GB55794建筑物防雷设计规范模板.docx

1、GB55794建筑物防雷设计规范模板GB557-94建筑物防雷设计规范模板建筑物防雷设计规范GB50057-94附录 -05-04 14:16:23| 分类: 防雷标准 | 标签: |字号大中小订阅中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准附录Design code for protection of Structures against lightning(Addenda)GB 50057-1994附录一建筑物年预计雷击次数1建筑物年预计雷击次数应按下式确定:N k Ng Ae (附11)式中:N建筑物预计雷击次数(次a);k 校正系数,在一般情况下取1,在下列情况下取相应数值:位于旷野孤立

2、的建筑物取2;金属屋面的砖木结构建筑物取1.7;位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物,以及特别潮湿的建筑物取1.5;Ng 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次(km2a);Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2)。2雷击大地的年平均密度应按下式确定: Ng 0.024T d 1.3 (附12)式中:T d年平均雷暴日,根据当地气象台、站资料确定(da)。3建筑物等效面积Ae应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定:(1)当建筑物的高H小于100m时,其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定(附图11): (

3、附13) (附14)式中:D建筑物每边的扩大宽度(m);L、W、H分别为建筑物的长、宽、高(m)。注:建筑物平面积扩大后的面积Ae如附图11中周边虚线所包围的面积。(2)当建筑物的高H等于或大于100m时,其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算;建筑物的等效面积应按下式确定。 Ae LW2 H(LW)H2 10-6(附15)(3)当建筑物各部位的高不同时,应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度,其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。附录二建筑物易受雷击的部位1平屋面或坡度不大于110的屋面檐角、女儿墙、屋檐附图 21(a)、21(b)。2坡度大于110且小于12的屋面屋

4、角、屋脊、檐角、屋檐附图21(c)。3坡度不小于12的屋面屋角、屋脊、檐角附图21(d)。4对附图21(c)和21(d),在屋脊有避雷带的情况下,当屋檐处于屋脊避雷带的保护范围内时屋檐上可不设避雷带。附录三接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算1接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算应按下式确定:RARi(附31)式中:R接地装置各支线的长度取值小于或等于接地体的有效长度le或者有支线大于le而取其等于le时的工频接地电阻();A换算系数,其数值宜按附图31确定;Ri所要求的接地装置冲击接地电阻()。2接地体的有效长度应按下式确定: (附32)式中:le 接地体的有效长度,应按附图32计量

5、(m);敷设接地体处的土壤电阻率(m)。3环绕建筑物的环形接地体应按以下方法确定冲击接地电阻:(1)当环形接地体周长的一半大于或等于接地体的有效长度le时,引下线的冲击接地电阻应为从与该引下线的连接点起沿两侧接地体各取le长度算出的工频接地电阻(换算系数A等于1)。(2)当环形接地体周长的一半l小于le时,引下线的冲击接地电阻应为以接地体的实际长度算出工频接地电阻再除以A值。4与引下线连接的基础接地体,当其钢筋从与引下线的连接点量起大于20m时,其冲击接地电阻应为以换算系数A等于1和以该连接点为圆心、20m为半径的半球体范围内的钢筋体的工频接地电阻。注:l为接地体最长支线的实际长度,其计量与l

6、e类同。当它大于le时,取其等于le。附录四滚球法确定接闪器的保护范围1单只避雷针的保护范围应按下列方法确定(附图41)。(1)当避雷针高度h小于或等于hr时:距地面hr处作一平行于地面的平行线;以针尖为圆心,hr为半径,作弧线交于平行线的A、B两点;以A、B为圆心,hr为半径作弧线,该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体;避雷针在hx高度的xx平面上和在地面上的保护半径,按下列计算式确定: (附 41) (附 42)式中:rx避雷针在 hx高度的xx平面上的保护半径(m);hr滚球半径,按本规范表521确定(m);hx被保护物的高度(m);r0

7、避雷针在地面上的保护半径(m)。(2)当避雷针高度h大于hr时,在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。其余的做法同本款第(1)项。(附4l)和(附42)式中的h用hr代人。2双支等高避雷针的保护范围,在避雷针高度h小于或等于hr的情况下,当两支避雷针的距离D大于或等于 时,应各按单支避雷针的方法确定;当D小于 时,应按下列方法确定(附图42)。(1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定。(2)C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b0按下式计算:(附 43)在AOB轴线上,距中心线任一距离x处,其在保护范围上边线上的保护高度hx 按下式确定:(附

8、44)该保护范围上边线是以中心线距地面的hr一点O为圆心,以 为半径所作的圆弧AB。(3)两针间AEBC内的保护范围,ACO部分的保护范围按以下方法确定:在任一保护高度hx 和C点所处的垂直平面上,以hx作为假想避雷针,按单支避雷针的方法逐点确定(见附图42的11剖面图)。确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。(4)确定xx平面上保护范围截面的方法。以单支避雷针的保护半径rx 为半径,以 A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交;以单支避雷针的(r0rx)为半径,以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接。见附图42中的粗虚线。3双支不等高避雷针的保护范围,在h1小于或等于h

9、r和h。小于或等于hr的情况下,当D大于或等于 时,应各按单支避雷针所规定的方法确定;当 时,应按下列方法确定(附图43)。(1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定。(2)CE线或HO线的位置按下式计算: (附45)(3)在地面上每侧的最小保护宽度b。按下式计算: (附46)在AOB轴线上,A、B间保护范围上边线按下式确定: (附47)式中:x距CE线或HO线的距离。该保护范围上边线是以HO线上距地面hr的一点O为圆心,以 为半径所作的圆弧AB。(4)两针间AEBC内的保护范围,ACO与AEO是对称的,BCO与 BEO是对称的,ACO部分的保护范围按以下方法确定:在hx和C点所处

10、的垂直平面上,以hx作为假想避雷针,按单支避雷针的方法确定(见附图43的1l剖面图)。确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。(5)确定xx平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针相同。4矩形布置的四支等高避雷针的保护范围,在h小于或等于hr的情况下,当D3大于或等于 时,应各按双支等高避雷针的方法确定;当D3小于 时,应按下列方法确定(附图44)。(l)四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定。(2)B、E避雷针连线上的保护范围见附图44的l1剖面图,外侧部分按单支避雷针的方法确定。两针间的保护范围按以下方法确定:以B、E两针针尖为圆心、hr为半径作弧相交于O点,以

11、O点为圆心、hr为半径作圆弧,与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围。保护范围最低点的高度h。按下式计算: (附48)(3)附图44的22剖面的保护范围,以P点的垂直线上的O点(距地面的高度为hrh0)为圆心,hr为半径作圆弧与B、C和A、E双支避雷针所作出在该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。F点(H点与此类同)的位置及高度可按下列计算式确定: (hrhx)2h2r(b0x)2 (附49) (附410)(4)确定附图44的33剖面保护范围的方法与本款第(3)项相同。(5)确定四支等高避雷针中间在h0至h之间于hy,高度的yy平面上保护范围截面的方法:以P点为圆心、 为半径作圆或圆弧,与

12、各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。见附图44中的虚线。5单根避雷线的保护范围,当避雷线的高度h大于或等于2 hr时,无保护范围;当避雷线的高度h小于2 hr 时,应按下列方法确定(附图45)。确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下,当等高支柱间的距离小于120m时架空避雷线中点的弧垂宜采用2m,距离为120150m时宜采用3m。(l)距地面hr处作一平行于地面的平行线;(2)以避雷线为圆心、hr为半径,作弧线交于平行线的A、B两点;(3)以A、B为圆心,hr为半径作弧线,该两弧线相交或相切并与地面相切。从该弧线起到地面止就是保护范围;(4)当h小于

13、2hr且大于hr时,保护范围最高点的高度h。按下式计算:hr2hrh (附 411)(5)避雷线在hx高度的xx平面上的保护宽度,按下式计算:(附412)式中:bx避雷线在 hx高度的xx平面上的保护宽度(m);h避雷线的高度(m);hr 滚球半径,按本规范表52l确定(m);hx 被保护物的高度(m)。(6)避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。6两根等高避雷线的保护范围,应按下列方法确定。(1)在避雷线高度h小于或等于hr的情况下,当D大于或等于 时,各按单根避雷线所规定的方法确定;当D小于 时,按下列方法确定(附图 46):两根避雷线的外侧,各按单根避雷线的方法确定;两根避雷线之间

14、的保护范围按以下方法确定:以A、B两避雷线为圆心,hr为半径作圆弧交于O点,以O点为圆心、hr为半径作圆弧交于A、B点;两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算: (附413)避雷线两端的保护范围按双支避雷针的方法确定,但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定(附图46的11剖面):以双支避雷针所确定的保护范围中点最低点的高度 作为假想避雷针,将其保护范围的延长弧线与h0线交于E点。内移位置的距离x也可按下式计算: (附414)式中:b0按(附43)式确定。(2)在避雷线高度h小于2hr且大于hr,而且避雷线之间的距离 D小于2hr且大于 的情况下,按下列方法确定(附图47)。 距地面h

15、r处作一与地面平行的线; 以避雷线A、B为圆心,hr为半径作弧线相交于O点并与平行线相交或相切于C、E点; 以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点; 以C、E为圆心,hr为半径作弧线交于A、B并与地面相切; 两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算:(附415) 最小保护宽度bm位于高处,其值按下式计算:(附416) 避雷线两端的保护范围按双支高度hr的避雷针确定,但在中线上线h0的内移位置接以下方法确定(附图47的11剖面):以双支高度hr的避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度h0(hrD2)作为假想避雷针,将其保护范围的延长弧线与h0线交于F点。内移位置的距离x也可按下式计算:

16、(附417)7本附录各图中所画的地面也能够是位于建筑物上的接地金属物、其它接闪器。当接闪器在”地面上保护范围的截面”的外周线触及接地金属物、其它接闪器时,各图的保护范围均适用于这些接闪器;当接地金属物、其它接闪器是处在外周线之内且位于被保护部位的边沿时,应按以下方法确定所需断面的保护范围(见附图48):(1)以 A、B为圆心,hr为半径作弧线相交于 O点;(2)以O为圆心,hr为半径作弧线AB,弧线AB就是保护范围的上边线。注:当接闪器在”地面保护范围的截面”的外周触及的是屋面时,各图的保护范围仍有效,但外周线触及的屋面及外部得不到保护,内部得到保护。附录五分流系数kC1分流系数kC,单根引下

17、线时应为1,两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线时应为0.66,接闪器成团合环或网状的多根引下线时应为0.44(附图5.1)。2当采用网格型接闪器、引下线用多根环形导体互相连接、接地体采用环形接地体,或者利用建筑物钢筋或钢构架作为防雷装置时分流系数kc应按附图5.2确定。3在接地装置相同(即采用环形接地体)的情况下,按附图5.1和附图5.2计算出的分流系数值不同时,可取较小的数值。说明 附图5.1适用于单层、多层建筑物和每根引下线有自己的接地体或接于环形接地体以及引下线之间(除屋顶外)在屋顶以下至地面不再互相连接。附图5.2适用于单层到高层,在接地装置符合要求的情况下不论层数多少,当引下线

18、(附屋顶外)在屋顶以下至地面不再互相连接时分流系数采用kC1。在钢筋混凝土框架式结构和利用钢筋作为防雷装置的情况下,当接地装置利用整体基础或闭合条形基础或人工环形接地体(此时与周边每根柱子钢筋连接)时,附图5.2中的h1hm为对应于每层高度,n为沿周边的柱子根数。附录六 雷电流1闪电中可能出现的三种雷击见附图6.1,其参量应符合附表6.1附表6.3的规定。雷击参数的定义应按附图6.2确定。2对雷电流的电荷量Qs和单位能量可近似按下列计算式计算。Qs=(10.7)IT2 (C) (附6.1)WR=(12)(10.7)I2T2 (J) (附6.2)式中 I 雷电流幅值(A);T2半值时间(s)。短

19、时首次雷击首次以后的雷击(后续雷击)长时间雷击附图6.1闪击中可能出现的三种雷击i I 峰值电流(幅值)T1 波头时间T2 半值时间(a)短时雷击T 从波头起自峰值10%至波尾降至峰值10%之间的时间Ql 长时间雷击的电荷量(b)长时间雷击附图6.2 雷击参数定义首次雷击的雷电流参量 附表6.1雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类I幅值(kA)200150100T1波头时间(s)101010T2半值时间(s)350350350Qs电荷量(C)1007550WR单位能量(MJ)105.62.5注:1.因为全部电荷量Qs的本质部分包括在首次雷击中,故所规定的值考虑合并了所有短时间雷击的电荷量。2.

20、由于单位能量W/R的本质部分包括在首次雷击中,故所规定的值考虑合并了所有短时间雷击的单位能量。首次以后雷击的雷电流参量 附表6.2雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类I幅值(kA)5037.525T1波头时间(s)0.250.250.25T2半值时间(s)100100100IT1平均陡度(kAs)200150100长时间雷击的雷电流参量 附表6.3雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类Ql电荷量(C)200150100T时间(s)0.50.50.5平均电流IQl T说明 对平原和低建筑物典型的向下闪击,其可能的四种组合见附图6.3。对约高于100m的高层建筑物典型的向上闪击,其可能的五种组合见附

21、图6.4。从附图6.3和附图6.4可分析出附图6.1。附录七 环路中感应电压、电流和能量的计算1在不同的线路结构和敷设路径(附图7.1)以及不同的外部防雷装置下当雷击建筑物的防雷装置时,在该等线路中预期的最大感应电压和能量可近似地按附表7.1中的计算式计算。(b)包围一小面积并与引下线不绝缘的环路(c)布置相似于(a),但环路所包围的面积是小的,装置极靠近引下线并与其接触(a)包围一大面积并与引下线不绝缘的环路(d)布置相似于(a),但环路安装在封密型金属电缆管道内(e)布置相似于(a),电路由屏蔽电缆组成,屏蔽层是引下线的一部分(f)布置相似于(b),电路由两芯线的屏蔽电缆组成,电缆屏蔽层是

22、引下线的一部分,所考虑的环路与防雷装置绝缘附图7.1 应用于附表7.1的环路布置I流经引下线的分雷电流; K作自然引下线用的金属电缆管道;T作引下线用的金属结构立柱; l电气装置平行于引下线的长度。闪电击中第一类防雷建筑物安装在建筑物上的防雷装置时所感应的电压和能量的近似计算式 附表7.1注: 如金属窗框架与建筑物互相连接的钢筋在电气上有连接时本栏也适用于这类钢筋混凝土建筑物。 Ui采用首次以后的雷击电流参量(附表6.2)时预期的最大感应电压;Uk采用首次雷击电流参量(附表6.1)时在电缆内导体与屏蔽层之间预期的最大共模电压,RMl0.1m;Uq屏蔽电缆内导体之间预期的最大差模电压;W当采用首

23、次雷击电流参量(附表6.1)及环路由于产生火花放电而成闭合环路时,预期产生于环路内的最大能量;L与引下线平行的电气装置的长度(m);RM电缆总长的电缆屏蔽层电阻();A引下线之间的平均距离(m);H防雷装置接闪器的高度(m)。 附表7.1适用于第一类防雷建筑物的雷电流参量。对第二类防雷建筑物,表中的感应电压计算式应乘以0.75(因第二类防雷建筑物的雷电流为第一类的75%),能量计算式应乘以0.56(即0.752=0.56,因能量与电流的平方成正比)。对第三类防雷建筑物,表中的感应电压计算式应乘以0.5(因第三类防雷建筑物的雷电流为第一类的50%),能量计算式应乘以0.25(即0.52=0.25

24、)。2格栅形屏蔽建筑物附近遭雷击时在LPZ1区内环路的感应电压和电流。在LPZ1区Vs空间内的磁场强度看成是均匀的情况下(见图6.3.2-1和图6.3.2-2),附图7.2所示为无屏蔽线路构成的环路,其开路最大感应电压Uoc/max 宜按下式确定:Uoc/max =0blH1/max/ T1 (V) (附7.1)式中:0真空的磁导系数,其值等于4107Vs/(Am);b环路的宽(m);l环路的长(m);H1/maxLPZ1区内最大的磁场强度(A/m),按式(6.3.2-2)确定;T1雷电流的波头时间(s)。注: 当环路不是矩形时,应转换为相同环路面积的矩形环路。 图中的电力线路或信息线路也能够

25、是邻近的两端做了等电位连接的金属物。若略去导线的电阻(最坏情况),最大短路电流isc/ max 可按下式确定:isc/ max =0blH1/ max/ L (A) (附7.2)式中 L环路的自电感(H)。 矩形环路的自电感可按下式计算: L = 0.8l2+b2 0.8(l+ b) + 0.4lln(2b/r)/ 1+1+(b/l)2 +0.4bln(2l/r)/ 1+1+(l/b)2 106 (H) (附73) 式中 r 环路导线的半径(m)。3格栅形屏蔽建筑物遭直接雷击时在LPZ1区内环路的感应电压和电流在LPZ1区Vs空间内的磁场强度H1应按式(6.3.2-4)确定。根据附图7.2所示

26、环路,其开路最大感应电压Uoc/ max宜按下式确定:Uoc/ max =0bln(1+l/dl/ w)kH(w /d1/ r )io/ max / T1(V) (附7.4)式中 dl/ w环路至屏蔽墙的距离(m),根据式(6.3.2-5)dl/ w ds/ 2 ;dl/ r环路至屏蔽顶的平均距离(m);io/ maxLPZ0A 区内的雷电流最大值(A);kH 形状系数 ,取 ;w 格栅形屏蔽的网格宽(m)。若略去导线的电阻(最坏情况),最大短路电流isc/ max可按下式确定:(A) (附7.5)4在LPZn+1区(n等于或大于1)内的感应电压和电流在LPZn+1区Vs空间内的磁场强度Hn+

27、1看成是均匀的情况下(见图6.3.2-2),附图7.2所示环路,其最大感应电压和电流可按式(附7.1)和式(附7.2)确定,该两式中的H1/ max应根据式(6.3.2-2)或式(6.3.2-6)计算出的Hn+1/ max代入。式(6.3.2-2)中的H1用Hn+1/ max代入,Ho用Hn/ max代入。说明 计算举例,以附图7.3和附图7.4两种装置作为例子。建筑物属于第二类防雷建筑物。以附表7.1中给出的计算式为基准,指出其实际的应用。两个例子中的线路敷设均无屏蔽。第I种情况:以附图7.3所示的装置作为例子。外部防雷装置有四根引下线,它们之间的距离a设定为10m。为评价电压U1(它决定水

28、管与设备G2 之间的最小分开距离S),采用附表7.1的(a)列和附图7.1的(a)图。U1 = 0.75la/h100 = 0.75610/20 100 = 318kV式中 l 从水管至设备的最近点向下至水管水平走向的高(m)。若由于过大的电压U1而引发的击穿火花,其能量按附表7.1的相关计算式评价:w1 = 0.56la/h = 0.56610/20 = 3.36kJ为评价电压U2 (信息系统与低压电力装置之间的电压)采用附表7.1的(b)列和附图7.1的(b)图。U2 = 0.75la/h2.0= 0.75610/20 2.0 = 8.5kV评价击穿火花的相应能量则采用附表7.1第一行的相关计算式:w2 = 0.56la/h1 = 0.56610/201 = 1.68J附图7.3 外墙无钢筋