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高层建筑物防直击雷措施

高层建筑物的防直击雷，从立面上看，可分为三部分，见图1。建筑物地面以上等于滚球半径的部位(当将建筑物视为一孤立物体，四周无其他物体时)，一半径等于相应该球半径的球体沿建筑物周围滚动，球体的一点接触地面，则球体在距地面为其半径以下的部分不可能接触到建筑物。所以，规范允许这部分可不采取防侧击的措施。
美国高层建筑物的数量在世界上是首位，根据其80年代初期的资料，认为高避雷针和高层建筑物在其顶点及屋顶以下的侧面有遭到雷击的记载，因此希望考虑其它高层建筑物上部侧面的防雷保护。笔者认为，这类雷击事故是轻微的，因为：第一，侧击雷具有短的吸引半径(即小的滚球半径hr)，其相应的雷电流也是小的；第二，高层建筑物的建筑结构通常能够耐受这类办雷电流的侧击；第三，建筑物遭受侧击雷损坏的记载尚不多，这点可证实前两点的真实性。因此，对于高层建筑物上部侧面雷击的保护不需另设专门接闪器，而利用建筑物本身的钢构架、钢筋及其它金属物。
屋顶部分的防直击雷措施，根据《规范》表5.2.1的规定（见下表)。布置接闪器时，可单独或任意组合采用滚球法、避雷网。
接闪器布置
建筑物防雷类别
滚球半径hr（m）
避雷网网格尺寸（m）
第二类防雷建筑物
45
≤10×10或≤12×8
第三类防雷建筑物
60
≤20×20或≤24×16

注：外墙上的金属栏杆、门窗等与防雷装置相连接。
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。因大雷电流对应大的滚球半径，大雷电流通常从上空接近于垂直向下进行。如200m高的建筑物，取其高度作为滚球半径，其相对应的雷电流约为(200/9.4)3/2=98kA。也就是说，在距建筑物屋顶周边200m范围内大于98kA雷电流的雷击，可能性极大地将击到建筑物屋顶周边上。为此，高层建筑物
的屋顶防直击雷，首先宜沿屋顶周边设避雷带，其安装位置宜略为突出屋顶外沿，如图2所示。从美化建筑物立面着眼，也宜在屋顶周边装设与建筑立面协调的金属栏杆，其布置位置也宜突出屋顶外沿。当然,如果在屋顶周边有符合《规范》要求的其他明设金属物，宜利用其作为接闪器。
结构钢筋是否可以作为接闪器呢?虽然《规范》没有不允许利用高层建筑物屋顶结构钢筋作接闪器的规定，笔者仍不推荐利用高层建筑屋顶周边混凝土内的钢筋作为接闪器。因为，雷闪击中屋顶周边结构钢筋时，钢筋表面的小块混凝土落到地面的动量将比从多层建筑物落到地面的动量大许多，从而造成危险。但是，它们宜与防雷装置连接，作为屏蔽和后备接内器之用；
屋顶防直击雷除了上述沿周边敷设的避雷带外，下面介绍屋面防直击雷的几种其它做法。
1．单独采用避雷网。首先应按《规范》附录二的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设避雷带。然后，在整个屋面组成不大于表l所规定的网格。
2．单独采用滚球法。举个例子说明之，图3是屋顶的某一剖面（以最大剖面为准，左右对称），A为屋顶处的避雷带或可被利用作接闪器的金属物，B为需要保护的突出屋面的物体上最外的一点。先以A、B为圆心，相应的滚球半径hr为半径，作圆弧交于C点，再以C点，为圆心，hr为半径，作圆弧交于垂直平分线的O点。然后，用比例尺直接量出OO’的长度、在O’点上立一支避雷针，其长度大于OO’就可以了。

3. 滚球法和避雷网组合。该例与图3类同，但屋面比较大（如图4所示），低屋面按避雷网布置。先在避雷网上方作一平行于避雷网的水平线，其间距为滚球半径hr，以B点为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线上C点，再以C点为圆心，hr为半径作弧线交于垂直平分线的O点。然后，用比例尺直接量出OO′的长度，在O′点上立一支避雷针，其长度大于OO′就可以了。