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避雷针特性

避雷针,又名防雷针,是用来保护建筑物、高大树木等避免雷击的装置。 其原理是当雷云放电接近地面时,它使地面电场发生畸变,在避雷针的顶端,形成局部电场集中的空间,以引导雷电向避雷针放电,再通过接地引下线和接地装置将雷电流引入大地,从而使被保护物体免遭雷击。

中文名

避雷针

外文名

lightning rod

别名

防雷针

发明人

美国科学家富兰克林

用途

保护建筑物等避免雷击的装置

种类

直击雷型、特殊型、预放电型

典故

《炙毂子》

一种避雷针

唐代《炙毂子》一书在记载了这样一件事:汉朝时柏梁殿遭到火灾,一位巫师建议,将一块鱼尾形状的铜瓦放在层顶上,就可以防止雷电所引起的天火。屋顶上所设置的鱼尾开头的瓦饰,实际上兼作避雷之用,可认为是现代避雷针的雏形。而早在以前,中国已经有了避雷针,一般以龙头为装饰,龙嘴里有避雷针头。

《中国新事》

法国旅行家卡勃里欧别·戴马甘兰1688年所著的《中国新事》一书中记有:中国屋脊两头,都有一个仰起的龙头,龙口吐出曲折的金属舌头,伸向天空,舌根连结一根细的铁丝,直通地下。这种奇妙的装置,在发生雷电的时刻就大显神通,若雷电击中了屋宇,电流就会从龙舌沿线睛行至地底,避免雷电击毁建筑物。这说明,中国古代建筑上的避雷装置,在大批量和结构上已和现代避雷针基本相似。

简介

一种避雷针

避雷针是以前的叫法,在中华人民***和国国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中,已经放弃了这一称呼,而代之以‘接闪杆’。接闪杆与接闪带、接闪线、接闪网、用以接闪的金属屋面、金属构件等,统称为接闪器;接闪器和引下线、接地装置***同组成了建筑物或构筑物的外部防雷装置,用以避免或减少闪电击中建筑物(构筑物)上或其附近造成的物理损害和人身伤亡。

之所以将避雷针改名为接闪杆,是因为以前的名称不科学,没有反映出接闪杆的原理。避雷针刚刚出现在中国时,人们以为它可以避免房屋遭受雷击,所以称其为避雷针。但事实上,避雷针保护建筑物的方式并不是避免房屋遭受雷击,而是引雷上身,然后通过其引下线和接地装置,将雷电流引入地下,从而起到保护建筑物的作用。正因为这个原因,也有人建议将避雷针改名为引雷针,但总的来说,还是接闪杆这个名称最为贴切。

安装

建筑物如果安装了接闪器但是没有接地或者接地效果不好的话,在接闪时反倒会对建筑物或其中的人员造成更大的损害,相比没有安装接闪器的建筑物反倒更加不安全。2007年发生在重庆开县的雷击事故,就是因为该教室屋顶是由钢筋水泥板构成,其中的钢筋没有良好接地,在打雷时发生接闪,无处泄放,从而通过教室的屋顶和墙壁对室内人员进行放电,造成教室里的小学生七人死亡数十人受伤的惨烈事故。

根据GB50057《建筑物防雷设计规范》中章节5‘ 防雷装置’的要求,接闪器可以用铜、镀锡铜、铝、铝合金、热浸镀锌钢、不锈钢、外表面镀铜的钢等各种材料制成,只要满足其最小截面和厚度的要求即可。也就是说,只要不是那么容易锈蚀,不至于因风吹雨打而轻易损坏,大多数常见的金属材料都可以用来制作接闪器。以最常见的铁质接闪杆为例,GB50057要求其最小直径不能小于 8 毫米即可。

从这个意义上来说,市场上绝大多数建筑钢筋,只要其直径大于8毫米,都可以用来制作避雷针,只需在安装上去以后在其表面涂刷一到两层防锈漆即可,其价格非常低廉。从这个意义上来说,避雷针是没有品牌的,因为避雷针只是接闪器中的一个小类,而任何金属构件都可以用来做接闪器。只强调避雷针的作用,强调著名品牌的避雷针,而忽视了其它接闪器的***同接闪作用,忽视了接闪器脱离了引下线和接地装置就不能发挥作用的客观事实,这种观念是有害的,需要加以纠正。

需要注意的是,市场上有各种各样所谓知名品牌的避雷针,大都以‘预放电’或者‘提前放电’作为其卖点,大都是从国外进口来的所谓‘特殊避雷针’,其所宣称的保护范围远远超过按照滚球法的原理所计算的保护范围,其价格非常昂贵,动辄几万元一根。这些避雷针的所谓科学原理,在中国大陆到目前为止尚未得到认可,其防雷效果也没有得到实践的认可。在建筑物上即使安装了这样的避雷针,在防雷验收时,还是要按照传统的滚球法的原理进行计算,花高价购买了这样的避雷针的客户,要提防这方面的风险。

因此,与其花高价购买这样的所谓特殊避雷针来保护建筑物,还不如按照滚球法的科学原理,对现场仔细勘察,精心设计、计算和校验,老老实实按照国家规范进行现场施工,用普通的避雷针、避雷带等接闪器,把该防护的地方都做到位,这样就能达到既安全可靠又经济实惠的目的。

所谓滚球法,是假设以一定半径(根据建筑物防护等级的不同,100米、60米、45米、30米不等)的球体,沿建筑物的外表面滚动,当球体只触及接闪器和地面,而不触及需要保护的部位时,该部位就得到接闪器的保护。通俗地说,这个球体能够接触到的地方就是雷能够打到的地方,球体接触不到的地方就处于接闪器的保护范围之内。

接闪器的保护范围的计算,在GB50057《建筑物防雷设计规范》的附录D‘滚球法确定接闪器的保护范围’中列出了计算单支接闪杆(避雷针)、两支等高接闪杆、两支不等高接闪杆、成矩形布置的四支等高接闪杆、单根接闪线(接闪带、避雷带)、两根等高接闪线的保护范围的保护范围的计算方法,并绘制了相关示意图。

对于广大的雷电防护行业的技术人员,按照GB50057给出的方法,可以用手工的方式对一些简单的情况进行计算,但是在日常工作中,经常遇到远比规范上列出的案例复杂得多的现场情况,比如:多支不等高的且不以规则方式布置的接闪杆、不等高的接闪线、接闪杆和接闪线的联合的保护范围,对这些复杂情况的计算,以手工方式是根本无法进行的,GB50057也没有给出具体的计算方法。这个问题是雷电防护行业中一个经常会遇到的技术难题。