避雷针的抗风等级的计算

蓝色闪电

在表示避雷针的抗风等级时，国际和国内都通用“风压”来表示单位KN/m[2]。但也通常都是用的风速来表示，根据有关标准要求避雷针的抗风强度不小于40m/s，根据伯努利方程得出的风－压关系，风的动压与风速的关系为wp=0.5×ro×v² 。但当一个具体的工程是应该怎么计算避雷针的抗风等级？

通天雷神

迎风面积/风速/机械强度表。

防雷小弟

不是很明白！

大胡子

这次台风有60多米/秒呀！

蓝色闪电

通天雷神专家：你上次发的关于计算哪个我也看过，但还是不明白应该怎么算出来，等几天我把这个例子贴出来，请您/也请大家帮计算一下，

通天雷神

好的。其实，算这个要知道点机械方面的知识。

通天雷神

我举个例子：

楼顶有一个有Φ50mm钢管制作的高度5米避雷针；靠4个M10的螺钉固定；在10级风下的风压和抗风强度计算如下：

首先：风压就是垂直于气流方向的平面所受到的风的压力。

根据伯努利方程，风的动压为：wp=0.5·ro·v2

其中wp为风压[kN/m2]；ro为空气密度[kg/m3]；v为风速[m/s]。

由于空气密度(ro)和重度(r)的关系为：r=ro·g；因此 ro=r/g；得：wp=0.5·r·v2/g；　

在标准状态下, 空气密度r=0.01225 [kN/m3]；重力加速度g=9.8[m/s2],得：wp=v2/1600

将风速代入, 10 级大风相当于 24.5-28.4m/s, 取风速上限 28.4m/s, 得风压wp=0.51[kN/m2]

就是每平方米面积承受约51千克力。

对于此避雷针，其迎风面积等于0.25m2；它所承受的10级风下的压力为：12.75kN；力臂长度2.5m；

依据力学中的杠杆公式，此时固定螺钉所承受的力矩为：31.875kN.m；

假设螺钉长度为10厘米；则4个螺钉所承受的总拉力为318.75kN；

查机械设计手册[也可参照GB/T 3098.13-1996]，M10的螺钉的破坏扭矩为102kN，则其合力为408kN；

因为：408kN大于318.75kN；所以10  级风下这个避雷针不会吹倒。

呵呵。明白了吗？

 

通天雷神

最近论坛有点问题，总要重新登陆。好在我先保存了，不然……打了半天，没有了，按一般情况，我就没有心情再写一遍了。破坛子不知道什么时候才弄好：（

所以，最近我只看，不喜欢说话。

蓝色闪电

基本情况如上图所示，建筑物高度为109.2米，避雷针高度为30米，安放在如图所示的位置，在墙体的边沿上，其中避雷针有13米在楼面以下，有17米高出建筑物楼面，采用直径为ø80mm的避雷针。

我的计算方法：看了不要见笑，我刚从学校毕业参加工作，经常遇到很多问题，在学校没有学过的，但必须面对！

不过我这个计算方法最终没有被采用，有很多不妥当的地方，请多多指教！！

1．          避雷针风荷载的计算。（由于各字数限制，删了一部分，主要是计算参数的选择）

避雷针风荷载的计算公式为

式中wk—风荷载标准值(kN/m2)；
　　　　μs—风荷载体型系数；
　　    μz—风压高度变化系数；
　　    Wo—基本风压(kN/㎡) ；

βz—高度z 处的风振系数。

参数的确定：

所以避雷针风压代入数据计算得 。

风的动压与风速的关系为wp=0.5×ro×v²    

代入数据得

由计算结果可知， ＝41 m/s≥40 m/s，所以该避雷针达到规范所要求的抗风等级的要求。

蓝色闪电

谢谢雷神这么辛苦为我解决问题，看懂了，不过我在机械方面的知识有些不不足，还有建筑力学什么的，真正要搞得明明白白要学的东西太多了！！再次谢谢雷神！！