接闪器设计 D.docx

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接闪器设计D

江西信息应用职业技术学院

接闪器的设计

设计人员：

11防雷1班D

设计日期：

2013年3月29日

建筑防雷接闪器设计

一、引言

雷电是一种强度极大、作用时间极短的瞬变过程。

雷电流击中建筑物时，通常会产生电效应、热效应和机械力效应，从而破坏建筑物和伤害人体。

建筑物的落雷频率决定于该地区年平均雷暴日及建筑物的等效面积，而建筑物的等效面积决定于建筑物的长、宽、高。

也就是说，在同一地区内，建筑物年预计雷击次数随着其高度的增高而增多。

此外，高层特别是超高层建筑物会使地表的电场分布发生严重畸变，其电场强度远大于一般建筑物，且离放电云层近，更易构成雷电发生条件而受到雷击。

因此，高层建筑比一般建筑遭雷击的概率要大得多，而—旦遭受雷灾损失非常严重，后果将不堪设想。

接闪装置的布置应满足GB50057-2010的要求。

防雷装置的设计通常采用滚球法和网格法

A滚球法

a.采用滚球法确定建筑物的各个部分及区域的被保护空间。

应用滚球法时，如果半径为hr的球在所有可能的方向，沿地面围绕建筑物及其顶端滚动时，被保护空间没有一点与该球相接触，则接闪系统的布置是适当的。

因此，滚球将只能触及到地面或接闪器或者同时接触地面及接闪器。

b.在建筑物的图纸上采用滚球法设计时，应从各个不同方向来考察建筑物，以保证没有任何一部分的建筑物凸出部位不被保护，这样的部分在只考察正视图、侧视图及俯视图时很可能被忽略，必须根据建筑物的形体考察剖视图。

c.防雷装置导体所构成的保护空间是滚球与防雷装置导体相接触，并滚过建筑物时不被滚球所填充的那部分空间。

B网格法

对平坦面的保护，如果满足以下条件就考虑采用网格法保护整个平面。

a.在易被雷电闪击的部位设置接闪导体；

b.在建筑物外侧面高度超过相关滚球半径hr的地方架设接闪装置；

c.接闪网络的网格尺寸不大于GB50057-2010所规定的数值；

d.接闪网络的构成，应使雷电流总能有至少两条不同的接地装置的金属导电通路，且无金属设施突出于接闪器所保护的空间之外；

e.按尽可能短及直接的原则布置接闪器导体。

C接闪装置类型的选择

对独立的防雷装置及用于小型的简单建筑物或大型建筑物的一小部分的防雷装置，以采用接闪杆组成的接闪装置为好。

D直接装设在屋面的接闪杆、接闪带或接闪网

a.接闪杆采用热镀锌圆钢或钢管制成时，其直径应符合下列规定：

1杆长1m以下时，圆钢不应小于12mm，钢管不应小于为20mm。

2杆长1～2m时，圆钢不应小于16mm；钢管不应小于25mm。

3独立烟囱顶上的杆，圆钢不应小于20mm；钢管不应小于40mm。

b.明装接闪网和接闪带一般用镀锌圆钢或镀锌扁钢制成，其尺寸不应小于下列数值：

圆钢直径8mm；扁钢截面50mm,扁钢厚度2.5mm；

c.明敷接闪导体固定支架的间距不宜大于规范表5.2.6的规定。

固定支架的高度不宜小于150mm。

表5.2.6明敷接闪导体和引下线固定支架的间距

布置方式

扁形导体和绞线固定支架的间距（mm）

单根圆形导体固定支架的间距（mm）

安装于水平面上的水平导体

500

1000

安装于垂直面上的水平导体

500

1000

安装于从地面至高20m垂直面上的垂直导体

1000

1000

安装在高于20m垂直面上的垂直导体

500

1000

当有超出屋面的通气管道、铁烟囱等均应与屋顶接闪网连接起来。

d.除存有易燃、易爆的物品外，建筑物的金属屋面可用作接闪装置。

e.利用建筑物钢筋混凝土屋面板作为接闪网时，钢筋混凝土板内的钢筋应连接良好。

当屋面装有金属旗杆或其他金属柱时，均应与接闪带（网）连接起来。

f.接闪器未镀锌的部分应镀锌或涂漆，在腐蚀较强的场所，还应适当加大截面或采取其他防腐措施。

g.接闪杆的接闪端宜做成半球状，其最小弯曲半径为宜为4.8mm，最大宜为12.7mm。

二、建筑的接闪器

根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）第2．0．8条，接闪器：

由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成（以前接闪杆称为避雷针，接闪带称为避雷带，接闪线称为避雷线，接闪网称为避雷网）。

由此可见，接闪器实际上是主动引雷、拦截雷击，从而保护建筑、设备和人员安全的防雷装置，而良好的接闪器体系更是高层建筑直击雷防护的重要环节和首要保障。

三、建筑直击雷防护区域

对于高层建筑物来说，雷闪除了大部分击在建筑物顶部外，还有一部分击在建筑物的侧面。

所以高层建筑物的防直击雷，建筑物屋顶，应做好防直击雷措施；在有水平接闪带的前提下，可不采取防直击和侧击的措施；采取防侧击雷措施，侧击雷其实也是直击雷的一种。

四、接闪器的布设和安装

由于建筑物高，雷闪击中建筑物屋顶周边的雷电流可能会很大。

而大雷电流对应大的滚球半径，雷电流通常从上空接近于垂直向下进行。

顶部的直击雷防护是极为重要的。

现在一般都采用“接闪器拦截雷击，利用金属导体引下，由接地极泄流入地”这一防雷方法防范直击雷。

根据规范第5．2．12条，建筑屋顶布置接闪器时，可采用滚球法，单独或任意组合采用按闪杆、接闪带、接闪网，还可利用金属屋面和其他金属构件作为接闪器。

具体采用何种方式应根据建筑物而定。

在进行设计前，首先应该根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，判断出建筑物是属于哪一类？

同时应该对工程的情况收集相关的数据（比如新建工程或改、扩建工程的资料）做出判断后，根据规范给出的具体条款进行设计。

在设计的时候应根据实际工程因地制宜的采取防雷措施，做到安全可靠、技术先进、经济合理。

4.1接闪带和接闪网

屋顶的接闪带、接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。

一般来说，建筑物的屋顶防直击雷，可沿屋顶周边外墙外表面或屋檐边垂直面上布设接闪带，屋顶中间设置接闪网。

屋面接闪网网格尺寸应严格按照建筑物防雷等级设置；如若暗敷，应注意埋深，埋设太深则无较好接闪效果。

《建筑物防雷装置检测技术规范（GB／T21431—2008）第5．2．2．8条中明确指出“高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋作为接闪器”因为当接闪带接闪雷击时，在膨胀发热过程中，顶部周边瓦片或钢筋表面的混凝土落到地面极易造成人身伤亡危险。

4.2接闪杆

根据“设计规范”第5．2．2条和第5．2．3条，安装在高层建筑顶的接闪杆宜采用热镀锌圆钢或钢管，接闪端宜做成半球状，其弯曲半径为4．8mm-12．7mm。

由于时刻会受到自然界空气、风力、雨雪、太阳辐射、接闪电流后的电磁力等各种危害影响，接闪杆应重点考虑风力、冰雪、雷击能量等对其荷载的影响，选用防腐抗氧化、高物理强度、耐高能量的材料，保证构件安装连接牢固，减少装置能量损耗，并定期对其安全性能进行检测，使其长期有效发挥作用。

建筑物顶接闪杆在引雷防护的同时，伴随着很多负面效应，主要包括：

产生感应雷、增加雷击概率、地电位反击等，使得周围的电子设备和人员极易受到损害。

所以建筑物，尤其是对现代智能信息系统的高楼，应尽量少用接闪杆，多采用接闪带、接闪网等作为接闪器。

形状不规则或难以安装接闪带的高层建筑，可利用接闪杆进行保护。

而对于楼顶卫星天线、太阳能热水器等不能作为接闪器的设施宜在建筑物顶安装接闪杆保护。

4.3金属屋面

现代高层建筑为了美观，外墙较多采用金属或玻璃幕墙。

幕墙上封口位于女儿墙外侧，属于屋顶周边，非常容易受到雷击，且幕墙与女儿墙之间的封顶金属板（多为铝制盖板）是良好的导电体，一般面积较大，故可利用作为接闪器。

高层建筑要利用屋顶金属板作为接闪器，须满足：

板间的连接应是持久的电气贯通；金属板无绝缘被覆层（氧化保护膜与保护油漆不属于覆盖层）。

4.4其他金属构件

依据“设计规范”第5．2．8条，现代建筑也可利用屋顶上永久性的金属构件作为接闪器。

根据“设计规范”第4．3．2条，高层建筑屋顶的金属旗杆、广告牌、金属爬梯、风帽、透气管、消防水管、空调等金属构件应就近与接闪带、接闪网连接，但第4．5．7条第1款的小型金属物可除外。

因为现代高层建筑高度在不断增加，侧击雷虽然概率极小但不能说没有。

“设计规范”第

4．2．4条、第4．3．1条、第4．4．1条虽然也提出了，当建筑物高度超过其对应的滚球半径时，出于对高层建筑屋沿和垂直面的侧击雷防护考虑，应沿屋顶周边敷设接闪带，且接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外。

但是鉴于雷电流的绕击作用，雷电完全有可能穿越屋顶接闪器击落在高层建筑物的侧面，而且考虑到装在建筑物外墙上的电气和电子设备甚至被低峰值雷电流侧击击中也可能损坏，所以在利用屋顶接闪器保护的同时，应着重解决防侧击雷的保护范围和外露接闪器问题，才能使侧击雷危害损失减少到最小。

4.5侧面突出外墙部位的防护

根据“设计规范”第4．3．9条第1款和第4．4．8条第1款，超过自身滚球半径的高层建筑对水平突出外墙的物体，如阳台、平台等，当对应的滚球半径的球体从屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到上述物体时应采取相应的防雷措施。

与滚球半径相适应的球体从空中沿屋顶接闪器外侧垂直下降，会接触到突出外墙的平台，此时顶部周边须明设接闪杆或接闪带等进行防护。

高层尤其是超高层建筑，在做好顶部直击雷防护的同时，应充分利用建筑物侧面金属构件和防雷接闪器，从整体上构筑“法拉第笼”结构体系，才能达到良好的整体防护效果。