滚球法在实际应用中的探讨

摘要 建筑物直击雷保护范围的设计以及在防雷审核中，都是利用滚球法来确定，本文对滚球法及不同地形下的建筑物防侧击保护措施的起始点的确定进行探讨。

关键词 滚球法 防侧击措施 设计 高度

引言 《建筑物防雷设计规范》GB50057—94(2000版)（以下简称《规范》）中，按防雷类别来确定防侧击措施的起始高度，附录四中规定了利用滚球法计算保护范围的方法，而没有具体说明从何处开始计算；《规范》规定按照防雷分类一、二、三类分别从30、45、60m起尚应采取相应的防侧击和等电位的保护措施，对于一般平地上的建筑物而言，起始点以一层地面开始计算，而对于建在山坡地或山顶上的建筑物（或多层）的起始点，应该按滚球法原理并根据实际地形来确定，下面分别进行分析探讨。

1 建在地平面上的建筑物

当被保护物高度超过滚球半径，同时建筑物周边平面距离超过滚球半径时，对于这种情况，大家公认的是以一层地平面为计算起始点，同《规范》说明的一样，在图纸设计及审核中一般是以图纸±0.00点的平面来确定，如下图1所示，在等于滚球半径A点以上部分应采取防侧击和等电位的保护措施(其中OA等于滚球半径)。
防侧击设置起点为O点且
OA=hr (hr为滚球半径下同)
注：地平面是指建筑物边沿向外延伸有滚球半径长度以上，都处于同一平面内。

2 建在比较平坦坡度上的建筑物
2．1 概述
建筑物建在山坡或山顶以及坡度比较小的地方时，如图2所示，对于防侧击的保护措施，不是以建筑物一层地面或图纸设计中的±0.00处为起点计算，其防侧击保护措施的起始高度不是从地平面算起的滚球半径高度，而是比滚球半径长度低的D点，应该按如图2所示进行计算起点；可以分别用作图法（几何法）或采用分析法（计算法）求出防侧击保护措施设置的起始高度OD和起始点O。

2．2作图法求出起始高度
可从图2的剖面图中看出，首先作一条以滚球半径hr为间距，平行于OA(建筑物边沿垂直面)的平行线CE，交斜坡于E点，以滚球半径hr为间距作于斜边BE的平行线CF交于C点，过C点作OA的垂线，交于D点，则OD为防侧击雷的起始高度。OD＜hr。

3 坡度很陡上的建筑物

3．1 概述
当坡度很大时，并且建筑物距离斜坡小于滚球半径时，建筑物防侧击的起始高度设置如图3所示，求取方法可用简单的几何作图法或分析计算法求出。

如图3的剖面图所示，首先作一条以滚球半径hr为间距，平行于OA(建筑物边沿垂直面)的平行线CE，从OB直线延长交CE于D点；以B点为圆心，以滚球半径hr为半径，画弧与CE交于C点；过C点作OD的平行线交建筑物边沿于A点，则A点为防侧击的起始点，OA为设置的起始高度。
因此，有OA=CD＜hr（斜边大于直角边）。

4 用分析法计算斜坡上建筑物防侧击措施的起始高度

如图4的剖面图所示，设斜坡的倾角为α，滚球半径为hr(m)，建筑物距斜坡的水平距离为b (b hr)(m)，防侧击雷起始高度为D (以地平面为起始点) (m)，如图所标可知，根据平面（立体）几何求算如下：
首先求出：BE=hr(1-Sinα)
⑴ 当b BE时 GE=(BE－b)·tgα；
则 D=hr·cosα－［hr(1-sinα)－b］·tgα
⑵ 当b=BE
则D=hr·cosα
⑶ 当hr≥b BE
则 D=
5 分析总结

根据《规范》规定，防直击雷的保护范围采用滚球方法，滚球方法是以滚半径hr为半径的球体，将球体滚过被保护建筑物的接闪装置或地面（注：接闪装置之间或接闪装置与地面之间距离要小于滚球半径），球体下边沿滚过的范围就是防直击雷的保护范围（如上述三图所示）。
而防侧击措施设置的起始高度如上所述，分为二种情况，第一种是平地面上的建筑物按滚球半径开始，《规范》附录中有举例；第二种是建筑物建在斜坡上或斜坡边上的时候，从地面开始设置的高度都小于滚球半径，开始设置的高度与斜坡的倾角（坡度α）以及建筑物距离斜坡的水平距离有关，因此，在防雷设计与审核中，应该引起注意，距斜坡近的建筑物可能在滚球半径以下部分就要设置防侧击措施。
另外建筑物多面(周围)都有斜坡的特殊情况，同样也按上述处理。

6 结束语

防侧击措施的设置，也是高层建筑防雷设计的一个组成部分，我们应该按《规范》的有关规定以及滚球原理，全面而细致地加以考虑，使建筑物得到更好的防雷保护。