摘要:高層建筑物，從建筑物本身和其周邊設(shè)施、人員的安全考慮應(yīng)該明敷專設(shè)接閃器。

關(guān)鍵詞: 高層建筑物;明敷;接閃器

引言

最近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，高層建筑物在各地猶如雨后的春筍，層出不窮。

但是，讓我們覺得苦惱的是，大部分新建樓房的單位都要求接閃器做成暗敷式的(接閃器埋到灰里)。經(jīng)了解，主要有三方面原因:1、有些設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)時(shí)要求的;2、開發(fā)商力求建筑物的美觀而要求的;3、有些施工單位非常愿意做的。對建筑物是否安裝暗敷式接閃器我查閱了《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94，并沒有明確肯定或否定。但規(guī)范中第3.3.5條和3.4.3條規(guī)定中，是否可以理解為接閃器可以做成暗敷的?我又查閱了國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)《防雷與接地安裝》也沒有暗敷接閃器的安裝做法。這樣一來，到底高層建筑物的接閃器應(yīng)該安裝明敷還是暗敷就成了一個可爭議的問題。

1分析

高層建筑物的防直擊雷，從立面上看，可分為三部分，見圖1。建筑物地面以上等于滾球半徑的部位(當(dāng)將建筑物視為一孤立物體，四周無其他物體時(shí))，一半徑等于相應(yīng)該球半徑的球體沿建筑物周圍滾動，球體的一點(diǎn)接觸地面，則球體在距地面為其半徑以下的部分不可能接觸到建筑物。所以，規(guī)范允許這部分可不采取防側(cè)擊的措施。

美國高層建筑物的數(shù)量在世界上是首位，根據(jù)其80年代初期的資料，認(rèn)為高避雷針和高層建筑物在其頂點(diǎn)及屋頂以下的側(cè)面有遭到雷擊的記載，因此希望考慮其它高層建筑物上部側(cè)面的防雷保護(hù)。這類雷擊事故是輕微的，因?yàn)?第一，側(cè)擊雷具有短的吸引半徑(即小的滾球半徑hr)，其相應(yīng)的雷電流也是小的;第二，高層建筑物的建筑結(jié)構(gòu)通常能夠耐受這類辦雷電流的側(cè)擊;第三，建筑物遭受側(cè)擊雷損壞的記載尚不多，這點(diǎn)可證實(shí)前兩點(diǎn)的真實(shí)性。因此，對于高層建筑物上部側(cè)面雷擊的保護(hù)不需另設(shè)專門接閃器，而利用建筑物本身的鋼構(gòu)架、鋼筋及其它金屬物。

屋頂部分的防直擊雷措施，根據(jù)《規(guī)范》表5.2.1的規(guī)定(見下表)。布置接閃器時(shí)，可單獨(dú)或任意組合采用滾球法、避雷網(wǎng)。

接閃器布置

由于建筑物高，雷閃擊中建筑物屋頂周邊的雷電流可能會很大。因大雷電流對應(yīng)大的滾球半徑，大雷電流通常從上空接近于垂直向下進(jìn)行。如200m高的建筑物，取其高度作為滾球半徑，其相對應(yīng)的雷電流約為(200/9.4)3/2=98kA。也就是說，在距建筑物屋頂周邊200m范圍內(nèi)大于98kA雷電流的雷擊，可能性極大地將擊到建筑物屋頂周邊上。為此，高層建筑物的屋頂防直擊雷，首先宜沿屋頂周邊設(shè)避雷帶，其安裝位置宜略為突出屋頂外沿。從美化建筑物立面著眼，也宜在屋頂周邊裝設(shè)與建筑立面協(xié)調(diào)的金屬欄桿，其布置位置也宜突出屋頂外沿。當(dāng)然，如果在屋頂周邊有符合《規(guī)范》要求的其他明設(shè)金屬物，宜利用其作為接閃器。

結(jié)構(gòu)鋼筋是否可以作為暗敷接閃器呢?雖然《規(guī)范》沒有不允許利用高層建筑物屋頂結(jié)構(gòu)鋼筋作暗敷接閃器的規(guī)定，但仍不推薦利用高層建筑屋頂周邊混凝土內(nèi)的鋼筋作為接閃器。因?yàn)椋组W擊中屋頂周邊結(jié)構(gòu)鋼筋時(shí)，鋼筋表面的小塊混凝土落到地面的動量將比從低層建筑物落到地面的動量大許多，從而造成危險(xiǎn)。但是，它們宜與防雷裝置連接，作為屏蔽和后備接閃器之用。

2 避雷帶其它做法

(1)單獨(dú)采用避雷網(wǎng)。首先應(yīng)按《規(guī)范》附錄二的規(guī)定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)避雷帶。然后，在整個屋面組成不大于表l所規(guī)定的網(wǎng)格。

(2)單獨(dú)采用滾球法。舉個例子說明之，圖2是屋頂?shù)哪骋黄拭?以最大剖面為準(zhǔn)，左右對稱)，A為屋頂處的避雷帶或可被利用作接閃器的金屬物，B為需要保護(hù)的突出屋面的物體上最外的一點(diǎn)。先以A、B為圓心，相應(yīng)的滾球半徑hr為半徑，作圓弧交于C點(diǎn)，再以C點(diǎn)，為圓心，hr為半徑，作圓弧交于垂直平分線的O點(diǎn)。然后，用比例尺直接量出OO’的長度、在O’點(diǎn)上立一支避雷針，其長度大于OO’就可以了。

(3) 滾球法和避雷網(wǎng)組合。該例與圖2類同，但屋面比較大(如圖3所示)，低屋面按避雷網(wǎng)布置。先在避雷網(wǎng)上方作一平行于避雷網(wǎng)的水平線，其間距為滾球半徑hr，以B點(diǎn)為圓心，hr為半徑，作弧線交于平行線上C點(diǎn)，再以C點(diǎn)為圓心，hr為半徑作弧線交于垂直平分線的O點(diǎn)。然后，用比例尺直接量出OO′的長度，在O′點(diǎn)上立一支避雷針，其長度大于OO′就可以了。

如果女兒墻上暗敷避雷帶的話，避雷帶最重要的是要固定好，應(yīng)與女兒墻上壓頂內(nèi)鋼筋綁扎或焊接在一起;不應(yīng)無固定地僅敷設(shè)在與壓頂混凝土表面持平的位置。已有反映，若這樣做，當(dāng)遭受雷擊時(shí)暗敷的避雷帶有很長一段將會脫開。其原因之一，從理論上分析原理是(見下圖):

雷擊點(diǎn)的電流i向兩側(cè)分流，各為i/2。女兒墻上壓頂鋼筋有箍筋互相連接(綁扎或焊接)，若它們與屋面鋼筋或圈梁鋼筋有連接，將形成一些閉合環(huán)路，分流i/2會在這些環(huán)路感應(yīng)出電流，其在壓頂鋼筋的流動方向與i/2的方向相反。因此，專設(shè)避雷帶與壓頂鋼筋之間產(chǎn)生推斥力。故不加固定的專設(shè)暗敷避雷帶會從壓頂脫開，若要將專設(shè)明敷避雷帶暗敷，必須與其下的壓頂鋼筋綁扎或焊接在一起，建議每隔約0.5m連一次。這樣連接之后，雷電流不僅流過專設(shè)避雷帶也流過壓頂鋼筋。其電流方向相同，產(chǎn)生的是吸引力。按規(guī)范第3.3.5條二款的規(guī)定，當(dāng)女兒墻壓頂鋼筋的截面積總和≥25πmm2(一根直徑φ10鋼筋的截面積)時(shí)可不用另敷設(shè)暗敷專設(shè)避雷帶。當(dāng)壓頂鋼筋為兩根φ8鋼筋(截面積總和=32π>25π)或3根φ6鋼筋(截面積總和=27π25π)時(shí)就滿足上述條件。

3結(jié)論

我們還是提倡不論是高層還是低層建筑物，都應(yīng)該明敷專設(shè)接閃器。這樣做就不會引起一些不必要的麻煩，能更好地減少建筑物遭受雷擊的損壞，更有效地保護(hù)生命和財(cái)產(chǎn)的安全。

參考文獻(xiàn):

[1]建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范#8226;中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)，GB50057-94

[2]蘇邦禮等#8226;雷電與避雷工程#8226;廣州#8226;中山大學(xué)出版社，1996