屋面不設(shè)接閃網(wǎng)格的情況計算

蔡長雨, 周興悅, 李東晉

(浙江綠城建筑設(shè)計有限公司 重慶分公司, 重慶 401121)

0 引 言

電氣工程師在做防雷設(shè)計時,往往都是使用軟件進行防雷計算,通過計算結(jié)果及規(guī)范要求判定建筑物的防雷等級后,直接按照GB 50057—2010《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》[1]第5.2.6條和第5.2.12條的要求,在女兒墻上做明敷接閃帶,在屋面上做滿足規(guī)范要求的接閃網(wǎng)格。在屋面上設(shè)置接閃網(wǎng)格,是因為擔(dān)心屋面無法被女兒墻上的接閃帶保護到,那么是否所有的屋面都不能被女兒墻上的接閃線保護呢?所有屋面都需要直接設(shè)置接閃網(wǎng)格嗎?有沒有一個判斷標(biāo)準(zhǔn)?本文主要通過計算來解決以上問題。

現(xiàn)在很多建筑設(shè)計人員為了使外立面更加美觀,常常將女兒墻做得很高,以便遮擋突出屋面的排氣管、設(shè)備等。這種情況下在女兒墻上設(shè)置接閃線,相當(dāng)于加高了接閃線的安裝高度,是否對對建筑物的防雷保護更加有利呢?本文主要通過設(shè)計案例以及計算解決這幾個問題。

1 設(shè)計案例

寧波東錢湖項目包含10多棟多層住宅建筑,其中一棟樓情況:建筑物長為45 m,寬為12.9 m,屋面高度為21 m,女兒墻高度為21.6 m,當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤諡?3.1 d/a,經(jīng)計算年預(yù)計雷擊次數(shù)為0.659次/a,為三類防雷建筑。通常就直接按照在建筑物女兒墻上敷設(shè)接閃線,在屋面設(shè)置不大于20 mm×20 mm或24 mm×146 mm接閃網(wǎng)格。女兒墻上的接閃帶按規(guī)范要求及常規(guī)做法,安裝高度通常為150 mm,支持卡間距1 m,對于該建筑來說,可在建筑物的寬度方向(即豎向)設(shè)置3條接閃帶,使屋面的接閃網(wǎng)格滿足標(biāo)準(zhǔn)GB 50057—2010第4.4.1條的規(guī)定,標(biāo)注引下線,再寫上相關(guān)說明,就完成防雷設(shè)計。但這個建筑是否有必要在屋面上設(shè)置接閃網(wǎng)格呢?本文將通過以下計算說明:設(shè)置在屋面四周女兒墻上的接閃帶,可看作4根接閃線。住宅建筑屋頂平面圖如圖1所示。

圖1 住宅建筑屋頂平面圖

圖2 2根等高接閃線的保護范圍

① 2根接閃線的外側(cè),各按單根接閃線的方法確定。

② 2根接閃線之間的保護范圍按以下方法確定:以A、B兩接閃線為圓心,hr為半徑作圓弧交于O點,以O(shè)點為圓心、hr為半徑作弧線交于A、B點。

③ 2根接閃線之間保護范圍最低點的高度按下式計算:

因此,無需再在大屋面上設(shè)置接閃網(wǎng)格,僅在女兒墻上設(shè)置接閃帶,并對突出屋面且高度超過21.402m以上的突出物體進行保護,即可滿足防雷要求。根據(jù)GB50057—2010第5.2.1條的規(guī)定,當(dāng)使用熱浸鍍鋅扁鋼作為接閃帶時,最小截面50mm2,最小厚度2.5mm,當(dāng)使用熱浸鍍鋅圓鋼作為接閃帶時,最小直徑為8mm,則最小可選擇14mm×4mm的熱浸鍍鋅扁鋼或φ8mm的熱浸鍍鋅圓鋼作為接閃帶,而設(shè)計中通常選擇25mm×4mm的熱浸鍍鋅扁鋼或φ12mm的熱浸鍍鋅圓鋼作為接閃帶。對于上述建筑物,豎向可節(jié)省3根長度為12.9m的熱浸鍍鋅扁鋼或圓鋼。

該項目共有此類多層住宅建筑共計10棟,則共可節(jié)省3×12.9×10=387m熱鍍鋅扁鋼或圓鋼。根據(jù)GB/T702—2017《熱軋鋼棒尺寸、外形、重量及允許偏差》[2]所提供數(shù)據(jù),對于14mm×4mm的扁鋼,單位質(zhì)量為0.44kg/m,對于25mm×4mm的扁鋼,單位質(zhì)量為0.79kg/m,對于φ8mm的圓鋼,單位質(zhì)量為0.395kg/m,對于φ12mm的圓鋼,單位質(zhì)量為0.888kg/m,則按照規(guī)范的最低要求進行設(shè)計時,選擇φ8mm的圓鋼,最少可節(jié)省鋼材0.395×387=152.865kg,按照設(shè)計值采用φ12mm的圓鋼,最多可節(jié)省鋼材0.888×387=343.656kg。

自2020年疫情以來,國際鐵礦石的價格不斷上漲,鋼材價格也隨之上漲。國內(nèi)鋼鐵企業(yè)節(jié)能減排的措施也不斷加碼,鋼材的價格層層上漲,在這種情況下,都應(yīng)減少鋼材的使用。電氣設(shè)計人員作為工程項目中設(shè)計的主導(dǎo)方,也應(yīng)該通過嚴(yán)格的計算,在保障人身、財產(chǎn)安全的同時,不進行過度設(shè)計。

2 適用于所有建筑的防雷網(wǎng)格計算

3 結(jié) 語

通過GB 50057—2010滾球法確定接閃器的保護范圍的計算,結(jié)合實際案例,推導(dǎo)出了一般建筑判斷是否需要在屋面設(shè)置接閃網(wǎng)格的公式,并根據(jù)建筑設(shè)計的常規(guī)做法,計算了上人屋面與不上人屋面屋頂需要設(shè)置接閃網(wǎng)格的限值。即對于上人屋面,二類防雷建筑不設(shè)置接閃網(wǎng)格的最大建筑物寬度為24.15 m,三類防雷建筑不設(shè)置接閃網(wǎng)格的最大建筑物寬度為27.95 m,對于不上人屋面,二類防雷建筑不設(shè)置接閃網(wǎng)格的最大建筑物寬度為16.36 m,三類防雷建筑不設(shè)置接閃網(wǎng)格的最大建筑物寬度為18.91 m。對于寬度滿足在上述說明中的建筑,結(jié)合國家標(biāo)準(zhǔn)GB 50057—2010附錄D.0.6僅考慮突出屋面且不在接閃線保護范圍內(nèi)的物體防護即可。在設(shè)計中,僅通過計算防雷等級,便直接設(shè)置接閃帶,接閃網(wǎng)格的做法有時會顯得比較粗暴,設(shè)計時還是應(yīng)通過詳細(xì)的計算,因地制宜地考慮防雷方案。