彩钢板屋面建筑物防雷设计方案探讨.doc

彩钢板屋面建筑物防雷设计方案探讨 建筑工程l 彩钢板屋面建筑物防雷设计方案探讨 王丹王艳丽 大庆油田第五采油厂规划设计研究所 大庆油田第十采油厂电力维修大队运行队 摘要:金属板屋面材料的特殊性,给防雷 设计带来了一定困难.根据雷电形成原理及 其特性,利用各种综合技术,如滚球法等决定 建筑物避雷系统的形式,才能保证建筑物的安 全,使人身及设备有可靠的安全保证. 关键词:彩钢板接闪器 1,前言 随着工业技术的发展,建筑材料也更趋 .丁多元化发展,建筑物金属板屋而越来越普 及,金属薄板代替传统的屋面材料.不仅具有 保温性能好,白重轻,防水性能好的特点,而 且使整个建筑物能起到一定的屏蔽作用,防 止建筑物内的弱电系统受到外部其他信号的 干扰.但金属板屋面容易遭受雷击,因此,防雷 系统的设计比传统屋面的建筑物要求更高.解 决好金属屋面建筑物的雷电防护问题十分重 要,下面就这一问题提出些个人观点. 2雷电原理 雷电是带电的云层,使地面物体被感应 与之相反的电荷,电压高到一定程度时,地面 上突出的物体比较明显地尖端放电,少数带 电云粒子也向地面靠拢,云,地之间形成连续 地,脉冲式地微弱电离导通,为雷电荷开辟了 狭小的电离通道,这一阶段称为先驱放电.接 着是主放电阶段,雷云与大地间所聚集的人 量电荷,发生猛烈的中和,放出能量发出强烈 的闪光和震耳的轰鸣,雷击点有巨大的电流 通过,峰值电压达几{一,几百干伏,会对人,畜 及各类建筑和设施造成巨大危害. 而防雷系统的作用就是安全地把雷击 电流接入并可靠地向大地散放,使被保护范 围内的建筑和设施免遭雷击的破坏. 3.防雷系统接闪装置分析 综合来说防雷可分外部及内部两大部 分,而屋面的防雷则是外部防雷系统的一部 分j即接闪器～一避雷针,避雷带,避雷网. 金属屋面建筑物防霄设计与一般混凝十屋 面建筑物防雷设计不同之处,主要在于其接 闪器的设置,接闪器正确设置才能全面地保 护建筑物屋面不受雷害的侵袭. 传统建筑避雷方式是采用富兰克林常 规避雷导体或避雷针结合避雷网,但是金 属屋面的金属板较薄,尢法安大沉重的传 统避雷针.建筑物防雷设计规范GB50057 94,2000中第4.I.4条给出了金属屋面作为建 筑物(第一类防雷建筑物除外)防雷接闪器 的4个要求:(1)金属板之间采用搭接时,其搭 接长度不应小于lOOmm:(2)金属板下面无易 燃物品时,其厚度不应小于0.5mm:(3)金属板 F面有易燃物品时:铁板厚度不应小于4mm, 铜板厚度不应小于5mm,铝板厚度不应小于 7mm:(4)金属板无绝缘被覆层.综上所述,厚 度达到0.6mm的彩钢板屋面是可以作为接闪 器的. 但是将金属板屋面作为接闪器进行理 论分析:(1)接闪装置的作用是将闪电先导 引向自身,传统避雷针是突出于建筑物上方 的接闪点,叮以”尖端放电”引入先驱雷电 流,而金属板屋顶没有尖端部分,难以形成 雷云经防雷装置的放电通道;(2)雷击点及 附近空间的电场强度达10—20kV/m以上才能 产牛闪电,传统的避雷针尖端面积小,上方 游离电荷密度大,电场强度高,而金属板面 积人,不易达到先驱电流所要求的高密度的 电荷游离区;(3)当金属板上的电荷密度达 到闪电的场强要求,闪电发生时金属板上的 电荷全部涌向先导通道,引下线和接地的泄 放通路负担加重,会形成雷电荷涌塞;(4) 闪电在空气中形成爆炸气浪,避雷针作为接 闪器时,接闪点小,形成的气浪小,避免了直 接使用人面积金属屋面接闪时,会产生破坏 性巨大的气浪;(5)金属板屋面做接闪器, 没有定的接闪点,每次雷击都要在接闪点 发生一次热熔化,久而久之,热熔疤痕就会 锈蚀,以至洞穿,影响屋顶的防水效果;(6) 金属屋面顶处都有数条贯通气楼,突出屋面, 最容易遭受雷击. 4,避雷采用针带结合防护 为了达到最佳接闪效果,可以在通气楼 的屋脊上设置避雷短针,法国1995年7月颁 布的标准(NFC17102)规定,针尖应高于被保 护物2m以.避雷针高度不同,其保护范围也 不同,利用公式计算时应考虑被保护物的防 雷等级,以及当地雷暴情况和地质地貌等.避 雷针的保护半径与高度,启动抢先时间,以 及与所选用的保护级别有关,其计算公式为 Rp—h—(2—D—- — h)—+—AL—(—2D—+—A—L—) 式中:Rp一一与针尖距离h的平面上的 保护半径,m: H一一针尖相对于地面的高度差,m: D一一滚球半径(闪击距离),按照国标 标准(G取值,第1类建筑物为30m, 第2类建筑物为45m,第3类建筑物为60m. △L一一E.S.E的上升抢先距离, AL=V(m/~S)×△T(s),AT为被考虑的 Pu1sar启动抢先时间,V为微秒传播速度,实 验数据表明V-lm/~S. 为了不破坏金属屋面的整体防水性,