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)設計
  (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，保護建筑物免受雷害。

避雷針保護范圍的計算方法目前世界各國關(guān)于避雷針保護范圍的計算公式在形式上各有不同，
大體上有如下幾種計算方法：
1、 折線法：即單一避雷針的保護范圍為一折線圓錐體。
2、 曲線法：即單支避雷針的保護范圍為一曲線錐體。
3、 直線法：是以避雷針的針尖為頂點作一俯角來確定，有爆炸危險的建筑物用45°角，對一般建筑物采用60°角，實質(zhì)上保護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"作為避雷針保護范圍的計算方法。
    避雷針的制作規(guī)格由大量模擬實驗和實際調(diào)查統(tǒng)計資料表明，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計的磨尖的鐵棒。20世紀初，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平行的鋼線避雷的方法，在實用中，由于它簡單有效，逐步得到了推廣。這種架設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，開始布設在方脊、屋角、房檐等處作雷電保護，以后這種方式又有所改進。
    避雷帶在房屋建筑雷電保護上，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，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，它的保護范圍大而有效，這是避雷針所無法比的。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)作為雷電保護的方法（必要時還可以輔助避雷網(wǎng)），也叫做暗裝避雷網(wǎng)。它是根據(jù)古典電學中法拉第籠的原理達到雷電保護的金屬導電體網(wǎng)絡。 暗裝避雷網(wǎng)是把最上層屋頂作為接閃設備。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)設計 避雷帶和避雷網(wǎng)一般采用圓鋼或扁鋼，其尺寸不應小于下列數(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。
    安裝避雷帶和避雷網(wǎng)要注意下面事項：
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，應備有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，只須沿女兒墻上部敷設避雷帶；寬度大于24m時，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，只在屋檐上裝避雷帶；寬度大于20m時，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，只沿屋脊敷設避雷帶。四坡頂房屋，應在各坡脊上裝上避雷帶。為使檐角得到保護，應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，要在屋脊和房檐上都敷設避雷帶。
4、當屋頂面積非常大時，應敷設金屬網(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)保護時，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，都要裝設短避雷針或避雷帶保護，或暗裝防護線，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)保護時，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，引下線間距離不應大于20m，當大于20m時，應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)設計》接閃器的選擇和布置合理設計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計與建筑結(jié)構(gòu)設計同時進行時，才能在技術(shù)和經(jīng)濟上得到最優(yōu)化的組合。特別是在設計建筑物時，就應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) 獨立避雷針；
2) 架空避雷線或架空避雷網(wǎng)；
3) 直接裝設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，可單獨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），而不觸及需要保護的部位時，該部分就得到接閃器的保護。 IEC1024-1：1990 當符合下表的要求時，接閃器的布置就是合適的。
    按照保護級別布置接閃器就設計接閃器系統(tǒng)而言，下列方法可單獨使用，也可結(jié)合使用，只要接閃裝置不同部分所提供的保護區(qū)能相互銜接，并確保建筑物得到完全的保護就行（見IEC1024-1第2.1.2條）： --保護角法： --滾球法： --網(wǎng)格法：所有這三種方法都可用于獨立、半獨立和非獨立的防雷系統(tǒng)的設計。
1.保護角法：接閃導體、避雷針、避雷桿塔和避雷線的位置，應使被保護建筑物的各個部分都處于由接閃裝置導體上的各點以""角朝四面八方向地面投影所形成的軌跡面之內(nèi)。保護角法有幾何局限。
2.滾球法：對具有復雜幾何形狀的建筑物，或當IEC1024-1的表1排除采用保護角法時，應采用滾球法來確定建筑物的面積和各部分的保護空間。"滾球"半徑應符合所選擇的防雷系統(tǒng)保護等級。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。在這樣的點和地段處，就需要由接閃導體來提供防雷保護。防雷系統(tǒng)的保護空間就是"滾球"接觸該導體并作用于建筑物時并未穿過的那塊空間的體積。保護等級和防雷系統(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：接閃導體或屋頂導體應形成一個閉合多邊形，其周邊應靠近屋頂?shù)倪吘壊荚O。這種多邊形接閃裝置應通過增設相互連接的橫向接閃導線來完善，以形成符合IEC1024-1表1要求的網(wǎng)格。選型程序： (1)評估保護級數(shù)； (2)選擇合適的保護半徑；在地球上所處徑、緯度的不同Na也不同。
評估保護級數(shù)
 1、查出當?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）建筑物的危險程度；現(xiàn)場記錄風險內(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)場勘察實際上：根據(jù)多年的實踐經(jīng)驗，在實際運用上，多采用1類。查出滾球法半徑D。
3、計算和選擇合適的保護半徑：根據(jù)上列Rp= h (2 hr – h ) 公式，設計人員需考慮所選擇避雷針的型號，其保護半徑將能覆蓋在不同垂直距離上的受保護平面。 避雷針選型確定以后，安裝時應注意以下事項： a.磚木結(jié)構(gòu)的房屋，可把避雷針敷設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體稱為引下線。雷擊時引下線上有很大的雷電流流過，會對附近接地的設備、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，因為柱鋼筋與木梁、樓板的鋼筋，都是連接在一起的和接地網(wǎng)絡形成一個整體的"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，在腐蝕性較強場所，還應加大截面積或采取其他防腐措施。引下線的固定支撐點間隔不得大于1.5-2m，引下線的敷設應保持一定的松緊度，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，引下線應沿最短接地路徑敷設。對于建筑藝術(shù)要求較高的建筑物，引下線可采用暗敷設，但截面要加大。由于建筑物的造型不同，不能做直線引下時，應注意彎曲開口處兩點間的直線距離不得等于或小于彎曲部分線段的實際長度的0.1倍，一般彎曲處不用銳角盡量避免用直角。引下線應裝在人員不易碰到的隱蔽地點，以防接觸電壓的危害。距地面2M以內(nèi)的引下線，應有良好的保護，用瓷管或耐陽光的塑料管套住，避免人或動物觸碰。為便于檢查避雷設施連接導體的導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。暗裝引下線也應在相應的地方做斷接卡子接線盒。（利用混凝土柱鋼筋做引下線時，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，并保護接觸面嚴密，接觸面不得小于10mm2卡接母絲直徑必須大于8mm，卡接母絲上應套有彈簧墊圈.