輕型鋼結(jié)構(gòu)(以下簡稱“輕鋼結(jié)構(gòu)”)建筑物造型美觀大方,色彩多樣,耐大氣腐蝕,隔熱隔聲阻燃,空間利用率高,建設(shè)周期短,工程造價低,因而得到廣泛的應(yīng)用,如各類工業(yè)廠房、超市、倉庫、展覽館、體育館、飛機庫、機場、別墅等。由于輕鋼結(jié)構(gòu)獨特的建筑體系,使得此類建筑和普通磚混結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)建筑物的防雷工程設(shè)計和施工有較大的差異。筆者通過工程設(shè)計、現(xiàn)場驗收的實際經(jīng)驗總結(jié),對輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物防雷設(shè)計的相關(guān)問題作一些粗淺的探討。
1 輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的建筑體系
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物基礎(chǔ)分為鋼筋混凝土獨立基礎(chǔ)和鋼筋混凝土條形基礎(chǔ),前者在地質(zhì)情況較好的場地使用,后者則應(yīng)用于地質(zhì)情況較差的場地。施工時需預(yù)埋地腳螺栓,加墊片后和鋼柱相連。
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物采用預(yù)制構(gòu)件,不允許現(xiàn)場鉆孔、焊接。主鋼架(梁、柱)為焊接型鋼或熱軋型鋼,以充分發(fā)揮高強度鋼材的力學(xué)性能。次構(gòu)件(檁條)為高強度的、經(jīng)防腐處理的冷彎薄壁C型或Z型鋼,和主鋼架采用螺栓連接。
輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的圍護系統(tǒng)(墻體、屋頂)分為彩鋼壓型板和彩鋼夾芯板,大多采用自攻螺栓和檁條(屋面檁條或沿墻檁條)連接。壓型鋼板是以彩色涂層鋼板或鍍鋅鋼板為基材,經(jīng)輥壓冷彎成型的建筑用圍護板材,其保溫及隔熱層為離心超細(xì)玻璃絲棉卷氈。此種板材現(xiàn)場制作,有利于解決大范圍內(nèi)面板搭接易于出現(xiàn)的接縫不嚴(yán)的情況,現(xiàn)場復(fù)合使整個大面積的屋面成為一個整體,更加堅固、易排水、防漏、保溫,而且建筑外形更加統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、美觀。而夾芯板是將彩色涂層鋼板面板及底板與保溫芯材通過粘接劑(或發(fā)泡)復(fù)合而成的保溫復(fù)合圍護板材,按保溫芯材的不同可分為硬質(zhì)聚氨脂夾芯板、聚苯乙烯夾芯板、巖棉夾芯板。夾芯板一般為工廠預(yù)制。圍護系統(tǒng)連接方式一般為咬合連接或者搭接連接。
一般而言,墻體的做法先是砌1.2m高、厚0.3m(嚴(yán)寒地區(qū)厚度為0.37m)的磚墻或者加氣混凝土砌塊,其上才是夾芯板或者壓型板。
2 輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的防雷及接地
2.1接閃器
根據(jù)輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的特點,顯然,高大沉重的避雷針不適合在此類建筑物上安裝,而《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》(GB50057-94,2000版)第4.1.4條給出了金屬屋面作為建筑物(第一類防雷建筑物除外)防雷接閃器的四個要求。
規(guī)范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(yīng)小于0.5mm”。讓我們看看四種保溫芯材的物理特性。硬質(zhì)聚氨脂屬B1級建筑材料,導(dǎo)熱系數(shù)為0.016~0.025,為難燃體;聚苯乙烯屬阻燃型材料,氧指數(shù)不小于30,導(dǎo)熱系數(shù)為0.029,為阻燃自熄型;巖棉屬于不燃燒材料,導(dǎo)熱系數(shù)為0.044;玻璃絲棉屬A級建筑材料,導(dǎo)熱系數(shù)為0.038~0.042,為非燃燒體。另外,保溫芯材所用粘膠劑也是阻燃型。所以,輕鋼結(jié)構(gòu)建筑物的圍護系統(tǒng)為非燃體,當(dāng)利用金屬板做接閃器時,厚度不應(yīng)小于0.5mm即可。規(guī)范中四個要求的第三條不再考慮。
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(fēng)荷載;第二是雪荷載;第三是檁距。所以,不同地域可能所選的屋面板厚度就不一樣,電氣設(shè)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。若厚度不滿足要求怎么辦?則應(yīng)該參考國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《壓型鋼板、夾芯板屋面及墻體建筑構(gòu)造》(01J925-1)做避雷帶,其中壓型鋼板屋面避雷帶的細(xì)部做法參見48頁,夾芯板屋面避雷帶的細(xì)部做法參見66頁。此圖集是建筑專業(yè)圖集,電氣設(shè)計人員較少接觸,而國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《建筑物防雷設(shè)施安裝》(99D501-2)和《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》(03D501-3)都沒有輕鋼結(jié)構(gòu)屋面避雷帶的細(xì)部做法。所以,電氣設(shè)計人員引用標(biāo)準(zhǔn)做法時應(yīng)注意。避雷帶網(wǎng)格大小應(yīng)該按規(guī)范的要求和各類建筑物的防雷類別嚴(yán)格對應(yīng),施工圖紙應(yīng)當(dāng)按規(guī)范劃分的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)確標(biāo)注。