,在設計圖紙中,不能泛泛而談“利用建筑物基礎鋼筋做自然接地體”。前面已經(jīng)提到,輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物在基礎施工時需預埋地腳螺栓,加墊片后才能和鋼柱相連。須知預埋的接地螺栓本身和基礎鋼筋是沒有電氣連接的!所以,土建施工時可用不小于F10鋼筋或圓鋼將基礎鋼筋和接地螺栓可靠焊接。這樣,從接閃器到引下線,再到接地裝置,雷電流才具備完整的泄放通道。這樣做還不夠,還應該用短鋼筋和基礎鋼筋可靠焊接,并引出基礎外,供連接接地環(huán)網(wǎng),方有利于降低自然接地體的接地電阻值和實施有效的等電位連接。這一點對于設置獨立基礎的輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑尤其重要,所以有必要在設計圖紙中交代清楚。
如果忽視了輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物接地裝置的特殊性,即基礎鋼筋和接地螺栓本身并沒有電氣連接這一事實,造成的后果則是整個建筑物沒有可靠的接地網(wǎng)。采取的補救措施是用40mmx4mm的鍍鋅扁鋼做等電位環(huán)網(wǎng),鍍鋅扁鋼過鋼柱時應和柱底腳板下側(cè)可靠焊接,這樣,鍍鋅扁鋼充當了接地極和接地線的雙重角色。除等電位接地環(huán)網(wǎng)沿建筑物外圍敷設一周外,在建筑物內(nèi)還應該按跨度設置均壓網(wǎng)格,不但降低跨步電壓,保護人身安全,而且有利于工業(yè)廠房生產(chǎn)設備就地實施等電位連接,縮短等電位連接線的長度。
4、總結(jié)
以上是對鋼結(jié)構(gòu)建筑物防直擊雷措施的總結(jié),厚度達到0.5mm的輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑物的屋面夾芯板可以作為接閃器,利用鋼柱做引下線,利用基礎鋼筋做自然接地體并通過鍍鋅扁鋼連接成可靠的等電位接地環(huán)網(wǎng)。
因此,從整個保護系統(tǒng)來看,為了起來良好的保護作用,最重要的是基礎的工作,那就是接地裝置的安裝,接地電阻則是檢驗接地裝置安裝良好與否的標準。按照圖紙設計,該廠房是利用鋼筋混凝土樁基礎作為接地體,該樁基頂端設承臺,承臺用承臺梁連接起來,形成以座大型的框架地梁,承臺頂端設置鋼結(jié)構(gòu)柱,承臺與鋼結(jié)構(gòu)柱通過預埋的地腳螺栓相連接,柱與柱之間通過鋼結(jié)構(gòu)梁連接,這樣就構(gòu)成了一個整體的接地通路,要使這條接地通路安全可靠,關鍵就要處理好各個節(jié)點的連接了。
①樁主筋與承臺主筋的連接。由于廠房用的是靜壓樁,因此,在靜壓樁完成靜壓實驗后及承臺鋼筋鋪設前,必須用一根大于Ф12的圓鋼或-40×4mm的鍍鋅扁鋼將靜壓樁的主筋引出,因為,一個大型廠房的承臺一般比較大,如果在承臺鋼筋鋪設后才引出的話,施工的難度就相對大了。必須注意的是各種接地點的搭接長度,因為搭接長度不夠也是造成接地系統(tǒng)不好,接地電阻達不到要求的原因之一。接地系統(tǒng)中,各種材料的搭接原則是:
(1)扁鋼與扁鋼連接,搭接長度不小于2倍的扁鋼寬度,且三面施焊;
(2)圓鋼與圓鋼連接,搭接長度不小于6倍的圓鋼直徑,且雙面施焊;
(3)扁鋼與圓鋼連接,搭接長度不小于圓鋼直徑的6倍,雙面施焊。
②承臺主筋與地梁主筋的連接。利用地梁內(nèi)的兩根主筋,一般是兩根靠外側(cè)的主筋,通長焊接連通。
③承臺主筋與鋼柱底板的連接。有兩種連接的方法:1、通過承臺主筋與預埋的鋼柱地腳螺栓連接,再把地腳螺栓與鋼柱相連接;2、用兩根不小于Ф12的圓鋼或-40×4mm的鍍鋅扁鋼先將承臺主筋引出,鋼柱安裝完成后再將引出部分與鋼柱底板連接。因為前者施工時,對預埋的地腳螺栓的保護難度較大,且鋼柱安裝完后還需對地腳螺栓及螺帽于鋼柱的焊接連通,所以運用更多的還是后者。
④鋼柱與鋼梁的連接。主要是通過高強螺栓的連接,因此,在鋼柱和鋼梁接合之前,必須把接合處上的包括油漆在內(nèi)的不導電的雜質(zhì)清除干凈,以保證鋼柱與鋼梁有良好的電氣通路。
⑤鋼柱與鋼柱的連接。按設計要求,用兩根Ф16的鍍鋅圓鋼把鋼柱與鋼柱相連接,形成一個16×24m的接地網(wǎng)格。該圓鋼埋設深度大于1m,焊接在鋼柱的底板上,焊接長度需滿足規(guī)范的要求,焊接時,先將鋼柱底板需要焊接處的油漆清理干凈,以保證良好的連接。需要注意的是,埋設在泥土內(nèi)的圓鋼必須做好防腐工作。