浅议《雷电灾害风险评估规范》与《建筑物防雷设计规范》计算结果的差异性

【摘 要】 在对建筑物的雷电灾害风险评估的过程中，偶尔会遇到某些建筑通过《雷电灾害风险评估规范》（GB/T 21714.2/IEC 62305-2 雷电防护 第二部分：风险管理）的计算结果与《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）存在差异。本文例举盐城市某住宅楼为例，通过上述两种规范对该建筑分别进行防雷类别计算，简要分析两规范的某些特定因子从而得出计算结果存在差异的原因。

【关键词】 雷电灾害风险评估 建筑物防雷设计 计算结果差异性

1 材料与方法

1.1 建筑物基本情况

该住宅楼位于盐城市区，地形平坦，交通便利，建筑物长：54.4米、宽：16.7米、高89.0米，共28层，距其约28米处有更矮的建筑物。建筑物的尺寸即：L=54.4m，W=16.7m，H=89.0m。

1.2 雷电灾害风险评估计算

参照规范：GB/T 21714.2/IEC 62305-2 雷电防护 第二部分：风险管理。

火灾风险：低 rf=0.001 灭火设施：灭火器、消防栓 rP=0.5 特殊危险：中等惊慌 hz=5 内部系统：P+S 雷击密度：Ng=3.89[次/（km2.a）];位置因子：Cd=0.5;环境因子：Ce=0.1 Lc=1000m 土壤电阻率：ρ=27.66Ω・m。

该住宅楼及入户线路的截收面积计算：

Ad=LW+6H（L+W）+9π（H）2=262723.34m2

A1（P）=[LC-3（Ha+Hb）]=3855.34m2

Ai（P）=25LC=131491.88m2

A1（S）=[LC-3（Ha+Hb）]=3855.34m2

Ai（S）=25LC=131491.88m2

该住宅楼及入户线路年预计雷电闪击次数计算：

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

该住宅楼雷电灾害风险分量计算：

根据RA=ND×PA×ra×Lt

RB=ND×PB×h×rP×rf×Lf

RU=（NL+ND/a）×PU×ra×Lt

RV=（NL+ND/a）×Pv×h×rP×rf×Lf

R1=RA+RB+RU+RV

得出R1=17.9974×10-5

对于该住宅楼风险R1=17.9974×10-5比可接收风险值RT=10-5 的值高，所以需要对建筑物进行防雷保护。

为达到技术与经济的最佳方案先采用三类防护措施：

则PB=0.1 PSPD=0.03 PA=0。

根据三类防护措施所得的风险值：

R1=1.2809×10-5

如上所述，采取三类防护措施后，该住宅楼风险R1仍比可接收RT=10-5的值高。

为了更有效的保护该住宅楼，采用二类防护措施：

PB=0.05 PSPD=0.02 PA=0。

根据二类防护措施所得的风险值：

R1=0.6410×10-5

如上所述，采取二类防护措施后，该住宅楼风险降至可承受风险值之下，即：R1<10-5。

综上所述，根据GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷电防护 第二部分：风险管理得出该住宅楼应按照第二类防雷要求设计。

1.3 建筑物防雷分类计算

参照规范：《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）

校正系数k：根据该住宅楼的实际情况，k取1;

雷击大地的年平均密度：

盐城市区近40年（1971年-2010年）的年平均雷暴日（Td）为28.7天，则

Ng=0.1Td=2.87次/（km2.a）;

由于该住宅楼H=89.0m，小于100m，则每边扩大宽度

D==99.39m

在其2D范围内有比它更矮的建筑物，则等效面积：

Ae=[LW+（L+W）+πH（200-H）/4]・10-6

=0.01573km2

建筑物年预计雷击次数：N=kNgAe=0.05次/a

可知，该住宅楼年预计雷击次数0.05次/a≤N≤0.25次/a

综上所述，根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）得出该住宅楼应划为第三类防雷建筑物。

2 浅析计算结果的差异性

由于采取的规范不同，所以计算的方式也不同，但对于建筑物防雷而言，某些因子是必然要采用的。例如：年预计雷击次数、截收面积等。

（1）年预计雷击次数：雷电灾害风险评估过程中，年预计雷击次数Ng是采集该项目地理位置参数，根据其中心经纬度，通过雷电监测系统，统计分析该住宅楼3.5km范围内5年（2006～2010）地闪资料得出的（见图1）。

闪电定位仪：是一种监测雷电发生的气象探测仪器，是指利用闪电辐射的声、光、电磁场特性来遥测闪电放电参数的一种自动化探测设备，并把经过预处理的闪电数据实时地通过通讯系统送到中心数据处理站实时进行交汇处理，可全天候、长期、连续运行并记录雷电发生的时间、位置、强度和极性等指标。

《建筑物防雷设计规范》中，年预计雷击次数Ng是根据当地气象台、站资料确定年平均雷暴日后计算得出。

雷暴日：在指定区域内一年四季所有发生雷电放电的天数，用Td表示，一天内只要听到一次或一次以上的雷声就算是一个雷电日。通常情况下，距离观测点15km以内的雷电可以听到其雷声，超出此范围的雷电不能够被听到，也就是说，该指定区域的范围是以观测点为圆心，以15km为半径的圆形区域。

这里的雷声既包括云地闪发出的，也包括云内闪和云际闪发出的，所以雷暴日并不能准确表征地面落雷的频繁程度。而上述的雷电监测数据是利用闪电定位仪对闪电放电参数得出的，其不仅可以接收地闪，还能接受到云闪，我们可以通过程序选择利用它所接受的地闪，从而更加准确地计算出某一地区某一时段雷击大地次数，所以对建筑物防雷而言，雷电监测数据Ng更准确且更具实际意义。

（2）截收面积：雷电灾害风险评估中，对于平坦大地上的孤立建筑物，截收面积Ad是从建筑物上各点，特别是上部各点（见GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷电防护 第二部分：风险管理 图A.1）以斜率为1/3的直线全方位地面投射，在地面上由所有投射点构成的面积。可以通过作图法或计算法求出Ad。

由GB/T 21714.2/IEC 62305-2雷电防护 第二部分：风险管理图A.1可知，在雷电灾害风险评估计算时，建筑物截收面积的计算中其每边扩大宽度约3H。

《建筑物防雷设计规范》规定，当建筑物的高H小于100m时，其每边的扩大宽度按公式D=计算确定（见GB50057-2010图A.0.3）。

如上所述，两规范截收面积的计算方法也有所不同。

在《建筑物防雷设计规范》中，k──校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2;金属屋面的砖木结构建筑物取1.7;位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5。不难发现校正系数k反映的是建筑物所处的位置和环境，而这些在《雷电灾害风险评估规范》表A.2、A.5表述更为详细。

除以上因子外，雷电灾害风险评估针对特定的项目还考虑了其它种种因子，在此就不一一例举了。

综上所述，运用不同的规范进行防雷类别计算，对于某些建筑物计算结果存在差异具有一定的必然性。因为《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）是一种基本规范，而《雷电灾害风险评估规范》（GB/T 21714.2/IEC 62305）对项目更具有针对性，考虑甚至更为全面。

3 结语

本文根据《雷电灾害风险评估规范》（GB/T 21714.2/IEC 62305）及《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）计算得出，盐城市某住宅楼防雷类别的计算结果不一致，通过简单的分析可知雷电灾害风险评估结论因更符合项目特点、更经济有效、更科学实用。所以说，大型建设工程、重点工程、爆炸危险环境等项目进行雷电灾害风险评估是非常必要的。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.GB/T 21714.2-2008/IEC 62305-2：2006 雷电防护 第2部分：风险管理[S].北京：中国标准出版社，2008.

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB 50057-2010，建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.