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[摘 要]雷电灾害是“联合国国际减灾十年”公布的最严重的十种自然灾害之一，全球每年因雷击造成人员伤亡及设备损坏的事件屡有发生，雷电导致的火灾、爆炸、建筑物损毁等事故频繁发生。金属屋面建筑物由于其本身的建筑特点，在雷电发生过程中遭受雷击的概率比较大，雷击不仅会破坏建筑外部的设施，而且对建筑内部的各项电子设备也会造成影响。在这种情况下，对于金属屋面建筑物的防雷设计要求也就越来越高。
[关键词]金属屋面 防雷 设计
中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0257-01
引言
随着现代科学技术的不断发展，城市中新建高大建筑物导致雷电活动的影响不断加剧；由于人们对建筑物设计要求的不同，建筑物的材料使用也千差万别，由金属材料作为屋面的建筑物，由于其屋面板具有与避雷网同等的接闪效果，故其防雷设计在接闪等方面与一般混凝土屋面建筑物有所不同，其避雷网设置需要用滚球法来进行计算。建筑物内各种网络、通信、自动控制、楼宇智能系统等抗干扰能力较弱的现代电子设备使用越来越普及，易燃易爆场所、电力供电设备的迅速增加等客观因素使雷电灾害造成的损失也呈现出越来越严重的趋势。
一、屋面放散管、排风管防雷
屋面放散管、排风管是屋面以上最先接触雷电的地方，放散管、排风管、天窗和工厂排出导电尘埃的烟囱及废气管，由于烟气的导电性，烟囱特别易遭雷击，因此做好屋面放散管、排风管的防雷是非常有必要的。
1、排放具有爆炸性的危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合我国现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.2.1条二款的要求。
2、根据我国现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.2.1条三款所规定的管、阀及煤气放散管等，其防雷保护应符合下列要求：金属物体可以不装接闪器，但一定要和屋面防雷装置相连；在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装置相连。
二、金属屋面防雷设计
1、接闪器的设计
由于金属屋面建筑中屋面的金属板比较薄，不能安装传统的高大沉重的避雷针，所以在接闪器的选择和安装过程中需要特别注意。
（1）金属屋面作为接闪器
虽然可以直接利用金属屋面作为接闪器，但是对金属屋面的有一定的要求，金属屋面中金属板之间的搭接时搭接长度大于100mm，金属板下面没有可燃物的时候，金属板的厚度大于或者等于0.5mm，当金属屋面中金属板下面有易燃物的时候最小厚度不应该超过4mm，还要求金属板没有绝缘被覆层的存在。用金属屋面作为接闪器不仅能可以免除建设避雷网的麻烦，节省成本，而且对于整个建筑来说，不破坏其的美观性。但是这种设计存在的一个问题就是金属屋面在遇到强雷的时候往往会有被雷击穿的可能性。
（2）在金属屋面上进行避雷网的设计
在常规的混凝土屋面建筑中对于避雷网假设的高度要求是0.1m，但是由于金属屋面建筑物的特殊性，按照这个要求架设在金属屋面上的避雷网基本上没有起到明显的避雷效果，发生雷击的时候避雷网也不能很好的对建筑物进行保护，所以一般在金属屋面的避雷接闪器的设计过程中是按照滚球法对避雷网的高度和网格的尺寸进行设计。
（3）在金屬屋面上设置避雷针
在金属屋面上设置避雷针，但是金属屋面中不允许进行钻孔和焊接，多以在架设避雷针的过程中要设置一块不锈钢钢板当避雷针的底座，并且将钢板弯折之后与金属屋面的角度相同。避雷针的长短要采用.05m的，为了防止风吹倒避雷针，在避雷针的根部的两侧与引线相连起到很好的避雷效果。
2、引下线的设计
建筑物中引下线的作用主要是通过连接闪器与地下装置将接闪器中截获的雷电引入地下装置中，金属屋面建筑中，引下线在避雷网与接地装置之间形成雷电流通的通路。对于高的金属屋面建筑来说，一般引下线的通常是用主体结构中的主筋或者是剪力墙中的钢筋作为暗装引下线。要做到引下线合理利用就需要对引下线的布置特点和引下线的数量进行科学的考虑。金属屋面中截获的电流强度一般是比较大的，所以要增加引下线的数量达到最好的分流效果。而且在引下线的设计过程中为了更好的分雷电流就需要尽可能的缩小引下线的长度。当金属屋面建筑物的引下线过长的时候，要适时的采用均压环。均压环的敷设主要针对高度超过滚球半径的建筑物。在引下线的敷设过程中，均压环在缩短引下线的时候要沿着外墙或者是圈梁钢筋进行。需要注意的是金属屋面建筑的金属构件可以作为引下线，但是要将各金属部件之间组成一个电器通路。
3、接地装置
（1）自然接地体是指建筑物的钢结构和埋在地底下的各种管道。建筑物设计过程中埋入地下的各种钢类管道。当金属屋面的建筑物中是以钢筋混凝土作为地基时，需要利用基础桩和水平圈梁作为垂直和水平的接地体。一般在接地体的设计过程中，接地体形式是以网状的形式出现的，这样做有两个好处，一个是网状格的接地装置可以有均压的作用，有效减少了室内的跨步电压，另一个是在网状结构中很容易找出接地端子，在防雷设备接地的过程中可以很方便。
（2）人工接地体的设计就是当金属屋面的建筑物中没有可以用来做接地装置的设施，就需要采用角钢和扁钢在建筑物四周进行人工接地体的设计，要注意人工接地体的埋设深度要大于或者是等于0.8m。
4、等电位联结
建筑物的等电位联结就是将建筑物内的防雷装置、导体和防雷架构用导线连接起来，从而使建筑物内的各个金属管、线路和电位连接板等处都处在同一电位。因为对于金属屋面的建筑物来说，由于其本身独特的特点，在发生雷电天气的过程中很容易遭受到雷电直击雷和感应雷，往往会造成室内各感应点的电位也会出现很大的差距，造成建筑物内人员和财产的损失。将电源线、信号线之间安装浪涌保护器形成等电位联结，建筑物内部的均压环和钢筋网形成等电位联结，这样从整体上就形成了一个全方位的等电位联结。
三、其他防雷事项
1、屋顶的各金属管道、金属网架及其它金属物，应与接闪装置可靠连通。
2、为防止球形雷的侵入，采取的措施是：减少建筑物外墙各种不必要的孔洞，将窗户的金属构件、金属纱窗等可靠接地。
3、树立警示牌，雷雨天气禁止在屋面逗留。
在做好屋面及屋顶的突出设施的防直接雷电伤害的同时，一些特殊环境，还要求我们考虑防雷电感应和防静电的措施，有一些还要防止电磁感应现象的干扰。因为有些雷电并不直接作用在建筑物或者设备上，当雷电通过建筑外部的线缆，电流通过时，因为电流的变化产生感应磁场，或者带电粒子在光速下延电缆线路或散，通过相应的导体进入到室内，室内的电子设备以及自动化控制系统，进行侵害和损坏。在这种情况下，往往闪电发生后，听到雷声之前，相关设备有可能已经被损坏了。
结论：对于金属屋面的建筑物来说，由于其本身的特点在进行防雷设计的过程中要特别注意对于避雷网的设计，引下线的使用以及接地装置的安装，而在避雷网的设计过程中采用滚球法可以有效的进行避雷网的计算。要做好对整个避雷装置的设计，对整个避雷系统进行严密的实施，从而有效保护建筑物的安全，防止雷击事故的发生。
参考文献
[1] 刘文琛.自然接地体在实践中的应用[J].气象研究与应用，2009，（S1）.
[2] 苏贵忠.探讨防雷中的等电位连结[J].气象研究与应用，2009，（S1）.
[3] 张文宁.金属屋面建筑物的防雷设计[J].建筑电气，2003，（06）
[4] 张小青，王燕京.屋面金属网格的防雷保护失效分析[J].高电压技术， 2005，（02）.
[关键词]金属屋面 防雷 设计
中图分类号：TU895 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0257-01
引言
随着现代科学技术的不断发展，城市中新建高大建筑物导致雷电活动的影响不断加剧；由于人们对建筑物设计要求的不同，建筑物的材料使用也千差万别，由金属材料作为屋面的建筑物，由于其屋面板具有与避雷网同等的接闪效果，故其防雷设计在接闪等方面与一般混凝土屋面建筑物有所不同，其避雷网设置需要用滚球法来进行计算。建筑物内各种网络、通信、自动控制、楼宇智能系统等抗干扰能力较弱的现代电子设备使用越来越普及，易燃易爆场所、电力供电设备的迅速增加等客观因素使雷电灾害造成的损失也呈现出越来越严重的趋势。
一、屋面放散管、排风管防雷
屋面放散管、排风管是屋面以上最先接触雷电的地方，放散管、排风管、天窗和工厂排出导电尘埃的烟囱及废气管，由于烟气的导电性，烟囱特别易遭雷击，因此做好屋面放散管、排风管的防雷是非常有必要的。
1、排放具有爆炸性的危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合我国现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.2.1条二款的要求。
2、根据我国现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.2.1条三款所规定的管、阀及煤气放散管等，其防雷保护应符合下列要求：金属物体可以不装接闪器，但一定要和屋面防雷装置相连；在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装置相连。
二、金属屋面防雷设计
1、接闪器的设计
由于金属屋面建筑中屋面的金属板比较薄，不能安装传统的高大沉重的避雷针，所以在接闪器的选择和安装过程中需要特别注意。
（1）金属屋面作为接闪器
虽然可以直接利用金属屋面作为接闪器，但是对金属屋面的有一定的要求，金属屋面中金属板之间的搭接时搭接长度大于100mm，金属板下面没有可燃物的时候，金属板的厚度大于或者等于0.5mm，当金属屋面中金属板下面有易燃物的时候最小厚度不应该超过4mm，还要求金属板没有绝缘被覆层的存在。用金属屋面作为接闪器不仅能可以免除建设避雷网的麻烦，节省成本，而且对于整个建筑来说，不破坏其的美观性。但是这种设计存在的一个问题就是金属屋面在遇到强雷的时候往往会有被雷击穿的可能性。
（2）在金属屋面上进行避雷网的设计
在常规的混凝土屋面建筑中对于避雷网假设的高度要求是0.1m，但是由于金属屋面建筑物的特殊性，按照这个要求架设在金属屋面上的避雷网基本上没有起到明显的避雷效果，发生雷击的时候避雷网也不能很好的对建筑物进行保护，所以一般在金属屋面的避雷接闪器的设计过程中是按照滚球法对避雷网的高度和网格的尺寸进行设计。
（3）在金屬屋面上设置避雷针
在金属屋面上设置避雷针，但是金属屋面中不允许进行钻孔和焊接，多以在架设避雷针的过程中要设置一块不锈钢钢板当避雷针的底座，并且将钢板弯折之后与金属屋面的角度相同。避雷针的长短要采用.05m的，为了防止风吹倒避雷针，在避雷针的根部的两侧与引线相连起到很好的避雷效果。
2、引下线的设计
建筑物中引下线的作用主要是通过连接闪器与地下装置将接闪器中截获的雷电引入地下装置中，金属屋面建筑中，引下线在避雷网与接地装置之间形成雷电流通的通路。对于高的金属屋面建筑来说，一般引下线的通常是用主体结构中的主筋或者是剪力墙中的钢筋作为暗装引下线。要做到引下线合理利用就需要对引下线的布置特点和引下线的数量进行科学的考虑。金属屋面中截获的电流强度一般是比较大的，所以要增加引下线的数量达到最好的分流效果。而且在引下线的设计过程中为了更好的分雷电流就需要尽可能的缩小引下线的长度。当金属屋面建筑物的引下线过长的时候，要适时的采用均压环。均压环的敷设主要针对高度超过滚球半径的建筑物。在引下线的敷设过程中，均压环在缩短引下线的时候要沿着外墙或者是圈梁钢筋进行。需要注意的是金属屋面建筑的金属构件可以作为引下线，但是要将各金属部件之间组成一个电器通路。
3、接地装置
（1）自然接地体是指建筑物的钢结构和埋在地底下的各种管道。建筑物设计过程中埋入地下的各种钢类管道。当金属屋面的建筑物中是以钢筋混凝土作为地基时，需要利用基础桩和水平圈梁作为垂直和水平的接地体。一般在接地体的设计过程中，接地体形式是以网状的形式出现的，这样做有两个好处，一个是网状格的接地装置可以有均压的作用，有效减少了室内的跨步电压，另一个是在网状结构中很容易找出接地端子，在防雷设备接地的过程中可以很方便。
（2）人工接地体的设计就是当金属屋面的建筑物中没有可以用来做接地装置的设施，就需要采用角钢和扁钢在建筑物四周进行人工接地体的设计，要注意人工接地体的埋设深度要大于或者是等于0.8m。
4、等电位联结
建筑物的等电位联结就是将建筑物内的防雷装置、导体和防雷架构用导线连接起来，从而使建筑物内的各个金属管、线路和电位连接板等处都处在同一电位。因为对于金属屋面的建筑物来说，由于其本身独特的特点，在发生雷电天气的过程中很容易遭受到雷电直击雷和感应雷，往往会造成室内各感应点的电位也会出现很大的差距，造成建筑物内人员和财产的损失。将电源线、信号线之间安装浪涌保护器形成等电位联结，建筑物内部的均压环和钢筋网形成等电位联结，这样从整体上就形成了一个全方位的等电位联结。
三、其他防雷事项
1、屋顶的各金属管道、金属网架及其它金属物，应与接闪装置可靠连通。
2、为防止球形雷的侵入，采取的措施是：减少建筑物外墙各种不必要的孔洞，将窗户的金属构件、金属纱窗等可靠接地。
3、树立警示牌，雷雨天气禁止在屋面逗留。
在做好屋面及屋顶的突出设施的防直接雷电伤害的同时，一些特殊环境，还要求我们考虑防雷电感应和防静电的措施，有一些还要防止电磁感应现象的干扰。因为有些雷电并不直接作用在建筑物或者设备上，当雷电通过建筑外部的线缆，电流通过时，因为电流的变化产生感应磁场，或者带电粒子在光速下延电缆线路或散，通过相应的导体进入到室内，室内的电子设备以及自动化控制系统，进行侵害和损坏。在这种情况下，往往闪电发生后，听到雷声之前，相关设备有可能已经被损坏了。
结论：对于金属屋面的建筑物来说，由于其本身的特点在进行防雷设计的过程中要特别注意对于避雷网的设计，引下线的使用以及接地装置的安装，而在避雷网的设计过程中采用滚球法可以有效的进行避雷网的计算。要做好对整个避雷装置的设计，对整个避雷系统进行严密的实施，从而有效保护建筑物的安全，防止雷击事故的发生。
参考文献
[1] 刘文琛.自然接地体在实践中的应用[J].气象研究与应用，2009，（S1）.
[2] 苏贵忠.探讨防雷中的等电位连结[J].气象研究与应用，2009，（S1）.
[3] 张文宁.金属屋面建筑物的防雷设计[J].建筑电气，2003，（06）
[4] 张小青，王燕京.屋面金属网格的防雷保护失效分析[J].高电压技术， 2005，（02）.