屋面不设接闪网格的情况计算

蔡长雨, 周兴悦, 李东晋

(浙江绿城建筑设计有限公司 重庆分公司, 重庆 401121)

0 引 言

电气工程师在做防雷设计时,往往都是使用软件进行防雷计算,通过计算结果及规范要求判定建筑物的防雷等级后,直接按照GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》[1]第5.2.6条和第5.2.12条的要求,在女儿墙上做明敷接闪带,在屋面上做满足规范要求的接闪网格。在屋面上设置接闪网格,是因为担心屋面无法被女儿墙上的接闪带保护到,那么是否所有的屋面都不能被女儿墙上的接闪线保护呢?所有屋面都需要直接设置接闪网格吗?有没有一个判断标准?本文主要通过计算来解决以上问题。

现在很多建筑设计人员为了使外立面更加美观,常常将女儿墙做得很高,以便遮挡突出屋面的排气管、设备等。这种情况下在女儿墙上设置接闪线,相当于加高了接闪线的安装高度,是否对对建筑物的防雷保护更加有利呢?本文主要通过设计案例以及计算解决这几个问题。

1 设计案例

宁波东钱湖项目包含10多栋多层住宅建筑,其中一栋楼情况:建筑物长为45 m,宽为12.9 m,屋面高度为21 m,女儿墙高度为21.6 m,当地年平均雷暴日为33.1 d/a,经计算年预计雷击次数为0.659次/a,为三类防雷建筑。通常就直接按照在建筑物女儿墙上敷设接闪线,在屋面设置不大于20 mm×20 mm或24 mm×146 mm接闪网格。女儿墙上的接闪带按规范要求及常规做法,安装高度通常为150 mm,支持卡间距1 m,对于该建筑来说,可在建筑物的宽度方向(即竖向)设置3条接闪带,使屋面的接闪网格满足标准GB 50057—2010第4.4.1条的规定,标注引下线,再写上相关说明,就完成防雷设计。但这个建筑是否有必要在屋面上设置接闪网格呢?本文将通过以下计算说明:设置在屋面四周女儿墙上的接闪带,可看作4根接闪线。住宅建筑屋顶平面图如图1所示。

图1 住宅建筑屋顶平面图

图2 2根等高接闪线的保护范围

① 2根接闪线的外侧,各按单根接闪线的方法确定。

② 2根接闪线之间的保护范围按以下方法确定:以A、B两接闪线为圆心,hr为半径作圆弧交于O点,以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点。

③ 2根接闪线之间保护范围最低点的高度按下式计算:

因此,无需再在大屋面上设置接闪网格,仅在女儿墙上设置接闪带,并对突出屋面且高度超过21.402m以上的突出物体进行保护,即可满足防雷要求。根据GB50057—2010第5.2.1条的规定,当使用热浸镀锌扁钢作为接闪带时,最小截面50mm2,最小厚度2.5mm,当使用热浸镀锌圆钢作为接闪带时,最小直径为8mm,则最小可选择14mm×4mm的热浸镀锌扁钢或φ8mm的热浸镀锌圆钢作为接闪带,而设计中通常选择25mm×4mm的热浸镀锌扁钢或φ12mm的热浸镀锌圆钢作为接闪带。对于上述建筑物,竖向可节省3根长度为12.9m的热浸镀锌扁钢或圆钢。

该项目共有此类多层住宅建筑共计10栋,则共可节省3×12.9×10=387m热镀锌扁钢或圆钢。根据GB/T702—2017《热轧钢棒尺寸、外形、重量及允许偏差》[2]所提供数据,对于14mm×4mm的扁钢,单位质量为0.44kg/m,对于25mm×4mm的扁钢,单位质量为0.79kg/m,对于φ8mm的圆钢,单位质量为0.395kg/m,对于φ12mm的圆钢,单位质量为0.888kg/m,则按照规范的最低要求进行设计时,选择φ8mm的圆钢,最少可节省钢材0.395×387=152.865kg,按照设计值采用φ12mm的圆钢,最多可节省钢材0.888×387=343.656kg。

自2020年疫情以来,国际铁矿石的价格不断上涨,钢材价格也随之上涨。国内钢铁企业节能减排的措施也不断加码,钢材的价格层层上涨,在这种情况下,都应减少钢材的使用。电气设计人员作为工程项目中设计的主导方,也应该通过严格的计算,在保障人身、财产安全的同时,不进行过度设计。

2 适用于所有建筑的防雷网格计算

3 结 语

通过GB 50057—2010滚球法确定接闪器的保护范围的计算,结合实际案例,推导出了一般建筑判断是否需要在屋面设置接闪网格的公式,并根据建筑设计的常规做法,计算了上人屋面与不上人屋面屋顶需要设置接闪网格的限值。即对于上人屋面,二类防雷建筑不设置接闪网格的最大建筑物宽度为24.15 m,三类防雷建筑不设置接闪网格的最大建筑物宽度为27.95 m,对于不上人屋面,二类防雷建筑不设置接闪网格的最大建筑物宽度为16.36 m,三类防雷建筑不设置接闪网格的最大建筑物宽度为18.91 m。对于宽度满足在上述说明中的建筑,结合国家标准GB 50057—2010附录D.0.6仅考虑突出屋面且不在接闪线保护范围内的物体防护即可。在设计中,仅通过计算防雷等级,便直接设置接闪带,接闪网格的做法有时会显得比较粗暴,设计时还是应通过详细的计算,因地制宜地考虑防雷方案。