三避雷針的高度設(shè)計(jì)(上)[土建建筑]

1、 之三避雷針的高度設(shè)計(jì)（上）黃曉虹 上海市防雷中心1滾球法GB 5005794建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范附錄四 滾球法確定接閃器的保護(hù)范圍，單支避雷針在地面上的保護(hù)半徑0按式（1）計(jì)算： 0 = h（2hr-h） （1） 式中 h 避雷針高度； hr 滾球半徑，取決于建筑物防雷類別，對(duì)于第一類、第二類、第三類防雷建筑物， hr的取值分別為30m、45m、60m； 0 避雷針在地面上的保護(hù)半徑。2滾球半徑和避雷針高度公式（1）只適用于避雷針高度h小于或等于滾球半徑hr，若避雷針高度h大于滾球半徑hr時(shí)，避雷針的保護(hù)范圍是否增加，答案是不增加。例如滾球半徑取30m，避雷針固定在地上，針高30m，代入式（1

2、），得出避雷針在地面上的保護(hù)半徑為30m。滾球半徑仍取30m，避雷針固定在地上，針高若為60m，求避雷針在地面上的保護(hù)半徑，此時(shí)不能采用式（1）計(jì)算，對(duì)于避雷針高度大于滾球半徑時(shí)，其在地面上的保護(hù)半徑等于滾球半徑，也就是說，避雷針在地面上的保護(hù)半徑最大不超過滾球半徑。 3避雷針高度問題1：一幢高60m的建筑物，在其屋頂上裝一支針尖高出屋頂5m的避雷針，用滾球法計(jì)算避雷針在屋頂上的保護(hù)范圍時(shí)，避雷針的高度（h）為多少？ 觀點(diǎn)1。65m。理由是：避雷針的高度是指避雷針的針尖離地的高度，避雷針裝在建筑物的頂部，因此避雷針離地高度為建筑物高度（60m），加上避雷針高度（5m），總高為65m；觀點(diǎn)2。5

3、m。理由是：用滾球法計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍時(shí)，“地”并非單指大地，“地”是指包括大地在內(nèi)的與地相連的避雷帶等。建筑物頂部四周設(shè)置了避雷帶，因此避雷針的高度是指避雷針的針尖離避雷帶的垂直高度，即為5m。問題2：一建筑物高100m，在其屋頂裝一支高5m的避雷針，另一建筑物高60m，在其屋頂也裝一支高5 m的避雷針，問這兩支避雷針在地面上的保護(hù)范圍哪個(gè)大？觀點(diǎn)1。避雷針裝得越高，其保護(hù)范圍越大，因此裝在100m高建筑物頂上的避雷針在地面上的保護(hù)范圍大； 觀點(diǎn)2。避雷針的地面保護(hù)范圍最大不超過滾球半徑，因此即使按第三類防雷建筑物計(jì)算，它們?cè)诘孛娴谋Ｗo(hù)范圍也一樣大，地面保護(hù)半徑都是60m。 問題3：建筑物

4、旁邊安裝了一支獨(dú)立避雷針，對(duì)不同防雷建筑而言，避雷針的保護(hù)范圍是否一樣？觀點(diǎn)1。一樣。避雷針的保護(hù)范圍取決于避雷針的離地高度，與被保護(hù)建筑物的防雷等級(jí)無(wú)關(guān)；觀點(diǎn)2。不一樣，避雷針的保護(hù)范圍與建筑物的防雷類別有關(guān)，第三類防雷防雷建筑物的保護(hù)半徑最大。 4避雷針高度的問題1的正確答案 解答依據(jù)：GB 5005794建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范附錄四的最后第7條指出：本附錄各圖中所畫的地面也可以是位于建筑物上的接地金屬物、其它接閃器。 對(duì)問題1，屋頂上的避雷帶因?yàn)榕c地作了電氣連接，屋頂上還有避雷網(wǎng)格，因此計(jì)算避雷針在屋頂上的保護(hù)范圍時(shí)，避雷針高度應(yīng)是針尖離避雷帶的垂直距離，而不是離大地的距離，因此觀點(diǎn)2正確，

5、避雷針的高度應(yīng)以5m計(jì)算。 5避雷針高度的問題2的正確答案 解答依據(jù)：運(yùn)用單支避雷針在地面上的保護(hù)半徑計(jì)算式（1）的前題，避雷針高度h小于或等于滾球半徑hr，當(dāng)避雷針高度h大于滾球半徑hr時(shí)，在避雷針上取高度hr的一點(diǎn)代替單支避雷針針尖作為圓心。對(duì)問題2，兩幢建筑物避雷針的針尖離地高度都大于滾球半徑，因此運(yùn)用式（1）時(shí)，避雷針離地高度h應(yīng)取滾球半徑hr進(jìn)行計(jì)算，即避雷針在地面的保護(hù)范圍等于滾球半徑，按第二類防雷建筑物計(jì)算，避雷針在地面上的保護(hù)半徑為45m，按第三類防雷建筑物計(jì)算，避雷針在地面上的保護(hù)半徑為60m，觀點(diǎn)2正確。6問題3的正確答案 解答依據(jù)：GB 5005794建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范表

6、5.2.1 。表5.2.1 接閃器布置建筑物防雷類別滾球半徑hr（m）避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸（m）第一類防雷建筑物3055或64第二類防雷建筑物451010或128第三類防雷建筑物602020或2416對(duì)問題3，按單支避雷針在地面上的保護(hù)半徑式（1），在避雷針離地高度h不變時(shí)，避雷針在地面上的保護(hù)范圍0 ，取決于滾球半徑hr，即與建筑物的防雷等級(jí)有關(guān)，觀點(diǎn)2正確。 7避雷針高度設(shè)計(jì)避雷針高度如何設(shè)計(jì)?裝得高一點(diǎn)好?還是裝得低一點(diǎn)好? 避雷針的原理是引雷，避雷針的作用是防止被保護(hù)的建筑和設(shè)備受到直接雷擊。從引雷角度考慮避雷針裝得越高越好;從防雷角度考慮避雷針不宜裝得過高,兩者是對(duì)立矛盾的。下面用一個(gè)實(shí)例

7、來(lái)說明，如何設(shè)計(jì)避雷針的高度。某建筑物是階梯型屋面的廠房，屋面最高面離地30m，最低屋面離地20.2 m 。需要保護(hù)的設(shè)備全部裝在離地高20.2 m的屋面上,此屋面長(zhǎng)360m，寬48m。整個(gè)建筑物的屋面都按規(guī)范設(shè)置了避雷帶，如圖1所示。 圖1 建筑物與設(shè)備的布置為保護(hù)20.2 m的屋面上的設(shè)備，避雷針的離地高度設(shè)計(jì)為不大于最高屋頂30m。使已安裝了避雷帶的30m的屋頂，亦成為20.2 m的屋頂上的設(shè)備的防雷屏障，因此避雷針的離地高度設(shè)計(jì)為27.5m,避雷針頂部離設(shè)備的最高點(diǎn)距離為5m。比最高屋頂?shù)?.5 m。1）避雷針的保護(hù)范圍避雷針的保護(hù)范圍取決于避雷針的高度、所取的滾球半徑及被保護(hù)物的高度

8、。在設(shè)定避雷針的高度后必須計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍。已知：屋面上設(shè)置了避雷帶，避雷針頂部離避雷帶距離7.3m（27.520.2=7.3），避雷針頂部離設(shè)備的距離5m，設(shè)備離避雷帶距離2.3 m，滾球半徑取20m（取20m的原因以后說明），如圖2所示。 11避雷針保護(hù)范圍計(jì)算圖2 避雷針保護(hù)范圍計(jì)算計(jì)算：離避雷帶距離為2.3 m高度的避雷針保護(hù)范圍 X= h（2hr-h）-hX（2hr-h X） 式中 X 避雷針在hX高度上的保護(hù)半徑 h 避雷針高度，此題h為7.3 m hr 滾球半徑，取決于被保護(hù)物的重要性，此題 hr的取20m hX 被保護(hù)物的高度，此題hX為2.3 m把以上數(shù)值代入式(1)得：

9、X= 7.3（407.3）2.3（402.3） =15.45 9.31 =6.14m通過計(jì)算得到：離避雷帶高度為7.3 m的單支避雷針，在離避雷帶高度為2.3 m的平面上，其保護(hù)半徑為6.14m。2）避雷針數(shù)量計(jì)算保護(hù)區(qū)的面積一定的情況下，避雷針的數(shù)量和以下因素有關(guān)：1） 避雷針的高度避雷針的高度直接影響到避雷針的保護(hù)區(qū),避雷針的針尖到保護(hù)物最高面的距離小于滾球半徑時(shí),避雷針越高,保護(hù)區(qū)越大,但最大不超過滾球半徑.2） 避雷針的設(shè)置位置 如果需要保護(hù)的區(qū)域較小,用單支避雷針就可達(dá)到全部保護(hù),那末避雷針應(yīng)設(shè)置在保護(hù)區(qū)的中央.如果保護(hù)區(qū)的最長(zhǎng)對(duì)角線大于滾球半徑時(shí),就需要多支避雷針才能達(dá)到全部保護(hù)的目的,這時(shí)就需要合理設(shè)計(jì)避雷針的的安裝位置,才可充分利用每支避雷針的保護(hù)范圍.本題保護(hù)區(qū)長(zhǎng)360m，寬48m。需要安裝多支避雷針,計(jì)算避雷針的數(shù)量時(shí)，若采用保護(hù)面積的縱向長(zhǎng)度和橫向長(zhǎng)度除以避雷針的2倍保護(hù)范圍，則計(jì)算結(jié)果如下表所示?？偣残柩b430=120支避雷針.計(jì)算沒有錯(cuò),但計(jì)算結(jié)果是驚人的,避雷針的數(shù)量太多了.在以下幾講里我們將說明:計(jì)算避雷針保護(hù)設(shè)備時(shí),為什么滾球半徑取20m,雖然在第二講的表1中