近年来，轻钢结构建筑以其造型美观、工期短、工程造价低等优点，被广泛应用于各种工业厂房、仓库、体育场馆等场所。 金属板屋面容易遭受雷击，与普通砖混、框架结构建筑的防雷设计不同。 结合某钢结构厂房防雷设计，对金属屋面防雷设计相关问题进行简要探讨，以期为今后有效解决金属屋面防雷问题提供参考。
项目概况
在河南某钢结构厂，铸造车间主要负责加工铝线材和铝锭产品。 整个建筑采用轻钢结构。 建筑实际尺寸为长方形，L=182m，W=93m，H=18.5m（从地板到屋顶通风器底部）。 按郑州雷暴日数计算，查《工业与民用配电设计手册》（第二版）表16-32可知，年平均雷暴日数为22.0d/a。 由于车间位于厂区内，周围建筑物较多，不是孤立建筑物，因此按一般建筑物计算，修正系数为1。
建筑物防雷等级的确定
根据GB50057-94附件1.2，在已知条件下计算年平均雷击密度：
NG=0.024Td1.3
=0.024×221.3
=1.334次/(km2.a)
根据GB50057-94中所附公式1.4，可得出建筑物拦截相同雷击次数的等效面积：
最终估计该建筑物每年的雷击次数为：
N=KNgAe
=1×1.334×0.05934
=0.0791次/个
式中：Td——年平均雷暴日数（d/a）；
Ng——建筑物所在区域的年平均雷击密度（次/km2.a）；
Ae——与建筑物拦截相同雷击次数的等效面积（m2）；
L、W、H——分别为建筑物的长、宽、高（m）；
根据GB50057-94第2.0.4条第三条规定，预计雷击次数为0.3次/a≥N≥0.06次/a，故归为第三类防雷设备。
接闪器
对于轻钢结构建筑来说，避雷针的使用体积庞大且与整个建筑的外观不协调。 但采用金属屋顶作为接风口，必须满足《建筑防雷设计规范》（GB50057-94，2000年版）中4.1.4条给出的四项要求。
根据规范要求，“当金属板下方无易燃物品时，其厚度不应小于0.5毫米”。 该车间主体围护结构（屋顶）采用热镀锌钢板。 基板厚度0.53mm（含镀锌层）。 屋面板下加75mm厚的玻璃棉垫，包裹铝箔和φ1.5不锈钢丝网层支撑檩条上沿。 玻璃棉属A级建筑材料，导热系数低，阻燃，无毒，化学性能稳定，完全符合规范要求，不易燃烧。 同时，据土木工程专业人士介绍，轻钢结构建筑围护系统的连接方法施工中采用的是咬合和搭接接头。 塔连接长度必须至少达到一个波峰或波谷，超过100m则完全满足规范要求。
另外，如“无绝缘涂层的金属板”第4.1.4条所述，屋顶上使用的热镀锌钢板是良导体，表面涂敷的薄漆保护层不认为是根据规范注释的绝缘涂层。 层，因此满足规范要求。 综上所述，本项目中，屋顶轻钢结构的金属面板可作为接闪器装置，不仅美观大方，而且降低了工程造价，且安装方便，不影响接闪器。整个建筑的效果。 设计金属板屋面防雷系统，除了选择好的防雷形式和好的接闪器外，还必须做好引下线和接地工作。
下线
对于轻钢结构建筑来说，彩色压型板的种类很多，分为单板和复合板。 本车间使用的是复合板。 施工过程中，我们要求土木专业和电气专业配合，确保屋面金属压型板、屋架、檩条、钢柱等连接可靠。 因此，施工时采用钢柱作为引下线。 建筑物的消防梯、钢柱和其他金属结构宜作为引下线。
G
在目前的设计中，我们常采用基础钢筋作为自然接地体，用40X4镀锌扁钢连接，并实行一般等电位连接。 在本次设计中，我们并没有严格要求使用40X4镀锌扁钢。 相反，我们采用钢柱之间的条形基础和独立的钢柱基础进行可靠的焊接以形成电气通路。 对于轻钢结构建筑，在建造钢柱独立基础时，需要预埋地脚螺栓，以便钢柱就位时，将地脚螺栓、螺母与钢柱连接在一起。 请注意地脚螺栓和钢柱基础钢筋在地下没有连接！ 因此，电气设计人员应要求土建专业人员在设计说明书中注明，施工时基础钢筋和接地螺栓应采用不少于φ10的钢筋或圆钢可靠焊接，并进行防腐处理。用于接地目的的焊接接头。 这样，从屋顶到钢柱再到基础形成了可靠的连接，保证雷电流有完整的泄放通道。
另外，不要忘记在室外适当位置预留接地连接板，防止施工单位在施工时接地电阻不符合要求时，连接人工接地装置和测试接地电阻。
结论
金属屋面建筑的防雷是一项难度较大的工程，但在此类建筑中，只要采用厚度为0.5mm的轻钢结构建筑的屋面夹芯板（或压型钢板）即可作为接风口，钢立柱作为引下线，基础钢筋作为自然接地体，通过镀锌扁钢或接地圈梁可靠连接，进行等电位连接。
★ 钢结构防雷问答
问：用型钢作为防雷引下线，型钢外露。 如果建筑物被雷击湖南彩钢钢结构，雷电流会反击而对周围设备或人员造成伤害吗？ 如何避免呢？
答：使用钢材作为防雷引下线。 当雷电流通过引下线时，周围的动磁场必然会污染附近的电子设备，并在周围的导体上感应出不同的电势。 如果室内人员同时触摸设备，使用电位差极高的导体时，可能会造成人身安全事故。
解决方案：
1）人身安全：直接实行等电位电气连接，目的是消除人们能接触到的所有与大地直接或间接连接的金属导体上的电位差，最大限度地保护人身安全。
2）按照GB50057、GB50343等国家标准对设备和微电子设备实施SPD保护。
反击的概念：所谓雷击反击现象，就是雷电袭击接航站[包括各类钢材]。 引下线将雷电高压转变为电流形式向大地放电。 到达地球后，以电荷的形式出现在建筑物主体上。 在接地系统上，【地球是一个零电位体，可以平衡50万库仑的负电荷——现代物理学的基本基础校准值】。 此时地面中的电荷打破了位势系统的平衡点，但土壤具有电阻。 、电容等诸多参数，相反的等量电荷不可能立即出现并中和它们[需要一定的时间]。 此时雷电流产生的电荷大部分在建筑物附近的地面上以电压的形式表现出来。 此时，建筑物地下附近有：供暖管道、煤气管道、水管、设备接地线、中点接地等与建筑物内部相关的导体。 地下这些导体之间有一定的距离，因为地表有很高的电位。 【最高电位点在主接地极附近】。 距离差会产生电位差，这种电位差会反作用到建筑物内，从而引发事故。 这就是雷电高压反击的现象。
假设一：反击过程中，如果有人左手接触水管，右手接触电子设备外壳，电位差超过一定安全限度，发生人身安全事故。
假设2：如果电子设备外壳独立接地，则电子设备中性地与外壳地之间的反击电位差[地下有接地距离]会与火线产生220/380的电位差。 如果电位差很大，就会烧毁设备。
问题：钢结构建筑使用裸露的钢材作为引下线。 即使是完全等电位的，当雷击时，强大的雷电流不会穿透周围的空气吗？ 对靠近或接触引下线的人造成伤害吗？ 我一直很担心这个问题。
答：当雷击时，强大的雷电流可以沿着引下线将电势传输到大地，但你必须知道引下线具有电感。 这个电感的大小可以在一定时间内阻止雷电流的正常放电，从而记录电位。 当这个电位足够大时，就足以在一定距离内以较小的电位击穿空气或其他介质而引起放电。 有标准表明也会发生侧面闪光。
此时，必须计算引线电感。 另一个现象是，下线上快速移动的雷电流必然会产生移动磁场。 这种移动磁场为切割磁力线产生过电压提供了基本条件。 切割磁力线产生的过电压还可以穿透空气和电介质[包括半导体介质]，击穿所有能提供电位差的直接和间接导体[半导体]，影响我们的工作和生活。 据悉，天津某工厂一名女工在工作时打开电源空气开关，导致电源线上产生的过电压击穿塑料开关外壳，进入她的手掌，然后穿过她的身体，使大地短路。 湖南某村庄的一名居民因室内灯泡电源线上的雷电电磁脉冲感应过电压穿透空气并在其头顶上方形成路径（回路）而死亡。 靠近或接触引下线的人受伤的原因是人体两部分之间是否存在电位差。 这种潜在的差异是一个致命的因素。 例如，我们一只手触摸模具引下线，另一只手触摸加热管。 如果供暖管道的接地点距离建筑物主地网较远，那么距离差就会产生电位差。 当这种电位差达到一定值时，就会造成人员伤亡。 不要总是考虑人身安全电压，还要考虑人身安全电流。 不知道我的建议对你是否有帮助。
问：我们是否可以得出这样的结论：空旷地区的大面积厂房（50米×80米），采用铁皮屋顶、裸露的钢筋作为柱子和防雷引下线，是相当危险的？
答：这是非常危险的。 你应该考虑阶跃电压！ 从整体上考虑一下。 学习和使用标准要因地制宜。 不要太专注于成本。 人的生命危在旦夕！
问：我也想问一个问题。 由于雷击时距离引下线越近湖南彩钢钢结构，感应磁场越大。 通讯设备、消防车和配电箱是否应尽可能避免引下线？
答：有条件就远离吧！ 如果暴露一个半径83米的10/350--100KA[我记不清是200KA了]，干扰电磁脉冲强度可达2.4GS。 2.4GS 会对未受保护的微电子设备造成永久性损坏。
问：我目前正在建设一座钢结构厂房。 因为设计单位没有考虑防雷，我需要重新考虑补救措施。 该钢结构厂房高35米，长宽9*17米。 它是一个全钢结构。 屋顶、墙壁采用0.5mm双层彩钢瓦（内夹不燃保温棉）。 具有Ⅲ类防雷结构。 我计划采取的措施是：
1、由于所有钢柱基础均已覆盖混凝土，无法检查钢筋捆扎和焊接的质量，所以我采用40*4mm镀锌扁钢连接所有钢柱下端（靠近基础） ）并将它们连接到整个工厂。 连接到地网；
2、考虑到屋顶使用彩钢瓦作为接风口的难度和可靠性，我将使用10mm圆钢在屋顶周围安装防雷带，并将圆钢焊接到钢柱上；
3、采用钢柱作为引下线。 应如何完善其防雷措施？
答：1.可以采取补救措施，但需要多点接地和焊接。 1、如果可以的话，可以在上端进行电气连接，这样更安全！ 测量裸露区域的接地电阻。 原则上应该处处平等，但这只是补救措施！
2、彩钢瓦应多点与钢球进行电气连接，多个金属瓦也应进行电气连接，以免产生电弧。
3、接地电阻小于4欧姆，所有钢梁、钢杆接地电阻各处相等。 主接地系统必须参照GB50057的要求！
