2011年8月第5第4指 防丽接地 解读建筑物防雷设计规范GB50057-2010 外部防雷核心问题 陈谦（山东意匠建筑设计有限公司，山东济南250022） InterpretationofKeyProblemsofExternalLightningProtectionin “Code forDesign ofProtection of Structures against Lightning(GB50057-2010) Chen Qian 摘要对《建筑物防雷设计规范）GB50057-2010外部防量系统 一般性工业建筑.
修订的重点内容进行分析和总结，并对实际工程设计中遇到的核心 问题提出参考意见.
3）二类防雷建筑物的预计雷击次数，部、省级办 美键词接闪器外部防营装置滚球法侧击反击接触电压跨步 公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及 电压 火灾危险场所由大于0.06次/a改为大于0.05次/a，其 Abstract In this article the author analyzes and summarizes the revision key content of external lightning protection 中增加了“火灾危险场所”：“住宅、办公楼等一般性 system for *Code for design of protection of structures against 民用建筑物或一般性工业建筑物”由大于0.3次/a改 lightning* GB50057-2010 and puts forward his own opinions to 为大于0.25次/a，其中增加了“一般性工业建筑物”.
some key problems of the Code in actual engineering design. 4）三类防雷建筑物的预计雷击次数，“部、省级办 Keywords air - termination system external lightning 公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及 protection system rolling sphere method side-flash counterattack touch voltage step voltages 火灾危险场所”由大于或等于0.012次/a，且小于或等 于0.06次/a，改为大于或等于0.01次/a，且小于或等于 1防雷分类 0.05次/a，其中增加了“火灾危险场所”：“住宅、办公 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010（报批稿） 楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物”由大于 （以下简称“规范”）第3章全部内容是强制性条文，和 或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a，改为大于或 2000版规范相比，主要有以下变化： 等于0.05次/a，且小于或等于0.25次/a，其中增加了° 1)对爆炸危险场所建筑物的防雷分类做了新的 般性工业建筑物”.
规定： 规范第四章45.5“粮、棉及易燃物大量集中的露 一类防雷建筑物包含：a.其有0区或20区爆炸 天堆场”，年预计雷击次数由大于或等于0.06次/a改 危险场所的建筑物：b.具有1区或21区爆炸危险场所 为大于或等于0.05次/a.
的建筑物，因电火花面引起爆炸，会造成巨大破坏和 2建筑物年预计雷击次数 人身伤亡者.
规范附录A建筑物年预计雷击次数公式不变，仍 二类防雷建筑物包含：a.具有1区或21区爆炸 是 ：N=k×N ×A. 危险场所的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造 但有以下两个调整： 成巨大破坏和人身伤亡者：b.具有2区或22区爆炸危 1）雷击大地的年平均密度（无当地气象台、站资 险场所的建筑物.
料时），公式简化为：N，=0.1×T（次/km²/a）式中：T 2）二类防雷建筑物中增加了飞机场、国家特级和 一年平均雷暴日.
甲级大型体育馆，以及预计雷击次数大于0.25次/a的 2)A，考虑周围建筑物对该建筑物截收相同雷击 万方数据 智能建筑电气技术59
Lightning Protection & Grounding 次数的等效面积的影响.
于情况，尤其适用于星顶突出物.
（1）建筑物高度小于100m，当其周边在2D范围 在滚球法的应用上，附录D.0.7应和4.3.9条1款 内有等高或比它低的其他建筑物，且这些建筑物不 结合起来考虑，4.3.9条1款要求，对水平突出外墙 在所考虑建筑物（h=100m）的保护范围内时，公式的物体，如阳台、平台等，当从量顶周边接闪带外向 （A.0.3-2）算出的A.
可减去（D/2）×（这些建筑物的 地面垂直下降接触到上述物体时应采取相应的防雷 长度之和）×10*（km²）；当其周边在2D范围内有比 措施.
” 它高的其他建筑物时，A.
可减去D×（这些建筑物的 如图1所示，某二类防雷建筑物，星顶采用雷 长度之和）×10（km²）.
网格保护，滚球半径45m球体从下方能接触到C处、 （2）建筑物高度大于或等于100m，当其周边在 如果球体从B处的外侧上方落下接触不到C、D处，则 2D范围内有等高或比它低的其他建筑物，且这些建 C.D处不需要设置接闪器，滚球从屋顶周边落下能接 筑物不在所考虑建筑物（h，=100m）的保护范围内时， 触到B处：从B的周边落下能接触到E处，则B，E处 公式（A.0.3-5）算出的A，可减去（D/2）×（这些建筑 均应设置接闪器.
物的长度之和）×10（km²），当其周边在2D范围内 有比它高的其他建筑物时，A.
可减去D×（这些建筑 物的长度之和）×10（km²）.
3接闪器 3.1接闪器的材料、结构和最小截面 1）接闪杆宜采用热镀锌圆钢或钢管制成，规格见 表1注（3）.
2）架空接闪线和接闪网宜采用截面不小于50 mm²热镀锌钢绞线或铜绞线.
64/4 3）敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢、 当仅一根时，其直径不应小于10mm.
被利用作为防雷 装置的混凝土构件内有箱筋连接的钢筋，其截面积总 1-接闪器 和不应小于一根直径10mm钢筋的截面积.
图1滚球法确定接闪器 4）除第一类防雷建筑物外，金属屋面的建筑物宜 是否属于需要设置接闪器的“水平突出外墙的 利用其屋面作为接闪器.
物体”，需要用滚球验证，上图中只有B、E处属于“水 接闪器（引下线）的材料、结构和最小截面见表1.
平突出外墙的物体”.
3.2滚球法 三类防雷，规范448仅需要将滚球由45m改为60m 规范在确定接闪器的布置时所采用的方法包括：3.3防侧击 滚球法和网格法.
网格法适用干平屋面：滚球法可用 规范对一类防雷建筑物（非独立接闪器）的防 表1接闪器（引下线）的材料.结构和最小霍面 高导体肩铜：25×2扁铝：25×3集导体：25×3套钢：25×3（明数）.25×4（增数）座码：25×2（期）.25×3（） 热镀裤钢（1） 不锈网（2） 镀码的钢 图导体固铜：中8四铝：8号体：8蓝：8（纳）.小10（数）（3）西蜗：8（明）.010（）四码48（明数）.10（暗） 编销：25×3 注： （1）按5.3.4条，专设引1下线暗嫩时，圆钢直径不应小10mm，痛钢截面不应小于80mm² （2）对理于混夏土中以及与可燃材料直接接触的不锈钢，其最小尺寸宣增大至直径10mm的78mm²（单根图钢）和最小厚度3mm的75mm （单根扁钢）： 固钢为20mm：钢管为40mm，答控立烟包上采用热镀排接闪环时，其图钢直径不应小于12mm：编例葡面不应小于100mm²，其厚度不 应小于4mm 万方数据
2011年8月第5卷第4指 防函接地 侧击措施依然按30m以上设置接闪器；二、三类防雷 以忽略：高于60m的建筑物遭受侧击的概率依然很 建筑物的防侧击不再依据各自的滚球半径，而是引用 低，只占百分之儿，而且，雷电流的参数较低，可在图1 IEC62305-35.2.3的条文要求： 的A、F，屋顶，以及F至屋顶的侧面等处设置接闪器，F 1）对高度低于60m的建筑物，不需要考虑侧击， 处及以上的墙体侧面可采用网格法，F处以上部位的 即，图1中F处以下部位不需要设置接闪器： 外墙金属构建（需要考虑防侧击）均应和防雷装置可 2）对高度为60m及以上的建筑物，其上部占高度 靠连接.
20%井超过60m的部位应防侧击，防侧击应符合下列 笔者推荐结合建筑外形设置贴墙安装的网格接 要求： 闪带，或利用符合要求的外墙金属覆盖物、金属基墙 （1）在这部位各表面上的尖物、墙角、边缘、设备 微为接闪器.
当利用混凝土内钢筋做为接闪器时，应 以及显著突出的物体，如阳台、平台等，应按屋顶上的 避开建筑物出人口或人行道等人员易接近场所，以避 保护措施考虑： 免建筑物围护结构遭雷击破损、坠落，导致人员损伤 （2）在这部位布置接闪器应符合对本类防雷建 的风险.
筑物的要求，接闪器应重点布置在墙角、边缘和显著 4引下线 突出的物体上： 引下线的材料、结构和最小截面见表1.
（3）外部金属物，如金属覆盖物、金属幕墙，当其 4.1引下线设置要求 最小尺寸符合本规范第52.7条2款的规定时，可利用 1）利用建筑物金属构建作为引下线时，应采用土 其作为接闪器，还可利用布置在建筑物垂直边缘处的 建施工的绑扎法或螺丝扣连接，或对焊或搭焊连接.
外部引下线（包括暗敷的引下线）作为接闪器： 单根钢筋或圆钢或外引连接板、线和结构钢筋的连接 （4）符合本规范第435条规定的钢筋混凝土内 应焊接或采用卡接器连接.
钢筋和符合本规范第5.3.5条规定的建筑物金属框架， 2）数设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢， 当其作为引下线或与引下线连接时均可利用作为接 当仅一根时，其直径不应小于10mm.
被利用作为防雷 闪器. 装置的混凝土构件内有筋连接的钢筋，其截面积总 上述要求是基于观测数据做出的结论，小雷击电 和不应小于一根直径10mm钢筋的截面积.
流击到低于60m的建筑物垂直侧面的概率足够低，可 3）规范5.3.8第二类或第三类防雷建筑物为钢结 表2引下线设置要求 专设引下城 自然引下线 引下线 （中能）资（中干）工Y 人工接地体（土填中） 基础接维体（混凝土中）和基础接地体速接的理在 土壤中的人工接地体（2） 皮明（1） 应明（1) 新接卡子（3） 每损引下线均设，上端和连接板焊接 暗素 每报引下端均设 设者干连接板 不设 不设 不设 授地速接板（4） 时意时，人可接近处设改性盟料管或橡腔管：新接卡子下方至接地体的连换统明整 不设 每根引下线均设（5） 设若干连接板 设着干连损板 保护督 人不可接返时，设键饰角能或钢管.
时应穿保护管 不设 不设 引下暖之间 的间距 应流足 皮澳足 应满足 可不演是（6） 可不满足（6） 注： （1）建筑艺术要求较高者可糖数： （2）规范5.4.5有此做法，从基错接跑体引1出连接导体和人工接地体直接连接的肤点是：在没有开地面时，无法到断埋于土囊中的人工接 地体及其连接导体是否良好，如必须按此做法时，应按本文5.2中的3）执行：否则，可按土壤中设置人工接地体的擅施执行.
（3）断接卡子（新开的滴试板）用途：8两个测试板以上部分量否通路（可判断连接是否良好），b-每根接地线至接地体是否通路， c--测试接地电阻： （4）连接板作用：a供润量，b接人工接地体，c作等电位连接用： （5）此处的接地连接板和断接卡子可合设.
（6）建筑物钢构件或混凝土内钢筋之间连接或为电气通路，并利用其全部毒直支柱作为31下线时，可不要求满定专设引1下线之周的间院.
万方数据 智能建筑电气技水61
Lightning Protection & Grounding 构或钢筋混凝土建筑物时，在其钢构件或钢筋之间的 连接满足本规范规定并利用其作为引下线的条件下， 当其垂直支柱均起到引下线的作用时，可不要求满足 专设引下线之间的间距.
4.2引下线设置部位 1）专设引下线应设于建筑物外墙 （1）非独立接闪器的一类防雷建筑物（4.2.4条2 款）的引下线应沿建筑物四周和内庭院四周布置： Kcs= （2）二、三类防雷建筑物（4.3.3，44.3）的专设引 3J 下线均应沿建筑物四周和内庭院四周布置： 规范5.3.4要求，专设引下线应沿建筑物外墙外 21i 表面明敷.
建筑艺术要求较高时也可暗敷.
Kc h8 2）自然引下线可设于建筑物外墙或内部 （1）规范4.5.6条款1）：利用建筑物金属构架和 图251下线及雷电分流 建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10 1-接闪器；2-31下线：3-附楼屋顶51下线外引连接线：4-接 根柱子组成的自然引下线，这些柱子包括位于建筑物 闪器或防留等电位连接线；a~h主楼引1下线：1~G附楼增加的 四周和建筑物内.
5I下线 （2）附录E图E.0.2分流系数k.
（2）注：n为建筑 电子设备宜离开内部引下线一定的间隔距离，当无法 物周边和内部引下线的根数且不少于4根.
满足隔离距离时，可与引下线做等电位连接，同时，带 由以上规范条文可知，规范允许自然引下线设干 电导体应设电涌保护器.
建筑物内.
笔者认为宜在附楼屋顶处设置防雷等电位 5接地体 连接，并将引下线引至外墙，以利设置测试板、外引接 5.1混凝土中的接地体 地极、等电位连接和雷电分流等需要.
应优先采用混凝土中的钢筋作为自然接地体.
某二类防雷建筑物，为利于分析、引下线按每层 1)当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量 均设环形导体考虑，塔楼部分五层，引下线根数n=8： 不低于4%及基础的外表面无防腐层或仅有沥青质防 附楼部分三层，引下线n=17.首次雷击雷电流为 腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置.
150kA 2）当有高分子防水层且无桩基可利用时，可将水 ①塔楼部分一层（即建筑物四层）处雷电流分 平人工环形接地体敷设在防水层下方100-150mm厚 流为Kg=1/n ，1 =150/8=18.75kA 的素混凝土垫层内，由于抗腐蚀的需要，接地体外部 ②附楼部分经等电位连接及外引分流后，一层 混凝土保护层厚度应大于50mm.
处的分流系数为K=1/n：（考虑到二次分流的均匀性 3）数设于混凝土内的接地体可采用无防腐措施 更好) 1;=1/17×150=8.82kA 的裸钢，且单根时不应小于410.
③实际上，考虑雷电流趋肤效应的影响，1会更 4）单根钢筋或圆钢或外引连接板、线和结构钢筋 小.
如按英国BS6651-1999，内部引下线分流约为边部 的连接应焊接或采用卡接器连接.
引下线的1/2，角部引下线的1/3，据此推算出1值约为 5.2土壤中的接地体 4.55kA.
1）当没有条件在混凝土内敷设接地体时，设置在 可见，附楼部分经等电位连接及外引分流后，建 土壤内的人工接地体应注意防腐蚀、土壤风化和冰冻 筑物内部引下线在一层处的雷电流将小得多，因此， 的影响，确保接地电阻稳定.
建筑物电子系统宜尽量设于底层、不靠外境的区域.
2）全土壤中的人工垂直接地体宜采用热镀锌角 62z.cn 万方数据
2011 年5月第 5 春6 4 部 防四接地 表3接地体的设置要求 形式 无防水层或青 混凝土中的接地体 理在士壤中的人工接地体 分类 高分子防水层 人工委直接地体 全土编中的楼验体 和基础模地体互连的土 质水层（1） 人工水平接维体 壤中的摄验体 接地线 材料 热键锌角供.钢管 导体（4） 宜采用机质，镀销或不 和接地体同树料（5）.并 和水平接址体同面 规格 2x10 25x4或2x10 角调：50×50×5 真销：25×4 编钢：25×2 (mm) （二类，周长 （二类.周长>60m）（2） 蜗管：420×2 图铜：15 钢：15 >60m)(2) 圆朝15 扁不锈钢：25×4 同报地体 盖不锈铜：415 工艺 湿凝土保护层障座 从滨凝土引出别土壤处做 要家 无要求 应>50mm，庄果用 埋设深度应>0.5m的度土下 0.3m处的防腐处理 10m×10m全属网格（3） 数设 混凝土基码的钢 埋在防水层下方的素源 距外墙1m，水坡外，冻土留以下 连接引下线，基础接地体 凝土坠内 和接维体 一类防营建就物应为环形接地体：二.三类防冒建筑物宜为环形接地体 注： （1）要求基础采用硅酸盐水泥，周围土调客水量大于4%.
（2）本处取典型值，具体情况应具体分析.
（3）按EC62305-3F.5.4.3.2要求应采用10m×10m金属网格. 极应通过绝缘火花间隙和基硅接地体相连.
（5）按IEC82305-3F.5.6.2.2.1用作土壤中接头的材料应与接地终导体有相同的耐腐蚀特性.
钢、钢管或圆钢；全土壤中的人工水平接地体宜采用 如用至少3mm厚的交联聚乙烯层），做为接触电压防 热镀锌扁钢或圆钢： 护： 3）当土壤中的接地体需要连接到混凝土基础内 2）钢柱引下线处应采用网状接地体对地面作等 的钢筋时，土壤中的接地体宜采用铜质、镀铜或不锈 电位处理以防跨步电压.
钢导体（IEC标准不允许在此情形下使用镀锌钢接 但在利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的 地体），焊接点应长30mm；当主钢筋不允许焊接时， 钢筋在电气上贯通，且不少于10根柱子组成的自然引 应使用夹具或附加专用导体连接.
IEC63305-3F4.3.3 下线时（这些柱子包括位于建筑物四周和建筑物内）， 要求，因为混凝土浇筑后不能检查，因此，如果采用夹 可以不考虑钢柱引下线处的接触电压和引下线入地 接，为安全起见，应使用两个连接导体（或一个连接 处的跨步电压.
如果此钢结构建筑的金属架构和用做 导体，由两个夹具连到不同的主钢筋）.
引下线的10根以上的钢柱能保证电气上贯通，则无须 4）土壤中的接地体应埋设在散水坡外，冻土层以 考虑防接触电压和跨步电压.
下，埋设深度应大于0.5m； 6.2雷电反击 5）接地装置埋在土壤部分的连接宜采用放热焊 雷电反击是雷电流泄放时在各导体上产生的高 接，或者，在焊接处微防腐处理.
电位对其他物体产生的电击现象，雷电反击包括传 6相关问题 导反击和击穿反击.
规范对各类防雷建筑物防雷装置 6.1钢结构建筑的钢柱引下线是否需要防接触电 的击穿反击提出了距离要求，当不能满足此间隔距离 压和跨步电压 时，应采取等电位连接措施.
在不考虑其他管理因素，且土壤电阻率资料未知 1）一类防雷建筑物，当采用独立接闪器时，Sal， 时，规范4.5.6要求防接触电压和跨步电压的典型做 Se1，Sa2根据具体情况由计算确定，且不应小于3m.
法： 2）一类防雷建筑物，当接闪器设于建筑物上时， 1）可接触的外露引下线，其距地面2.7m以下的 要求楼内金属物和防雷装置互相连接，且等电位连接 导体用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离（例 环闻隔不大于12m：高度超过30m时，从30m以上每 万方数据 智能建筑电气技术63