基于火车装车站钢结构建筑物的防雷 接地系统设计研究

王征

摘要：钢结构建筑物以其重量轻、工业化生产方便以及造价低等优点广泛使用于各种建筑物中，由于钢结构建筑物所独有的建筑体系、框架结构等使其防雷接地系统与施工间存在很大差异，本文主要研究基于火车装车站钢结构建筑物的防雷接地系统，希望能为相关人员带来一些帮助。

关键词：钢结构；防雷；接地线；

中图分类号：U24文献标识码：A文章编号：1674-3520（2014）-06-00246-01我国交通行业发展迅速，很多技术先进以及跨度大的火车站正在建设，火车装车站采用钢结构涉及吊装等技术，高达几十米，依照我国防雷方面的规定，需设置一定的防雷接地措施，本文主要研究基于火车转车站钢结构建筑物的防雷接地系统的设计。

一、钢结构建筑物特点

钢结构外围护墙下的结构主要分为外围护墙体和基础部分，钢结构建筑物的基础分为钢筋混凝土条形基础和钢筋混凝土独立基础，一般钢筋混凝土独立基础适合使用在地形较好的产地，钢筋混凝土条形基础则使用在地质较差的产地，对于地质条件比较差的地方，通常需进行预处理埋地脚螺栓。

钢结构建筑物所有材料不能进行现场钻孔和焊接，需采用预制构件，建筑物的主钢架材料为更好地发挥钢材的力学性能，通常为焊接型钢或热轨型钢，连接方式可采取自攻螺栓和沿墙檩条连接，压型钢板基材通常是彩色涂层钢或者是镀锌钢，这些钢材经辊压冷弯成型后用作维护钢材，维护结构普遍使用金属屋面板，连接方式主要是咬合连接或搭接连接。

二、基于火车装车站钢结构建筑物的防雷接地系统的设计

钢结构防雷接地措施主要采取接闪器、引下线及接地装置等。

（一）接闪器的设计：防雷系统设计包括建筑物外部接闪功能、接地效果、内部各种线路的设计、引下线的分流效果以及建筑物内部的均衡电位等，由于金属屋面易受雷击，根据建筑物建筑特点，钢材屋面较薄，避雷针并不适合使用，针对我国防雷设计准则，依照金属板下面物品的易燃情况，对金属板厚度作了明确规定，若是金属板下方存在易燃物品，金属板厚度需超过0.5mm。金属屋面建筑物依照我国的规定在连接接闪器时，必须保证金属器材间的连接厚度超过100mm，金属绝缘层没被覆盖。

从结构角度出发，屋面板的厚度要考虑到风荷载、雪荷载以及擦距三个因素，针对不同地域特点，屋面板的厚度要求也不尽相同，若设计本身不符合要求，需依照国家规定设置避雷带，对于钢结构建筑物底面板超过0.5mm的可直接把屋面夹芯板作为接闪器。

（二）引下线的设计：防雷装置引下线要求具有足够的机械强度、热稳定性和耐腐蚀度等，所选材料通常为圆钢或者扁钢，钢绞线作为引下线要求截面积大于25mm2，引下线的铺设完全依照钢结构建筑物的外墙，遵守最短路径原则。火车装车站钢建筑物不需采取暗设，钢结构建筑物的消防梯就可作为引下线之用，但必须保证或所有金属构件之间形成电气通路，一般这点在建设钢结构建筑物时，主钢架、次构件以及维护结构等已进行了可靠连接。

钢结构建筑物本身具有可靠的基地装置，因此引下线可采用钢柱，针对引下线的防护措施，本文认为不需采取，钢柱本身并不易受到机械破坏，另外砖墙等对人体也具有防护功能，钢柱本身的绝缘涂层具有防护作用，因此把钢柱作为引下线并不需采取防护装置。对于易受到机械磨损的部位为减少雷电发生时产生的阻抗，需把钢管与引下线连接在一起，金属屋顶的引下线要求超过两根，引下线之间的距离小于30m，引下线在遭到腐蚀后需及时更换。

（三）接地装置的设计：防雷装置最重要组成部分是接地装置，通过接地装置向大地放电流，标准接地装置采用的方法是金属型材的铺设或者垂直铺设，若当地本身地质腐蚀性较强，可以采取镀锌或加大接地面积的方法，也可选择分金属导体的地级如石墨、硅酸盐等。在建筑物中最合理的接地装置的设定时建筑物的基础钢筋。防雷接地装置的材料可以采用角钢、钢管、扁钢等，不同材料的钢材需要采取不同截面积的接地装置。

防雷接地装置分为垂直铺设和水平铺设两种类型，通常情况下，垂直铺设的接地体选用直径40mm钢管，长度超过2.5m，可采用成排铺设，也可采用环形铺设。为防止跨步电压伤人事件，接地装置的设置需距离建筑物出入口3m以外，同时人行道还需采取安全措施。以上均是人工接地体，对于钢结构建筑物而言，最好的防雷装置的接地体为自身金属导体。在现行设计的钢结构建筑物中，接地体通常是指基础钢筋，采用宽40mm厚4mm的镀锌扁钢与基础钢筋连接在一起，并采取等电位联结，就能达到防雷作用。

（四）其他防雷措施：为防止建筑物遭受感应雷破坏，通常还需采取避雷器保护，除以上几点措施外还可采取其他防雷设计，如为防止建筑物内产生静电感应高压，建筑物的所有金属设备、金属管道以及金属屋顶等都采取接地设计。为防止出现电磁感应现象，在钢机构建筑物的平行管道的距离小于0.1m的情况下，金属线需要每隔20~30m连接，若是交叉的钢管线小于0.1m，也需采取金属线连接，接地电阻要求小于10Ω。为保护钢结构建筑物内的电气设备不受感应雷损害，需采取被雷器，避雷器有阀式避雷器、管型避雷器以及金属氧化物避雷器，对于钢结构建筑物而言，通常采取阀式避雷器。

三、结束语

本文简单分析了钢结构建筑物的特点，重点分析基于火车装车站钢结构建筑物的防雷接地系统的设计。钢结构建筑物本身结构以及基础结构均能作为防雷措施，但若是建筑物的施工难以达到防雷要求，如屋面夹芯板或者是压型钢板小于0.5mm，还需采取其他的接地装置如采取钢柱作为引下线等。

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