避雷針、避雷帶（外部防雷裝置）的制作技術(shù)規(guī)范要求

部防雷系統(tǒng)由接閃器（避雷針）、引下線、接地地網(wǎng)等有機(jī)組成，缺一不可。下面分別對以上三個主要因素的相關(guān)技術(shù)及安裝進(jìn)行描述。本部分的內(nèi)容主要是講對建筑物外部空氣如何截雷，把雷電流向大地中泄放的問題。　　
   本部分的內(nèi)容提要是：
  (1)接閃器：避雷針、避雷線、避雷帶、避雷網(wǎng)
  (2)避雷帶和避雷網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
  (3)接閃器的選擇和布置避雷接閃器直接截受雷擊，以及用作接閃的器具、金屬構(gòu)件和金屬屋面等，稱之為接閃器。功能是把接引來的雷電流，通過引下線和接地裝置因如大地中泄放，保護(hù)建筑物免受雷害。

避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法目前世界各國關(guān)于避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算公式在形式上各有不同，
大體上有如下幾種計(jì)算方法：
1、 折線法：即單一避雷針的保護(hù)范圍為一折線圓錐體。
2、 曲線法：即單支避雷針的保護(hù)范圍為一曲線錐體。
3、 直線法：是以避雷針的針尖為頂點(diǎn)作一俯角來確定，有爆炸危險(xiǎn)的建筑物用45°角，對一般建筑物采用60°角，實(shí)質(zhì)上保護(hù)范圍為一直線圓錐體。
    自1983年起，我國正式制定了自己的防雷規(guī)范。目前我國建筑防雷規(guī)范GB50057-94也采納了國際電工委員（IEC）推薦的"滾球法"作為避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算方法。
    避雷針的制作規(guī)格由大量模擬實(shí)驗(yàn)和實(shí)際調(diào)查統(tǒng)計(jì)資料表明，避雷針的外表形狀與其避雷效果無明顯的關(guān)系，所以，不必過多考慮采用單針式或者其他形式造型的避雷針。
    避雷線 接閃器最初的形式只是富蘭克林所設(shè)計(jì)的磨尖的鐵棒。20世紀(jì)初，在電力系統(tǒng)，為了使輸電線路少受雷擊，采用了在輸電線路上方架設(shè)平行的鋼線避雷的方法，在實(shí)用中，由于它簡單有效，逐步得到了推廣。這種架設(shè)在輸電線路上方的鋼線，稱之為避雷線。后來在房屋建筑上也推廣了這種形式，開始布設(shè)在方脊、屋角、房檐等處作雷電保護(hù)，以后這種方式又有所改進(jìn)。
    避雷帶在房屋建筑雷電保護(hù)上，用扁平的金屬帶代替鋼線接閃的方法稱之為避雷帶，它是由避雷線改進(jìn)而來。在城市高大樓房上，使用避雷帶比避雷針有較多的優(yōu)點(diǎn)，它可以與樓房頂?shù)难b飾結(jié)合起來，可以與房屋的外形較好的配合，即美觀防雷效果又好，特別是大面積的建筑，它的保護(hù)范圍大而有效，這是避雷針?biāo)鶡o法比的。避雷帶的制作，采用扁鋼，截面積不小于48mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm避雷。
    避雷網(wǎng)是指利用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋網(wǎng)作為雷電保護(hù)的方法（必要時(shí)還可以輔助避雷網(wǎng)），也叫做暗裝避雷網(wǎng)。它是根據(jù)古典電學(xué)中法拉第籠的原理達(dá)到雷電保護(hù)的金屬導(dǎo)電體網(wǎng)絡(luò)。 暗裝避雷網(wǎng)是把最上層屋頂作為接閃設(shè)備。根據(jù)一般建筑物的結(jié)構(gòu)，鋼筋距面層只有6-7cm，面層愈薄，雷擊點(diǎn)的洞愈小。但有些建筑物的防水層和隔熱層較厚，入彀鋼筋距面層厚度大于20cm，最好另裝輔助避雷網(wǎng)。輔助避雷網(wǎng)一般可用直徑為6mm或以上的鍍鋅圓鋼，網(wǎng)格大小可根據(jù)建筑物重要性，分別采用5m′5m或10m′10m的圓鋼制成。避雷網(wǎng)又分明網(wǎng)和暗網(wǎng)，其網(wǎng)格越密可靠性越好。建筑物頂上往往有許多突出物，如金屬旗桿、透氣管、鋼爬梯、金屬煙囪、風(fēng)窗、金屬天溝等，都必須與避雷網(wǎng)焊成一體做接閃裝置。
    在非混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物上，可采用明裝避雷網(wǎng)。做法是首先在屋脊、屋檐等到頂?shù)耐怀鲞吘壊糠盅b設(shè)避雷帶主網(wǎng)，再在主網(wǎng)上加搭輔助網(wǎng)。避雷帶和避雷網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 避雷帶和避雷網(wǎng)一般采用圓鋼或扁鋼，其尺寸不應(yīng)小于下列數(shù)值：圓鋼直徑為8mm，扁鋼截面積為48mm2，扁鋼厚度為4mm。避雷線一般采用截面積不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線架設(shè)。
    安裝避雷帶和避雷網(wǎng)要注意下面事項(xiàng)：
1、避雷帶及其連接線經(jīng)過沉降溝（沉降溝：一座較長的多層建筑物，往往在橫向上把建筑物分成幾段，段與段之間留有一段空隙，防止各段下沉不一致，引起建筑物損壞）時(shí)，應(yīng)備有10-20cm以上的伸縮余裕的跨越線。
2、 有女兒墻的平頂房屋，其寬度小于24m時(shí)，只須沿女兒墻上部敷設(shè)避雷帶；寬度大于24m時(shí)，須在房面上兩條避雷帶之間加裝明裝連接條，連接條的間距不大于20m時(shí)，只在屋檐上裝避雷帶；寬度大于20m時(shí)，需在屋面上加裝明裝連接條，連接條間距不大于20m。
3、瓦頂房屋面坡度為27°-35°，長度不超過75m時(shí)，只沿屋脊敷設(shè)避雷帶。四坡頂房屋，應(yīng)在各坡脊上裝上避雷帶。為使檐角得到保護(hù)，應(yīng)在屋角上裝短避雷針或?qū)⒈芾讕У囊�下線從檐角上繞下來。如果屋檐高度高于12m，且長度大于75m時(shí)，要在屋脊和房檐上都敷設(shè)避雷帶。
4、當(dāng)屋頂面積非常大時(shí)，應(yīng)敷設(shè)金屬網(wǎng)格，即避雷網(wǎng)。避雷網(wǎng)分明網(wǎng)和暗網(wǎng)，網(wǎng)格越密，可靠性越好，網(wǎng)格的密度視建筑物重要程度而定，重要建筑物采用5′5m的密網(wǎng)格，一般建筑物用20′20m的網(wǎng)格即可。
    在非混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物上，可采用明裝避雷網(wǎng)。做法是首先在屋脊、房檐等到頂?shù)耐怀鲞吘壊糠盅b設(shè)避雷帶主網(wǎng)，再在主網(wǎng)上加搭輔助網(wǎng)，避雷網(wǎng)格大小按上述要求。采用避雷帶和避雷網(wǎng)保護(hù)時(shí)，屋頂上的煙囪、混凝土女兒墻、排氣樓、天窗及建筑裝飾等突出于屋頂上部的結(jié)構(gòu)物和其他突出部分，都要裝設(shè)短避雷針或避雷帶保護(hù)，或暗裝防護(hù)線，并連接到就近避雷帶或避雷網(wǎng)上。對金屬旗桿、金屬煙囪、鋼爬梯、風(fēng)帽、透氣管等必須與就近的避雷帶、避雷網(wǎng)焊接。
    采用避雷帶和避雷網(wǎng)保護(hù)時(shí)，每一座房屋至少有兩根引下線（投影面積小于50m2的建筑物可只用一根）。避雷引下線最好對稱布置，例如兩根引下線成"一"字或"Z"字形，四根引下線要做成"工"字形，引下線間距離不應(yīng)大于20m，當(dāng)大于20m時(shí)，應(yīng)在中間多引一根引下線。見《雷電與避雷工程的避雷帶和避雷網(wǎng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》接閃器的選擇和布置合理設(shè)計(jì)的接閃器將顯著地減少雷電擊中需要防雷空間的可能性。 只有將防雷裝置的設(shè)計(jì)與建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行時(shí)，才能在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上得到最優(yōu)化的組合。特別是在設(shè)計(jì)建筑物時(shí)，就應(yīng)充分利用建筑物的金屬物作為防雷裝置的諸部分之用。
    接閃器可由以下一種或多種組成選擇：
1) 獨(dú)立避雷針；
2) 架空避雷線或架空避雷網(wǎng)；
3) 直接裝設(shè)在建筑物上的避雷針、避雷帶或避雷網(wǎng)。接閃器的布置： GB50057-94 接閃器布置應(yīng)符合下表的規(guī)定：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 30 < 5*5或< 6* 4 第二類防雷建筑物 45 < 10*10或< 12* 8 第三類防雷建筑物 60 < 20*20或< 24*16 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)。滾球法：滾球法是以hr為半徑的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當(dāng)球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物）或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護(hù)的部位時(shí)，該部分就得到接閃器的保護(hù)。 IEC1024-1：1990 當(dāng)符合下表的要求時(shí)，接閃器的布置就是合適的。
    按照保護(hù)級別布置接閃器就設(shè)計(jì)接閃器系統(tǒng)而言，下列方法可單獨(dú)使用，也可結(jié)合使用，只要接閃裝置不同部分所提供的保護(hù)區(qū)能相互銜接，并確保建筑物得到完全的保護(hù)就行（見IEC1024-1第2.1.2條）： --保護(hù)角法： --滾球法： --網(wǎng)格法：所有這三種方法都可用于獨(dú)立、半獨(dú)立和非獨(dú)立的防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
1.保護(hù)角法：接閃導(dǎo)體、避雷針、避雷桿塔和避雷線的位置，應(yīng)使被保護(hù)建筑物的各個部分都處于由接閃裝置導(dǎo)體上的各點(diǎn)以""角朝四面八方向地面投影所形成的軌跡面之內(nèi)。保護(hù)角法有幾何局限。
2.滾球法：對具有復(fù)雜幾何形狀的建筑物，或當(dāng)IEC1024-1的表1排除采用保護(hù)角法時(shí)，應(yīng)采用滾球法來確定建筑物的面積和各部分的保護(hù)空間。"滾球"半徑應(yīng)符合所選擇的防雷系統(tǒng)保護(hù)等級。滾球法是在建筑物上才利用半徑為"R"的球，繞建筑物滾動，直到碰到地平面，或碰到與地平面接觸且能用作雷電導(dǎo)體的任何永久性建筑物或物體為止。在滾動接觸建筑物的地方便有可能受到雷擊。在這樣的點(diǎn)和地段處，就需要由接閃導(dǎo)體來提供防雷保護(hù)。防雷系統(tǒng)的保護(hù)空間就是"滾球"接觸該導(dǎo)體并作用于建筑物時(shí)并未穿過的那塊空間的體積。保護(hù)等級和防雷系統(tǒng)的安裝成本隨所選滾球的尺寸的縮小而增加。
3、 網(wǎng)格法：接閃導(dǎo)體或屋頂導(dǎo)體應(yīng)形成一個閉合多邊形，其周邊應(yīng)靠近屋頂?shù)倪吘壊荚O(shè)。這種多邊形接閃裝置應(yīng)通過增設(shè)相互連接的橫向接閃導(dǎo)線來完善，以形成符合IEC1024-1表1要求的網(wǎng)格。選型程序： (1)評估保護(hù)級數(shù)； (2)選擇合適的保護(hù)半徑；在地球上所處徑、緯度的不同Na也不同。
評估保護(hù)級數(shù)
 1、查出當(dāng)?shù)氐睦纂娒芏萅a 我國北方地區(qū)一般為4，可查圖而來。理論上 1）建筑物的重要程度； 2）建筑物的危險(xiǎn)程度；現(xiàn)場記錄風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容： 3）建筑物的人員密度； 4）建筑物的構(gòu)筑位置； 5）建筑物的建筑結(jié)構(gòu)； 6）建筑物所在地的雷電密度；
2、做工地現(xiàn)場勘察實(shí)際上：根據(jù)多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際運(yùn)用上，多采用1類。查出滾球法半徑D。
3、計(jì)算和選擇合適的保護(hù)半徑：根據(jù)上列Rp= h (2 hr – h ) 公式，設(shè)計(jì)人員需考慮所選擇避雷針的型號，其保護(hù)半徑將能覆蓋在不同垂直距離上的受保護(hù)平面。 避雷針選型確定以后，安裝時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： a.磚木結(jié)構(gòu)的房屋，可把避雷針敷設(shè)在山墻頂部或屋脊上，用抱箍或?qū)︽i坶絲固定于梁上，固定部分的長度為針高的1/3。也可以將避雷針嵌于磚墻或水泥中，為了結(jié)構(gòu)的堅(jiān)固，插在磚墻中的部分為針高的1/3，插在水泥中部分約為針高的1/4-1/5。 b.對于平頂屋上的避雷針應(yīng)安上底座與屋頂層連接，并用螺絲緊固好。 引下線 連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體稱為引下線。雷擊時(shí)引下線上有很大的雷電流流過，會對附近接地的設(shè)備、金屬管道、電源線等產(chǎn)生反擊或旁側(cè)閃擊。為了減少和避免這種反擊，現(xiàn)代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下線，經(jīng)過實(shí)踐證明這種方法不但可行，而且比專門引下線有更多的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹�鋼筋與木梁、樓板的鋼筋，都是連接在一起的和接地網(wǎng)絡(luò)形成一個整體的"法拉第"籠，均處于等電位狀態(tài)。雷電流會很快被分散掉，可以避免發(fā)擊和旁側(cè)閃擊的現(xiàn)象發(fā)生。關(guān)于引下線，"規(guī)范"作如下規(guī)定：《GB50057-94》引下線一般采用圓鋼或扁鋼，其尺寸不小于下列數(shù)值：圓鋼直徑為 8mm；扁鋼截面為 48mm2；扁鋼厚度為 4mm。裝在煙囪上的引下線其尺寸不小于：圓鋼直徑?12mm；扁鋼厚度為4mm，截面積為100mm2。所有引下線要鍍鋅或涂漆，在腐蝕性較強(qiáng)場所，還應(yīng)加大截面積或采取其他防腐措施。引下線的固定支撐點(diǎn)間隔不得大于1.5-2m，引下線的敷設(shè)應(yīng)保持一定的松緊度，不能拉的太緊，以免熱脹冷縮而拉斷。為了減少引下線的電感量，引下線應(yīng)沿最短接地路徑敷設(shè)。對于建筑藝術(shù)要求較高的建筑物，引下線可采用暗敷設(shè)，但截面要加大。由于建筑物的造型不同，不能做直線引下時(shí)，應(yīng)注意彎曲開口處兩點(diǎn)間的直線距離不得等于或小于彎曲部分線段的實(shí)際長度的0.1倍，一般彎曲處不用銳角盡量避免用直角。引下線應(yīng)裝在人員不易碰到的隱蔽地點(diǎn)，以防接觸電壓的危害。距地面2M以內(nèi)的引下線，應(yīng)有良好的保護(hù)，用瓷管或耐陽光的塑料管套住，避免人或動物觸碰。為便于檢查避雷設(shè)施連接導(dǎo)體的導(dǎo)電情況和接地體的散流電阻，要在每根引下線上做斷接卡子，斷接卡子"規(guī)范"規(guī)定距地面最高為1.8M。暗裝引下線也應(yīng)在相應(yīng)的地方做斷接卡子接線盒。（利用混凝土柱鋼筋做引下線時(shí)，不必做斷接卡子，但必須引出測量線端子外露墻面）斷接卡子必須鍍鋅，并保護(hù)接觸面嚴(yán)密，接觸面不得小于10mm2卡接母絲直徑必須大于8mm，卡接母絲上應(yīng)套有彈簧墊圈.