南昌中航国际广场雷击风险评估研究

吴超

南昌中航国际广场雷击风险评估研究

吴超

（广州市从化区气象局 广东广州 510925）

本文通过对南昌中航国际广场现场勘察，计算当地雷击大地密度，分析了大厦所在地的雷电主导方向、次主导方向等，得到了风险评估结果，提出了雷电防护意见，并按照防护建议进行重新计算，使大楼风险值小于规范容许值。

中航国际广场；雷击灾害；风险评估；评估结论

引言

近年来，城市中的高层建筑物遭受雷击事情不胜枚举：2010年4月13日，上海东方明珠广播电视塔塔端发射天线遭到强雷击，最上端的广播电视塔塔端发射天线外罩被击中，引起燃烧；纽约102层的帝国大厦顶端的避雷针每年要遭受约100次雷击。南昌中航国际广场是赣江边上的孤立高耸的建筑，因此做好中行国际广场大楼的雷击风险评估工作是很重要的。为此，本文在调查评估对象地理、气象环境并实地勘察的基础上，对大楼做了风险评估。

1 南昌市雷电活动特征分析

本研究采用了2004～2010年南昌市地闪监测资料[1]，对273083次地闪时间分布、空间分布、强度分布进行分析，得出地闪逐年增加，间中偶有波动。5～8月平均地闪次数＞5000次，13～20时，地闪占总数66.6%；选取南昌地区2004～2010年雷电数据，通过MapInfo桌面地理信息系统软件，加载地图信息、雷电数据信息；选定中航国际广场周边半径5km内的区域；将选取区域的雷电数据导出进行统计，得出中航国际广场所在位置的地闪总次数，根据雷击大地的年平均密度Ng=D/пR2Y，计算得到精确的雷击大地的年平均密度Ng=2161/3.14×25×7=3.92次/km2.a（D=2161，Y=7，R=5）；根据江西省雷电监测系统的历年的闪电数据，统计得到E、NE、N、NW、W、SW、S、SE 等 8个方向的闪电次数，画出雷电玫瑰图[2]，可以直观的看出评估点雷击主导方向N，次主导方向SW，为雷击风险评估提供真实数据。

根据江西省国雷电监测数据，南昌市2004～2010年，在大厦周围5km范围，共发生地闪2161次，其中负极性地闪2119次，占整个的98%，因此本论文防雷计算中雷电流的极性按照负极性考虑。

2 雷击风险评估资料的提取

中航国际广场的经纬度值为：115.8131°、28.6628°。采用文纳四电极法测得土壤电阻率测量值62.48Ω·m。根据大厦各功能进行分区，共把大楼分为6个区[2]：Z0区为室外区域，Z1区为1～3F商业、餐饮区域，Z2区为4～32F酒店客房，Z3区为33F会议室，Z4区为地下室，Z5区为电梯。了解中航国际广场建筑类别、强弱电设计、综合布线系统、有限电视系统、直击雷和感应雷防护措施。

3 中航国际广场大楼风险分析

中航国际广场雷击风险主要考虑人员生命损失风险[3]。综合考虑中航国际大厦的人身伤亡风险R1=RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ=3.92×10-5，规范人身伤亡损失风险容许值RT=10–5，因此产业大厦人身伤亡损失风险偏大。表1为该中航国际大厦风险风量分析结果。

表1 大厦各风险分量所占比例

从表中，可以看出该大厦影响人身伤亡损失风险偏大的主要分量为RB、Rc、RM和 RV。

RB：直接雷击建筑物因危险火花放电触发火灾或爆炸引起物理损坏引起的人身伤亡的风险风量。

RC：因LEMP造成内部系统故障的风险分量。

RM：雷击建筑物附近，因LEMP造成电梯系统内部系统故障引起人身伤亡的风险分量。

RV：雷击服务设施，因雷电流沿入户设施侵入建筑物，在入口处入户设施与其他金属部件产生危险火花放电而引发火灾或爆炸造成物理损害的风险风量。

因此，必须采取更完善的防雷措施，降低这四个分量值。

3.1 降低RB风险风量的措施

3.1.1 完善外部防护

大楼按第二类防雷建筑物要求进行设计。

3.1.2 降低雷击引发的火灾危险程度

平时加强消防和雷电安全知识宣传，雷电防护设施定期维护和检测，发现问题及时整改，雷电来临时，加强防火安全巡查及消防安全管理，降低雷击引发的火灾危险程度。

3.2 降低RV风险意见

RV的风险主要源自雷击连接建筑物的外部服务设施引起的风险。可通用进一步完善防护措施，降低风险分量。

3.3 降低Rc、RM风险风量措施

RC、RM、RW由电梯系统故障引起的人身伤亡损失风险，对电梯系统采取防护措施，减少风险。

采取措施后，各风险分量值见表2。大楼建筑的人身伤亡损失风险为：R1=3.938E×10-6＜RT，风险处于容许范围之内。

表2 采取措施后的各风险分量

4 结论

（1）通过使用雷电监测网的监测数据计算Ng，得到雷电监测数据计算的雷击大地的年平均密度Ng的值得更为精确。

（2）通过分析评估对象所在地周边雷电监测数据，得到评估对象所在地雷击主导方向、次主导方向，为雷击风险评估提供真实数据。

（3）通过风险分量计算，得出该评估对象人员伤亡风险值偏大，不能满足要求，需要进一步完善；完善了防护措施之后，经计算，风险值降到了容许值RT之下，达到了控制和降低风险的目的。

[1]易高流.雷电监测资料在雷击损害风险评估中的应用.江西气象科技，2004，27（4）：45～47.

[2]严春银，吴高学，朱建章.区域雷灾易损性及其区划的实证分析[J].气象与环境学报，2007，23（1）：17～21.

[3]钱强寒，陈勇斌，杨磊.强雷击风险评估实践中各风险分量的鉴别.浙江气象，2006，28（3）：41～46.

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1004-7344（2016）27-0274-01

2016-9-8