淺議《雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》與《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算結(jié)果的差異性

張曉軍

（鹽城市氣象局，江蘇鹽城 224000）

淺議《雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》與《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算結(jié)果的差異性

張曉軍

（鹽城市氣象局，江蘇鹽城 224000）

在對(duì)建筑物的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過(guò)程中，偶爾會(huì)遇到某些建筑通過(guò)《雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》（GB/T 21714.2/IEC 62305-2 雷電防護(hù) 第二部分：風(fēng)險(xiǎn)管理）的計(jì)算結(jié)果與《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）存在差異。本文例舉鹽城市某住宅樓為例，通過(guò)上述兩種規(guī)范對(duì)該建筑分別進(jìn)行防雷類別計(jì)算，簡(jiǎn)要分析兩規(guī)范的某些特定因子從而得出計(jì)算結(jié)果存在差異的原因。

雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 建筑物防雷設(shè)計(jì) 計(jì)算結(jié)果差異性

1 材料與方法

1.1 建筑物基本情況

該住宅樓位于鹽城市區(qū)，地形平坦，交通便利，建筑物長(zhǎng)：54.4米、寬：16.7米、高89.0米，共28層，距其約28米處有更矮的建筑物。建筑物的尺寸即：L=54.4m，W=16.7m，H=89.0m。

1.2 雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算

參照規(guī)范：GB/T 21714.2/IEC 62305-2 雷電防護(hù) 第二部分：風(fēng)險(xiǎn)管理。

火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)：低 rf=0.001 滅火設(shè)施：滅火器、消防栓 rP=0.5 特殊危險(xiǎn)：中等驚慌 hz=5 內(nèi)部系統(tǒng)：P+S 雷擊密度：Ng=3.89［次/ （km2.a）］；位置因子：Cd=0.5；環(huán)境因子：Ce=0.1 Lc=1000m 土壤電阻率：ρ=27.66Ω·m。

該住宅樓及入戶線路的截收面積計(jì)算：

該住宅樓及入戶線路年預(yù)計(jì)雷電閃擊次數(shù)計(jì)算：

ND=NgAdCd10-6=0.5110次/年

NL（p）=NgAlCdCt10-6=0.0007次/年

NI（p）=NgAiCeCt10-6=0.0512次/年

NL（s）=NgAlCd10-6=0.0037次/年

NI（s）=NgAiCe10-6=0.2558次/年

該住宅樓雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分量計(jì)算：

根據(jù)RA=ND×PA×ra×Lt

RB=ND×PB×h×rP×rf×Lf

RU=（NL+ND/a）×PU×ra×Lt

圖1 該住宅樓3.5km范圍內(nèi)5年（2006～2010）地閃密度等級(jí)圖

RV=（NL+ND/a）×Pv×h×rP×rf×Lf

R1=RA+RB+RU+RV

得出R1=17.9974×10-5

對(duì)于該住宅樓風(fēng)險(xiǎn)R1=17.9974×10-5比可接收風(fēng)險(xiǎn)值RT=10-5的值高，所以需要對(duì)建筑物進(jìn)行防雷保護(hù)。

為達(dá)到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)的最佳方案先采用三類防護(hù)措施：

則PB=0.1 PSPD=0.03 PA=0。

根據(jù)三類防護(hù)措施所得的風(fēng)險(xiǎn)值：

R1=1.2809×10-5

如上所述，采取三類防護(hù)措施后，該住宅樓風(fēng)險(xiǎn)R1仍比可接收RT=10-5的值高。

為了更有效的保護(hù)該住宅樓，采用二類防護(hù)措施：

PB=0.05 PSPD=0.02 PA=0。

根據(jù)二類防護(hù)措施所得的風(fēng)險(xiǎn)值：

R1=0.6410×10-5

如上所述，采取二類防護(hù)措施后，該住宅樓風(fēng)險(xiǎn)降至可承受風(fēng)險(xiǎn)值之下，即：R1＜10-5。

綜上所述，根據(jù)GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷電防護(hù) 第二部分：風(fēng)險(xiǎn)管理得出該住宅樓應(yīng)按照第二類防雷要求設(shè)計(jì)。

1.3 建筑物防雷分類計(jì)算

參照規(guī)范：《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）

校正系數(shù)k：根據(jù)該住宅樓的實(shí)際情況，k取1；

雷擊大地的年平均密度：

鹽城市區(qū)近40年（1971年-2010年）的年平均雷暴日（Td）為28.7天，則

Ng=0.1Td=2.87次/（km2.a）；

由于該住宅樓H=89.0m，小于100m，則每邊擴(kuò)大寬度

在其2D范圍內(nèi)有比它更矮的建筑物，則等效面積：

建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：N=kNgAe=0.05次/a

可知，該住宅樓年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)0.05次/a≤N≤0.25次/a

綜上所述，根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）得出該住宅樓應(yīng)劃為第三類防雷建筑物。

2 淺析計(jì)算結(jié)果的差異性

由于采取的規(guī)范不同，所以計(jì)算的方式也不同，但對(duì)于建筑物防雷而言，某些因子是必然要采用的。例如：年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)、截收面積等。

（1）年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)：雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程中，年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)Ng是采集該項(xiàng)目地理位置參數(shù)，根據(jù)其中心經(jīng)緯度，通過(guò)雷電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，統(tǒng)計(jì)分析該住宅樓3.5km范圍內(nèi)5年（2006～2010）地閃資料得出的（見圖1）。

閃電定位儀：是一種監(jiān)測(cè)雷電發(fā)生的氣象探測(cè)儀器，是指利用閃電輻射的聲、光、電磁場(chǎng)特性來(lái)遙測(cè)閃電放電參數(shù)的一種自動(dòng)化探測(cè)設(shè)備，并把經(jīng)過(guò)預(yù)處理的閃電數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地通過(guò)通訊系統(tǒng)送到中心數(shù)據(jù)處理站實(shí)時(shí)進(jìn)行交匯處理，可全天候、長(zhǎng)期、連續(xù)運(yùn)行并記錄雷電發(fā)生的時(shí)間、位置、強(qiáng)度和極性等指標(biāo)。

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中，年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)Ng是根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)、站資料確定年平均雷暴日后計(jì)算得出。

雷暴日：在指定區(qū)域內(nèi)一年四季所有發(fā)生雷電放電的天數(shù)，用Td表示，一天內(nèi)只要聽到一次或一次以上的雷聲就算是一個(gè)雷電日。通常情況下，距離觀測(cè)點(diǎn)15km以內(nèi)的雷電可以聽到其雷聲，超出此范圍的雷電不能夠被聽到，也就是說(shuō)，該指定區(qū)域的范圍是以觀測(cè)點(diǎn)為圓心，以15km為半徑的圓形區(qū)域。

這里的雷聲既包括云地閃發(fā)出的，也包括云內(nèi)閃和云際閃發(fā)出的，所以雷暴日并不能準(zhǔn)確表征地面落雷的頻繁程度。而上述的雷電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是利用閃電定位儀對(duì)閃電放電參數(shù)得出的，其不僅可以接收地閃，還能接受到云閃，我們可以通過(guò)程序選擇利用它所接受的地閃，從而更加準(zhǔn)確地計(jì)算出某一地區(qū)某一時(shí)段雷擊大地次數(shù)，所以對(duì)建筑物防雷而言，雷電監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)Ng更準(zhǔn)確且更具實(shí)際意義。

（2）截收面積：雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，對(duì)于平坦大地上的孤立建筑物，截收面積Ad是從建筑物上各點(diǎn)，特別是上部各點(diǎn)（見GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷電防護(hù) 第二部分：風(fēng)險(xiǎn)管理 圖A.1）以斜率為1/3的直線全方位地面投射，在地面上由所有投射點(diǎn)構(gòu)成的面積?？梢酝ㄟ^(guò)作圖法或計(jì)算法求出Ad。

由GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷電防護(hù) 第二部分：風(fēng)險(xiǎn)管理圖A.1可知，在雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估計(jì)算時(shí)，建筑物截收面積的計(jì)算中其每邊擴(kuò)大寬度約3H。

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，當(dāng)建筑物的高H小于100m時(shí)，其每邊的擴(kuò)大寬度按公式=計(jì)算確定（見GB50057-2010圖A.0.3）。

如上所述，兩規(guī)范截收面積的計(jì)算方法也有所不同。

在《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》中，k──校正系數(shù)，在一般情況下取1，在下列情況下取相應(yīng)數(shù)值：位于曠野孤立的建筑物取2；金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5。不難發(fā)現(xiàn)校正系數(shù)k反映的是建筑物所處的位置和環(huán)境，而這些在《雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》表A.2、A.5表述更為詳細(xì)。

除以上因子外，雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估針對(duì)特定的項(xiàng)目還考慮了其它種種因子，在此就不一一例舉了。

綜上所述，運(yùn)用不同的規(guī)范進(jìn)行防雷類別計(jì)算，對(duì)于某些建筑物計(jì)算結(jié)果存在差異具有一定的必然性。因?yàn)椤督ㄖ锓览自O(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）是一種基本規(guī)范，而《雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》（GB/T 21714.2/IEC 62305）對(duì)項(xiàng)目更具有針對(duì)性，考慮甚至更為全面。

3 結(jié)語(yǔ)

本文根據(jù)《雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估規(guī)范》（GB/T 21714.2/IEC 62305）及《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）計(jì)算得出，鹽城市某住宅樓防雷類別的計(jì)算結(jié)果不一致，通過(guò)簡(jiǎn)單的分析可知雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)論因更符合項(xiàng)目特點(diǎn)、更經(jīng)濟(jì)有效、更科學(xué)實(shí)用。所以說(shuō)，大型建設(shè)工程、重點(diǎn)工程、爆炸危險(xiǎn)環(huán)境等項(xiàng)目進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是非常必要的。

［1］中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局，中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 21714.2-2008/IEC 62305-2：2006 雷電防護(hù) 第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理［S］.北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局.GB 50057-2010，建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.