接闪器保护范围相关问题浅析
摘要：各类防雷建筑物都应采取防直击雷措施，接闪器的防雷保护作用，在于它比被保护物高，能把雷电从被保护物上方引向自身并安全泄入大地，因此接闪器的引雷和安全泄入大地是至关重要的。
在防雷设计审核中，计算防直击雷保护范围是第一要务，合理设计、计算方法正确才能真正做到安全可靠、经济合理。
但在实际审核或计算时会发现一些问题，观点有误，计算方法错误，计算结果截然不同。
本文就防直击雷保护范围相关问题进行探讨。
关键词：合理设计；正确计算；防直击雷；保护范围
中图分类号：tu856文献标识码：a 文章编号：
1合理设计接闪器
如何设计接闪器可以做到经济合理、安全可靠，首先要在安全的前提下，然后再考虑经济效益。
实际发现，有些建筑商为了建筑物的美观，屋顶全部采用暗敷接闪器，在《建筑物防雷设计规范》gb50057-2010中没有明确提出建筑不能暗敷接闪器，但在《建筑物防雷装置检测技术规范》（gb/t21431-2008）第5.2.2.8条中明确指出“高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋作为接闪器”，同样在《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》（gb50601-2010）第6.1.1条第3款也明确规定“高层建筑物的接闪器应采取明敷”。
大家知道防直击雷的目的是为防止建筑物遭受直击雷，保障人们财产和生命安全，如果采用暗敷接闪器，这就代表接闪器是敷设在水泥内，屋顶遭雷击时一定是先击打在水泥表面，水泥脱落会造成人员
伤亡，暗敷接闪器只有在已遭到雷击破坏的情况下（裸露）才能起到接闪的作用，所以不管是多层还是高层建筑，屋顶设置暗敷接闪器是不安全的，需设置明敷接闪器，以达到保护目的。
2超出滚球半径的计算方法
随着经济社会的发展，城市中一座座高层建筑拔地而起。
面对高层建筑，防雷措施就更加严格。
对于超过滚球半径的建筑物，《建筑物防雷设计规范》gb50057-2010中第4.2.4条、第4.3.1条、第4.4.1条虽然提出了，当建筑物高度超过其对应的滚球半径时，出于对高层建筑屋沿和垂直面的侧击雷防护考虑，应沿屋顶周边敷设接闪带，且接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上或其外，但未说明滚球半径至屋顶平面以下部分的计算方法，现就结合工作实际，跟大家探讨一下。
图一：半径为60m的滚球在建筑物上的移动轨迹
备注：图中红、黄、蓝、绿、紫颜色分别代表滚球半径60m的一个虚拟球体。
从上图中可以看出，红、黄色虚拟球体在屋顶都有两个支撑点将球体整个托住，绿色虚拟球体则只有一个支撑点无法将球托住，停留在空中，蓝色虚拟球体在空中没有支撑点，也就直接顺着建筑物外墙直落至地面呈现紫色球体状态，虚拟球体在100m至60m直落的这个过程当中，无任何保护效果。
所以当建筑物超过滚球半径时，
防直击雷保护范围应将建筑物分两部分来计算，60m以下被保护物，按照常规的滚球法计算；60m以上被保护物，要以不同高度的屋面作为零地面来计算屋顶的防直击雷保护范围，不同高度屋面设置的接闪器只能保护到它同一水平高度的物体。
按照滚球法保护计算自身的特点，当高层建筑的高度超过其防雷类别的滚球半径时，其滚球半径以下区域是完全不在接闪器保护范围内的，只有在滚球半径高度处设置水平接闪带，才是高层建筑直击雷防护区域第二部分不需要做防直击和侧击的措施的前提，且滚球半径地面范围内可以完全受到保护。
3双支不等高接闪杆间距小的原因
接闪器的保护范围，通常利用《建筑物防雷设计规范》
gb50057-2010版中的滚球法来计算，根据实际，大部分建筑物都是不规则的，建筑物可能出现多个高度，都是设置双支不等高接闪杆，但在计算过程中发现，当双支不等高接闪杆间距过小时，会导致d1的计算结果为负数，大部分人认为d1既然为负数，接下来的步骤就无法计算了，下面通过实例并结合保护范围图来分析。
例如：保护半径为60m，接闪杆h1：20m；接闪杆h2：25m；两杆间距为10m，计算hx1被保护是否在保护范围内？
计算公式：d1= =－13.75，
大部人的人都以为下一步将无法计算。
但是我们通过设置单支接闪杆和双支不等高接闪杆进行对比，看下图（图二、三）。
图二图三
备注：图二、三中红色分别代表单支接闪杆的保护范围；紫色代表hx高度上的保护范围；黑色代表双支接闪杆的保护范围。
双支不等高接闪杆间距过小，d1计算出为负数，但从图中可以看出，两杆之间的最低保护高度是h1；从平面图中可以看出，两杆之间的圆心o′在接闪杆h1的右边，h2在hx的被保护高度平面上的保护范围把h1在hx的被保护高度平面上的保护范围全部涵盖在内。
从上图可以说明，通过公式计算，应该可以得出结果，接下来我们把d1代入到hx=hr-公式当中，
hx=hr-= 17.7m
从上述结果可以看出，hx的最低点保护高度是17.7m，该点保护高度不在两针之间，二是偏向于单支接闪杆，所以双针间距越近，保护范围约靠近最高针的单针保护范围。
所以被保护物在两杆之间，且hx≤h1时，hx1被保护物都在防直击雷保护范围内。
4计算防直击雷保护范围时如何确定零地面
建筑物屋顶采用接闪杆、带结合的两种方法保护，在同一场合下，可能出现两种形式的保护方法，《建筑物防雷设计规范》
gb50057-2010中条文说明对规范5.2.12进行解释，例如，在建筑物屋顶上当采用接闪网保护方法布置完成后，有一突出物高出接闪网，保护该突出物的方法之一是采用接闪杆，并用滚球法确定其是
否处于接闪杆保护范围，但此时可以将屋面作为地面看待。
这就要求我们如何正确确定零地面，确定好零地面是计算防直击雷保护范围的首要任务。
当建筑物屋顶四周女儿墙上设有接闪带，中间有一突出物高出接闪带，计算突出物是否在保护范围内，则应将女儿墙上的接闪带平面应看作零地面。
下面我们通过确定两个不同零地面来计算保护范围，例如：建筑物的长30m、宽20m、高20m，a点接闪杆的高度为5m，b、c接闪网的高度为1m，d点为突出屋面1.5m 的物体，距离b接闪杆1m，计算d点是否在防直击雷保护范围内？
图四
备注：图四中黑色代表以地面作为零地面的保护范围；紫色代表女儿墙上的接闪网平面作为零地面的保护范围。
如上图可以看出，以地面为零地面，利用双支不等高接闪杆保护范围的计算方法，可以计算出ab、ac之间的保护范围（见abc平面上的保护范围），d点被保护物不在防直击雷保护范围内；如果我们以bc点的水平面作为假想零地面，利用单支接闪杆的保护范围计算， d点被保护物在防直击雷保护范围内（见以bc为零地面的保护范围），同时也能算出处在ab、ac之间任意一点的保护范围。
所以在计算防直击雷保护范围时，应先确定零地面，才能准确计算出结果。
但有部分人持有不同观点，认为以接闪网作为假想零地面同样应该是在a点与b点有弧线连接，假想零地面不能虚拟延伸，说到底
其实还是以地面为零地面进行计算，不存在假想零地面。
这个问题有待防雷学术界各大专家进行探讨及指点。
5结束语
防直击雷保护范围是我们在雷电防护理论和技术上不断探索的一个新突破口，更进一步完善目前的防雷规范和标准。
提高防雷技术，加深对规范的理解，加强学习其他规范和规范的合理运用，找到实际解决方法。
参考文献：
《建筑物防雷设计规范》gb50057-2010；
《建筑防雷工程与设计》梅卫群、江燕如气象出版社；
《建筑物防雷装置检测技术规范》gb/t21431-2008；
《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》gb50601-2010；
《浅析避雷针（线）防直击雷作用》许颖；
《浅谈现代高层建筑防雷接闪器》缪伟斌、孟祥飞、丁蕾科技专论。