清镇市“时代华庭”高层商住楼雷电灾害风险评估

滕万里，王禄静，谢 雪

(1.贵州省清镇市气象局，贵州 清镇 551400;2.贵州省防雷减灾中心，贵州 贵阳 550002)

1 引言

“时代华庭”高层商住楼位于清镇市三角花园，建设周期为2011年12月—2013年12月。本文按照IEC－62305标准的评估体系和方法，对“时代华庭”高层商住楼雷电风险进行了评估。并在此基础上提出相应的改进、完善措施，以期降低雷击风险，使可能的损失减少到最小。

2 “时代华庭”高层商住楼概况

“时代华庭”高层商住楼规划建设用地面积3 318 m2，总建筑面积37 819 m2，包括两栋 －2+3+29 F的高层商住楼。建筑采用框架－剪力墙结构，在屋顶设有接闪杆和接闪带防止直击雷，采用公用接地体装置;以建筑物的构造钢筋作为防雷引下线，建筑物基础钢筋作为接地体，接地电阻＜1 Ω。“时代华庭”高层商住楼采用自动火灾报警及联动控制设备、消防泵、消防电梯、通风系统、保安监控系统、应急照明、疏散照明及重要的计算机系统等;电源由市政电网提供10 kV电源，并自建变电站;通信和网络系统在大厦内设有机房。

2.1 项目所在地土壤电阻率

根据对项目所在地取样多点勘查，项目所在土壤电阻率分布较为均匀，土壤电阻率在400Ω·m至500Ω·m之间，属于中偏高土壤电阻率。

3 清镇市雷电活动概况

3.1 清镇市1964—2008年气象观测资料分析

清镇市年平均雷暴日为56 d，月平均雷暴日接近5 d;雷电活动主要发生在4－8月份，雷暴日最多的年份为1979年，天数为72 d;雷暴日最少年份为2003年，天数为31 d。初雷日最早为1月1日发生在1987年;终雷日最晚为12月31日发生在1963年;初终间跨度最长的年份为2004年，从1月15日—12月27日。清镇市雷暴日的年际变化较大，介于31～72 d之间，其中超过40 d(高雷区)的年份有39 a。

3.2 清镇市2006—2011年雷电监测资料分析

3.2.1 雷暴日 清镇市年平均雷暴日56 d，月平均雷暴日接近5 d，雷电活动主要发生在4—9月，6—8月为雷电多发期，月平均雷暴日数超过13 d。

3.2.2 地闪密度 清镇市年平均地闪次数为8 134次，地闪密度为5.5次/(km2·a)。项目中心3 km半径范围内年平均地闪次数161次，地闪密度为5.7次/(km2·a);项目区中心1 km半径范围内年平均地闪次数19次，地闪密度为6.0次/(km2·a)。采用项目中心3 km半径范围的地闪密度作为雷电风险计算参数。

3.2.3 地闪强度与累积概率 清镇市最大正闪强度、最大负闪强度、平均地闪强度分别为241.49 kA、238.96 kA、35.50 kA，地闪强度介于 0 ～20 kA、20～50 kA、50～100 kA、100 kA 以上的概率分别是24.83% 、61.15% 、12.19% 、1.83% 。

3.2.4 地闪月、日分布 清镇市地闪主要活动在4—9月，91.7%以上的地闪都发生在这6个月。

清镇市地闪主要活跃在16－02时，8.93%的地闪都发生这个时段，03－15时地闪相对较少，约10.7%的地闪发生在这个时段。

4 相关数据和特性分析

4.1 评估标准

本次评估主要依据IEC 62305－2规范，风险容许值RT是我们进行风险评估的重要指标。本次风险评估只涉及人员生命损失(L1型)和公众服务(L2型)损失。

按照IEC 62305－2，对评估对象需要计算以下风险:R1、R2和R3风险;服务设施的R1和R2风险。

计算风险分量RX;计算总风险R;确定风险容许值RT，比较风险R和风险容许值RT。如果R＜RT，则防雷不是必需。如果R＞RT，应当采取保护措施，使得R＜RT，以减小对象遭受雷击的所有风险。

4.2 相关数据

时代华庭项目包括1#、2#商住楼，根据项目规划情况及建筑位置，分为外部区域、1#楼区城、2#楼区域，对这些区域进行雷电风险的估算。

建筑物周边环境:根据贵州雷电监测资料，项目所在地年平均地闪密度为Ng=57次/(km2·a)，场址经平整后，地势较为平坦。

各建筑参数取值见表1～表3。

表1 外部区域参数取值表

表2 1#楼参数取值表

表3 2#楼参数取值表

内部系统和相关入户线路的特征见表4～表5。

表4 内部系统P1和相关入户设施的特征

表5 内部系统S1和相关入户设施的特征

4.3 年预计雷击次数的估算

年预计雷击次数包括:

①建筑物遭受直接雷击的年预计雷击次数ND;②雷击建筑物邻近区域的年预计雷击次数NM;③入户设施直击雷年预计次数NL;④雷击入户设施邻近区域的年预计雷击次数NI。

其中入户设施包括:电源线、电话线等金属线管，建筑物及线路等年预计雷击次数见表6。

表6 建筑物及线路雷击次数(次/a)

4.4 人身伤亡及财产损失风险的估算

风险组成评估所需参数见表1～表6，风险计算结果见表7、表8。

表7 不同分区内风险R的组成

表8 不同分区内风险R的组成

经估算，1#、2#楼的人员伤亡风险值均超过规范QX/T 85－2007规定的可承受风险(1.00E－05)。

4.5 风险分析

1#、2#商住楼及其外部区域年预计直接雷击次数分别为0.098次、0.098次、0.045次;线路年预计直接雷击次数＜0.141;人员伤亡风险估算分别为5.68 E －05、5.68 E －06、4.50 E －08，其中1#、2#商住楼均超过规范QX/T 85－2007规定的可承受风险(1.00E－05)范围，应采取相应的防雷措施。

5 降低雷击风险的措施

为了把风险降低到容许值以下，对电力线路和通信线路进行屏蔽处理，减少分量RB。在入户线路上加装SPD防雷保护器，则PU=PV=0.03。表9是根据所给出的解决方案得到的各个区域风险值。

表9 根据所给出解决方案得出的风险R1的值(数值×10-5)

由表9可见R1=0.842 8×10－5;已把风险降低到了容许值之下。

［1］郭福雁.高层建筑雷电风险评估体系设计［J］.建筑电气，2008，10:44 －46.

［2］杨仲江.雷电灾害风险评估与管理基础［M］.北京:气象出版社，2010.

［3］IEC62305－2.雷电防护－第2部分:风险管理［S］.2006:21－25.

［4］史雅静，涂山山.雷电风险评估方法初探［J］.湖北气象，2008(2).

［5］丁旻，周强，邱飞.综合办公大楼的雷电风险评估方法［J］. 贵州气象，2008(1).