關于年預計雷擊次數計算的探討

劉興元

(寶雞市氣象局,陜西寶雞 721006)

關于年預計雷擊次數計算的探討

劉興元

(寶雞市氣象局,陜西寶雞 721006)

針對《建筑物防雷設計規范》(GB50057—2010)中的年預計雷擊次數計算公式的結果對建筑物進行防雷分類時存在不合理情況,分析探討了公式中相關參數的修正建議:雷擊次數校正系數K的取值除了考慮自然環境因素,還增加社會環境因素校正系數,作為K值的補充;用建筑物所在地區的年最大雷暴日Tdmax和雷擊大地的年最大密度Ngmax來代替年平均雷電日Td和雷擊大地的年平均密度Ng。

雷最風險防控;年預計雷擊次數;雷擊次數校正系數;建筑物所在地區的年平均雷電日

防雷工作應遵循 “寧可無用時,不可用時無”的安全理念,依據建筑物預期最大雷電風險進行風險防控和風險管理,將雷電災害損失降至最低。而依據 《建筑物防雷設計規范》 (GB 50057—2010)中的年預計雷擊次數計算公式的結果對建筑物進行防雷分類時,在一些雷電較少的區域幾乎沒有二類建筑物 (爆炸危險環境除外),只有一類和三類;一些超百米高的大型高層建筑與二三十米高的小型建筑沒有區別,甚至與煙囪、水塔等構筑物一樣被劃分為三類建筑物。這樣的劃分顯然不合理,因此,針對年預計雷擊次數的計算進行了分析探討。

1 建筑物年預計雷擊次數計算公式

N為年預計雷擊次數,K為雷擊次數校正系數,Ng為建筑物所處地區雷擊大地的年平均密度(次/(km2·a)),Ae為與建筑物截收相同雷擊次數的等效面積(km2)。Ng=0.1·Td, Td為建筑物所在地區的年平均雷電日。

2 公式修正

2.1 雷擊次數校正系數(K)

《建筑物防雷設計規范》(GB50057—2010)規定K取值:在一般情況下取1;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、山谷風口等處的建筑物,以及特別潮濕的建筑物取1.5;金屬屋面沒有接地的磚木結構建筑物取1.7;位于山頂上或曠野的孤立建筑物取2。

校正系數對公式計算的結果進行各相關因素權重的調整,規定僅考慮了建筑物所處的地理位置、環境特點、建筑特征以及土壤電阻條件等自然環境因素,而忽略了社會環境因素 (建筑物的用途、重要性和人群密集程度)。因此,應當在校正系數的取值規定中考慮這一因素,切實體現防雷的價值目標。建議對K作出補充規定。原K值作為K1,定義為自然環境校正系數,其取值規定不變。依據建筑物用途、重要性和人群密集程度,增加校正系數K2,定義為社會環境校正系數,取值范圍為1～2,具體為:對于人群密集的民用住宅、辦公建筑物,高度50m以下的,K2取1,即不做校正;50～100m(含50)的,K2取1.5;適度校正;高≥100m的,K2取2;特別校正。

2.2 二級參數Td的修正

所謂預防,應以可能受到的最大可能風險作為對象,而非平均風險。平均的概念一般只具有統計學上的意義,不宜作為風險防范、控制和管理的依據。因此對于建筑物防雷分類,尤其是雷電風險評估,在建筑物年預計雷擊次數計算中不應采用年平均雷電日,而應采用最大雷暴日。建議:①概念定義:將Td修改為Tdmax,定義為年最大雷暴日,根據距離建設項目最近的氣象臺站歷史觀測資料調查確定。②調查期限:我國法律規定房屋產權期限為70年,現實生活中一般建筑物至少也有二三十年的使用壽命。實際工作中,由于建站時間短或其他原因無法達到此要求時,調查期限至少應為最近20年以上。

基于Td的修改,相應地,將Ng定義為建筑物所處地區雷擊大地的年最大密度Ngmax。

2.3 舉例

以寶雞市區為例,年平均雷電日為19.7d/ a,而年最大雷電日為27d/a(1962、1978年)。位于寶雞市區的某辦公建筑物(長40m,寬20 m,高60m),一般情況下K值取1,按照規范計算N為0.0442次/a,為三類建筑物。而按修正后的公式,K1取1,K2取1.5,Td改取Tdmax,計算N為0.0998次/a,為二類建筑物。位于寶雞市區的某高層住宅樓(長69m,寬52m,高116m),一般情況K值取1,按照規范計算N為0.0855次/a,為三類建筑物。修正后K1取1,K2取2,Td改取Tdmax,計算N為0.2575次/a,為二類建筑物。

3 結語

建筑物防雷分類是雷電風險評估和防雷設計的基礎,是防雷工程和防雷管理的依據。考慮社會環境因素以及最大可能風險等因素對公式進行適當的修正是合理的,也是符合實際的。本文提出的修正主要是針對建筑物的,對于煙囪、排氣筒、水塔、采風塔以及工業爐窯等構筑物,按照規范規定的年預計雷擊次數計算就可以了,不必修正。

P429

:A

1006-4354(2013)06-0044-02

2013-06-17

劉興元(1971—),男,陜西鳳縣,漢族,本科,工程師,主要從事防雷檢測工作。