双支接闪杆保护范围的探讨
李松涛 王景春
（内蒙古赤峰市气象局 赤峰市 024000）arrive
摘 要
针对日常防雷工程中常见的双支接闪杆保护复杂不规则建（构）筑物情况，对其保护范围进行研究探讨，根据规范的要求，以滚球法为基础，提出图解法（三维实体）及解析法（逐点计算）两种方法，可有效的判断建筑物是否完全受接闪杆保护，使接闪杆的设计做到安全合理、经济可靠。
关键词：接闪杆 保护范围 CAD 滚球
1问题的提出
接闪杆保护范围是按照《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中要求用滚球法来计算确定，规范中附录D 给出了单针、双针及多针的保护范围，主要是用图解法来确定其保护范围，简单明了，比较直观，但未给出具体数值计算方法。
日常防雷设计工作中，在单支接闪杆无法保护建（构）筑物的情况下，我们通常设计双支等高接闪杆进行保护，而对防雷工程进行检查验收时也经常会碰到双支等高接闪杆保护建（构）筑物单体或群体，双支接闪杆的保护范围难以确定，尤其面对复杂不规则建（构）筑物时，对于建（构）筑物上某一点是否处于保护范围内，解决起来往往比较困难。要么出现保护盲区，要么设计保护范围过大，造成浪费，有悖于防雷设计“安全可靠、技术先进、经济合理”的原则。为了确定建（构）筑物及其附近空间内任意一点是否在接闪杆保护范围内，我们试图对其进行研究、讨论，提出相应解决问题的方法。我们主要利用AutoCAD 软件得以实现。
2 AutoCAD 简介
AutoCAD（Auto Computer Aided Design）是美国Autodesk 公司首次于1982年开发的自动计算机辅助设计软件，用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计，具有功能强大、使用方便、易于掌握、体系结构开放等特点。现已经成为国际上广为流行的绘图工具。AutoCAD 具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。利用CAD 的三维设计功能可以清晰明了的求出建（构）筑物是否受接闪器的保护。
3双支接闪杆保护范围的计算
根据GB50057中要求规定，接闪杆保护范围采用滚球法确定，并根据立体几何和平面几何的原理，再用图解法并列出计算式而得出的。
3.1滚球法简介
滚球法是将雷击地面或地面物体过程，等值的描述为一个以雷击距为半径的假想球体从天而降，沿随机路径逼近地面或地面物体，球体最先触及的点即是最可能雷击点。在运用中首先根据建（构）筑物防雷分类确定滚球半径h r ，然后将半径为h r 的球体沿需要保护的建（构）筑物外边缘滚动（球体与地面相切或与接闪器接触），球体不触及的部分即为接闪器的保护范围。 现就工作中最为常见的双支等高接闪杆情况进行探讨研究，双支接闪杆满足间距满足 )h h 2(h 2D r −<（h 为接闪杆高度）。
图1 双支等高接闪杆的保护范围 Figure 1 The protected volume of double vesl contour air-termination system世界奢侈品牌排行榜
2r 0)2
雪花图
D ()h h 2(h DO CO b −−=== （3.1） 2
22r r x x )2D ()h h (h h −+−−= （3.2）
3.2双支接闪杆保护范围立体图做法
双支接闪杆保护范围是按照两个滚球在地面从两侧滚向接闪杆，并与其接触后两球体的相交线而得出，保护范围立体图形见图2（)2(2h h h D r −<）。
图2双支等高接闪杆保护范围立体图
中考音乐Figure 2 Double vesl contour air-termination system perspective view of protection
3.2.1区域ACBD 之外的保护范围
员工执行力培训区域ACBD 之外保护范围即按照单支接闪杆方法保护范围做出的，首先做出AOB 轴线上保护范围示意图（如图1）分别对弧线AM、BN 以地面ACBD 区域外保护范围为路径进行三维
旋转（或以地面保护范围为路径三维旋转后切除ACBD 部分），最后得到此部分的保护范围，即图3。
图3 ACBD 区域外保护范围 图4 ACB 区域保护范围 Figure 3 Scope of protection outside Figure 4 The protection scope
the area ACBD of area ACB
3.2.2双支接闪杆之间ACB 区域保护范围
在图1中，我们可以看出中间部分保护范围被提高，双杆之间保护范围确定相对麻烦。图1中1-1剖面图是以高度h x 的接闪杆确定保护范围，故可以推断出此部分保护范围确定方法：在任意高度h x 和C 点所处的垂直平面上，以h x 为假想接闪杆，按单支接闪杆方法逐点（h x ）确定。即由同时与双支接闪杆触及的滚球确定（即以Q 为球心的滚球所确定出的保护范围），然后以ACB 为底面以接闪杆高度为高度做三棱柱体，对三棱柱及滚球进行三维切割，即得到此部分保护范围立体图（见图4），同理可得ADB 部分保护范围的立体图。
将上面所得出ACBD 区域外的保护范围与之合并即得到双支等高接闪杆保护范围的立体图（见图2）。
3.2.3任意高度h x 上保护范围的确定
双支接闪杆在任意高度h x 上保护范围的立体图见图5。
图5双支等高接闪杆在任意高度上保护范围立体图
Figure 5 Double vesl contour air-termination system at any height on a perspective
view of protection
查新报告分别以A、B 为圆心，以任意高度h x 上保护半径r x 为半径做圆，切除ACBD 内部分，以C 为圆心，以（r 0-r x ）为半径做圆，保留ACB 内部圆弧，以D 为圆心，以（r 0-r x ）为半径做圆，保留ACD 内部圆弧。将所求的三段圆弧合并，即得到任意高度上的保护范围，图6中粗实线部分即为高度h x 上的保护范围。
x x r x x r r y r r h h h h h h FH r −=−=−−==022)2()( （3.3）
图6 任意高度h x 上保护范围
Figure 6 The protection scope of Any height on h x
吴姓女孩名字
3.3空间任一点是否受双支接闪杆保护的确定
3.3.1图解法
在CAD 中简单画出建筑物立体轮廓图，按上面方法在设置接闪杆位置绘制出双支接闪杆保护范围立体图，确定其建（构）筑物是否处于保护范围内。图解法可清晰明了的判断出建（构）筑物是否在双支接闪杆保护范围内。
图7 建筑物未完全被双支接闪杆保护
Figure 7 The building is not fully supported by Double vesl contour air-termination system
3.3.2解析计算法
图解法判断建筑物是否是保护相对繁琐，而且画图费时，我们可以对建筑物轮廓点逐点进行解析计算，判断其是否处于保护范围内。区域ACBD 内外计算方法如下。
区域ACBD 外：
首先计算建筑物上某点P 与接闪杆的水平距离PA＇（或PB＇），当其间距大于r 0时（)2(0h h h r r −=），此点肯定不在保护范围内。
当PA＇（或PB＇）≤r 0时，将P 点高度带入式中计算
养肝的食物有哪些)2(()2(x r x r x h h h h h h r −−−−= （式3.4）
若PA＇（或PB＇）≤r x ，则点P 处在接闪杆保护范围内，否则点P 不被接闪杆保护。 区域ACBD 内：
当点P 处于区域ACB 中时，计算相对复杂，此部分保护范围是由双支接闪杆间共同滚球来决定其保护范围。
如图8 1-1剖面（建筑物轮廓点P 和C 点所处的垂直平面），首先计算建筑物上某点P
与接闪杆的水平距离PC＇，然后计算
p r h h Q C −=' （3.5）
2'2')()(Q C PC QP += （3.6）
将QP 与h r 进行比较；
若QP≥h r ，则点P 处在双支接闪杆保护范围内；
若QP＜h r ，则点P 不受双支接闪杆保护；
同理可求得区域ABD 内一点是否处于保护范围内。 图8 1-1剖面图 Figure 8 1-1 ctional view 4结论
上面针对双支等高接闪杆保护范围进行了探讨，简要给出了图解法及解析法的思路步骤，可以看出两
种方法各有优缺点：图解法能直观的显示出建筑物是否处于接闪杆保护范围内，但作图较为繁琐；解析法计算相对简单，简化了计算过程，减小了工作量，但对于建筑物轮廓点的选取相对麻烦，可能考虑不到的某点处于接闪杆的保护范围外。
对于多支接闪杆或不等高接闪杆保护范围的确定显得更为复杂，有待今后进一步探索、研究。
参考文献
1 林维勇.《建筑物防雷设计规范 》GB50057-2010[S].北京.中国计划出版社.2011:189；
2 梅卫群 江燕如《建筑防雷工程与设计》.南京.气象出版社.2008：702；
3 肖稳安 张小青《雷电与防护技术基础》.南京.气象出版社.2006：176。
