(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビル，マンション等の鉄骨構造を有する建造物の雷電流低減構造であって、前記建造物に使用される鉄骨の導電率以上の導電率からなる導体を接地線とし、前記建造物の最上階の角部にある，鉄骨同士が接続される節のうち，２ヶ所以上の節のそれぞれから前記接地線にて大地に接地することを特徴とする建造物の雷電流低減構造。
【請求項２】
ビル，マンション等の鉄骨構造を有する建造物の雷電流低減構造であって、前記建造物に使用される鉄骨の導電率以上の導電率からなる導体を接地線とし、前記建造物の最上階の角部にある，鉄骨同士が接続される第１節，第２節，第３節及び第４節のそれぞれから、前記接地線にて大地に接地することを特徴とする建造物の雷電流低減構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高層ビル，インテリジェントビル，鉄塔等の建造物に落雷して鉄骨等に流入した雷電流を効率良く低減できる建造物の雷電流低減構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報通信機器，電子制御機器等の発達に伴い、危機管理の在り方が問題になっている。即ち、情報化社会の進展に伴い、高層建造物上に無線通信用の空中線等が鉄塔を介して施設されていることが多い。また、突起物としての給水塔等（建造物施設）も、建造物上に鉄塔を介して施設されていることが多い。また、一般に前記建造物施設は、鉄骨がアンカーボルトを介してコンクリート材にて覆われ、建造物上に支持される構造とされることが多い。これらから、落雷の態様として、建造物の鉄骨や建造物施設の鉄塔，鉄骨に直接落雷したり、コンクリートを破壊して鉄骨等に雷電流が流入するという態様があることが知られている。
【０００３】
したがって、このような環境では落雷による観点から避雷策を十分に行う必要がある。図３は、その従来の主な避雷策の概念図である。図３（Ａ）は突針避雷方式の概念図であり、建造物の屋上又は近傍位置にて垂直に立設された突針支持金物に受雷した雷電流を接地線にて大地にアースさせる方式である。図３（Ｂ）は棟上導体避雷方式の概念図であり、建造物屋上に一定の高さで導線を張り巡らして四隅から接地線にて受雷電流をアースさせる方式である。図３（Ｃ）は独立架空地線避雷方式の概念図であり、建造物を挟む塔のそれぞれの頂部同士を独立した架空地線で接続し、その架空地線に受雷した雷電流を大地にアースさせる方式である。
【０００４】
しかし、時として、雷が避雷針に落雷せず、建造物の最上部或いはその付近に接地された空中線，鉄塔等の建造物施設に直接落雷したり、建造物の屋上，側壁等に落雷することがある。係る場合に、その雷電流は建造物内の鉄骨に流入する ことになって極めて危険であるが、そのような落雷電流に対する対策については学界や産業界でも未だ十分検討がされていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来では、建造物の最上部或いはその付近に接地された空中線，鉄塔等の建造物施設等に落雷し、建造物内部の鉄骨に落雷電流が流入したような場合、その落雷電流を十分に低減する手段が存在しなかった。そのため、係る落雷電流によって生じる極めて強力な電流が、電磁誘導により強力な磁場，電場を発生させ、落雷した建造物内に収容されている企業，病院等において使用される情報通信機器，医療電子機器，電子制御機器等を誤動作させたり、焼損させる等の重大な問題があった。
【０００６】
【課題を解決する手段】
そこで発明者は、鋭意研究を重ねた結果、その発明を、ビル，マンション等の鉄骨構造を有する建造物の雷電流低減構造であって、前記建造物に使用される鉄骨の導電率以上の導電率からなる導体を接地線とし、前記建造物の最上階の角部にある，鉄骨同士が接続される節のうち，２ヶ所以上の節のそれぞれから前記接地線にて大地に接地することを特徴とする建造物の雷電流低減構造等としたことにより、建造物の少なくとも最上階の鉄骨枠から鉄骨の導電率と等しいかそれよりも大きい値の導電率からなる導体で直接接地することによって、落雷電流を効率よくバイパスさせることができるので、落雷電流の電磁誘導による強力な磁場（電場）の影響を殆ど回避することができ、上記課題を解決したものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の建造物雷電流低減構造の好適な実施の一形態について、図面に基づいて説明する。図１は、マンション，ビルその他の建造物１０（高層であると低層であるとを問わない）の鉄骨構造を電気回路的に表した模式図である。本実施形態では、９階建てとしているが、その他のいかなる階数であっても差し支えない。
【０００８】
その図１においては、鉄骨に対応している部分と基礎の部分とを抵抗Ｒとして表す。また、建造物１０の最上部の四隅を、便宜上、それぞれ第１節Ａ，第２節Ｂ，第３節Ｃ及び第４節Ｄとすると、前記抵抗Ｒは、例えば、前記第１節Ａから大地に向かう方向に、９階では抵抗ＲA9と、８階では抵抗ＲA8と、…１階では抵抗ＲA1と称することとする。同様に、前記第２節Ｂから大地に向かう方向に、９階では抵抗ＲB9と、８階では抵抗ＲB8と、…１階では抵抗ＲB1と称することとする。また、前記第３節Ｃから大地に向かう方向に、９階では抵抗ＲC9と、８階では抵抗ＲC8と、…１階では抵抗ＲC1と称することとする。前記第４節Ｄから大地に向かう方向に、９階では抵抗ＲD9と、８階では抵抗ＲD8と、…１階では抵抗ＲD1と称することとする。
【０００９】
更に、前記建造物１０の屋上に係る４辺において、前記第１節Ａと前記第２節Ｂとの間の抵抗Ｒを抵抗ＲAB10と称する。同様に、前記第２節Ｂと前記第３節Ｃとの間の抵抗Ｒを抵抗ＲBC10と称する。また、前記第３節Ｃと前記第４節Ｄとの間の抵抗Ｒを抵抗ＲCD10と称する。前記第４節Ｄと前記第１節Ａとの間の抵抗Ｒを抵抗ＲAD10と称する。以下、抵抗Ｒの添字は前記建造物１０の階数に対応する。
【００１０】
前記建造物１０の１階四隅のそれぞれは、接地手段により接地されている構造とする（直接接地されている場合も含む）。そのときの接地抵抗を、それぞれ、前記第１節Ａ，第２節Ｂ，…等に対応させて、抵抗ＲGA，抵抗ＲGB，抵抗ＲGC及び抵抗ＲGDと称すると、第１接地手段ＥA は前記抵抗ＲGAを介して建造物正面左下隅を接地する( 図１参照) 。以下、同様に、第２接地手段ＥB は前記抵抗ＲGBを介して建造物正面右下隅を接地する。また、第３接地手段ＥC は前記抵抗ＲGCを介して建造物裏側右下隅を接地する。第４接地手段ＥD は前記抵抗ＲGDを介して建造物正面左下隅を接地する。
【００１１】
本発明の建造物雷電流低減構造における第１の実施形態として、前記建造物１ ０の屋上部における前記第１節Ａ，第２節Ｂ，第３節Ｃ及び第４節Ｄを、建造物１０を構成する鉄骨の導電率以上の導電率を有する導体からなる第１接地線ＧA ，第２接地線ＧB ，第３接地線ＧC 及び第４接地線ＧD にて大地に接地する（直接接地してもよいし、接地用基板や放射状導線等のアース設備を介して接地するようにしてもよく、これらに限定されない）。これにより、建造物１０を構成する鉄骨に流入した落雷電流を前記第１接地線ＧA 等にバイパスさせ、各階の鉄骨に流れる落雷電流を著しく低減させることができる。ここで、「鉄骨の導電率以上」とは、鉄骨の導電率と略等しい値と、それより大きい値との両方を含む。
【００１２】
更に詳述すると、前記第１接地線ＧA 等の材料となる導体は、少なくとも建造物を構成する鉄骨の導電率と略等しいか、それより大きい値の導体からなることが望ましい。換言すれば、前記第１接地線ＧA 等の材料となる導体は、少なくとも建造物を構成する鉄骨の固有抵抗値と略等しいか、それより小さい値の導体からなることが望ましい。
【００１３】
次に、図２は、本発明の建造物の雷電流低減構造における第２の実施形態の概略図であり、第２の実施例に係る電流分布も示す。前記建造物１０の屋上のうち、対角位置（又は対角線上）にある２つの節，即ち第２節Ｂと第４節Ｄとのそれぞれから、第２接地線ＧB と第４接地線ＧD にて接地する。これにより、建造物１０を構成する鉄骨に流入した落雷電流を前記第２接地線ＧB 等にバイパスさせ、各階の鉄骨に流れる落雷電流を著しく低減させることができる。前記第２接地線ＧB 等の材質は、第１の実施形態と同様である。
【００１４】
本実施例に係る実験では、実際の落雷による実験は困難であるから、擬似落雷電流として図示しない高電圧電源部を使用する。その高電圧電源部が発生する強電流（交流であると直流であるとを問わない）を、前記第１節Ａに落雷したと想定して、該第１節Ａから流入させる。前記高電圧電源部は、好ましくは、出願人の登録実用新案（実公平７−４２２３５号）に係る無間隙衝撃電圧発生装置（いわゆるノンギャップＩ．Ｇ．）を適用するが、同程度以上の高電圧を発生させる ことができる電源装置であればいかなるものでも適用可能である。
【００１５】
本実施例を裏付ける実験では、前記建造物１０のモデルとして、鉄骨に対応する導体と抵抗器とを適宜に接続して、建造物１０と同様の電気的特性を持つモデルによった。また、落雷点に対応する前記第１節Ａと接地点（大地又はゼロ電位点）との間に、前記無間隙衝撃電圧発生装置を接続して、各鉄骨の接続点の対地電圧を測定した。電源として直流電源（１０ボルト）及びノンギャップＩＧ（０．３５／３５マイクロ秒／１キロボルト）を用いた（出力はほぼインパルス電圧）。また、建造物１０の鉄骨部それぞれに相当する部位に電流分布を生ぜしめるために、各抵抗ＲA1，ＲA2，…ＲAD10を１キロオームとする（図１参照）。各抵抗ＲA1，ＲA2，…ＲAD10に流入する電流は、節電法を用いて計算し、規格化した。
【００１６】
本実施形態に係る建造物雷電流低減構造による実験結果の値を図２に示す。前記第１節Ａに対する入力電流（落雷電流）の大きさを１００とした場合、流入箇所である前記第１節Ａの極近傍では２０％乃至４０％程度の電流が存在するが、それ以外の箇所では、電流分布の割合を、流入した雷電流の百分の一から千分の一のオーダーにまで劇的に低減している。
【００１７】
本実施例では、前記第２節Ｂと前記第４節Ｄとのそれぞれから、前記第２接地線ＧB と前記第４接地線ＧD にて接地する方法によったが、前記第２節Ｂ又は前記第４節Ｄに落雷したとして、前記第１節Ａと前記第３節Ｃとのそれぞれから、前記第１接地線ＧA と前記第３接地線ＧC とにて接地する方法によっても、全く同等の結果が得られる。即ち、対角上にある２節のそれぞれから、接地線にて大地にアースする方法であれば、いずれの組み合わせの節からアースしても構わないものとする。
【００１８】
本明細書における「節」とは、例えば、建造物における鉄骨の接続部等の接続箇所をいう。
【００１９】
【発明の効果】
請求項１の発明は、ビル，マンション等の建造物の雷電流低減構造であって、前記建造物１０に使用される鉄骨の導電率以上の導電率からなる導体を接地線ＧB ，ＧD 等とし、前記建造物の最上階の角部にある，鉄骨が接続される節のうち，少なくとも２ヶ所の節Ｂ，Ｄ等のそれぞれから前記接地線ＧB ，ＧD 等にて大地に接地する建造物の雷電流低減構造としたことによって、請求項１と全く同等の優れた効果に加え、接地する節の数が２個所以上になるから更にバイパスルートが増え、より良好な特性で雷電流を大地にアースすることができるという、極めて優れた利点もある。
【００２０】
具体的には、前記接地線ＧB ，ＧD 等は、ともに、前記建造物１０に使用される鉄骨の導電率以上の導電率からなる導体で構成される。したがって、落雷電流の大部分は、導電率の高い方へ流入しやすいという性質を利用して、建造物１０の鉄骨ではなく、大地へ直接接地されている接地線ＧB ，ＧD 等へ流入する。
【００２１】
そして、前記建造物の最上階の角部にある，鉄骨が接続される節のうち，少なくとも２つの節（例えば第２節Ｂと第４節Ｄ）等のそれぞれから前記接地線ＧB ，ＧD 等にて大地に接地すると、落雷点近傍以外では、落雷電流（電圧）のおよそ百分の一から千分の一のオーダーまで、流入する電流を低減することができる。
【００２２】
その結果、落雷電流を効率よくバイパスさせることができるので、落雷電流の電磁誘導による強力な磁場，電場の影響を殆ど回避することができるので、落雷電流によって生ずる電磁波による情報通信機器、医療電子機器、電力制御機器などの誤動作や焼損を低減または予防することができるという極めて優れた効果を生じる。
【００２３】
更に、本発明の実施に際して、特別大掛かりな設備，材料等は不要である。し たがって、従来よりも各段に効率的な避雷のための設備費（工事費）を極めて安価に低減化できるという極めて優れた利点もある。
【００２４】
次に、請求項２の発明では、ビル，マンション等の建造物の雷電流低減構造であって、前記建造物１０に使用される鉄骨の導電率以上の導電率からなる導体を接地線ＧA ，ＧB ，ＧC ，ＧD とし、前記建造物１０の最上階の角部にある，鉄 骨が接続される第１節Ａ，第２節Ｂ，第３節Ｃ及び第４節Ｄのそれぞれの節から、前記接地線ＧA ，ＧB ，ＧC ，ＧD にて大地に直接接地する建造物の雷電流低減構造としたことにより、請求項１又は４の発明による極めて優れた効果及び利点に加えて、更にバイパスルートが増え、しかも一般に四角柱状の形状を採る建造物の四隅を確実にアースすることができるので、より効率よく落雷電流を接地させることができるという極めて優れた利点がある。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態に係る建造物の鉄骨構造を電気回路的に表した模式図
【図２】  第２の実施形態に対応する第２の実施例に係る電流分布図
【図３】  従来の主な避雷策の概念図
【符号の簡単な説明】
１０…建造物、Ａ…第１節、Ｂ…第２節、Ｃ…第３節、Ｄ…第４節、
ＧA ，ＧB ，ＧC ，ＧD …接地線。
【図１】
0004378538.tif 000002
【図２】
0004378538.tif 000003
【図３】
0004378538.tif 000004