城市綜合體雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法初探

1、城市綜合體雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估方法初探林正英僵尸電影全集國語高清 【摘 要】 城市綜合體是集商業(yè)、商務(wù)、居住及娛樂等城市功能為一體的的大型工程，如高星級酒店、高檔寫字樓、酒店式公寓、大型綜合購物中心及大型高尚居住社區(qū)等，是現(xiàn)在城市地產(chǎn)建設(shè)的主流，其中高層建筑林立、廣場休閑地設(shè)置及微電子設(shè)備的廣泛應(yīng)用，使得因雷電導(dǎo)致的人員傷亡及電子信息系統(tǒng)損壞呈上升趨勢。研究不同承載體及其布局對雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的影響，科學(xué)地進(jìn)行雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估，可以為城市規(guī)劃、工程選址、建筑布局及設(shè)備布設(shè)提供技術(shù)依據(jù)。 【關(guān)鍵詞】 單體工程易損性 隱性風(fēng)險(xiǎn) 落雷密度影響 風(fēng)險(xiǎn)評估 0 引言 針對選址綜合體中單體工程易損性及高層建筑對雷

2、擊概率和落雷密度影響，從幾個(gè)方面說明如何科學(xué)進(jìn)行擬建城市綜合體的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評估。 1 概況 位于廊坊市安次區(qū)，是一個(gè)中高端商業(yè)兼住宅小區(qū)，規(guī)劃用地面積為105535平米，總建筑面積32.6萬平米。小區(qū)東南方向?yàn)?層花園洋房，西側(cè)為24層高層住宅建筑，北側(cè)為商業(yè)綜合體及一棟60米高的酒店式公寓、一棟SOHO公寓。 1.1 現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集 1用G3系列GPS定位儀在綜合體所在地采集的地理位置參數(shù)為E116.7°N39.49° 2采用四極法對現(xiàn)場的土壤電阻率進(jìn)行了測量，得出在深度4m及5m范圍內(nèi)，不同方向土壤電阻率測量結(jié)果相差較小，可作為工程擬建場地水平方向?yàn)榫鶆蛲寥?。此外對工?/p>

3、?工程地質(zhì)勘察報(bào)告?進(jìn)行調(diào)閱，可知工程所在地20m深度內(nèi)土壤主要為粉土及粉粘土，土壤電阻率根本相同，垂直方向上土壤較為均一。 3工程所在地大氣雷電環(huán)境。該工程為中心，9×9公里范圍內(nèi)2006-2021年該區(qū)域閃電總數(shù)為984次，其中正閃61次，最大電流強(qiáng)度為219kA；負(fù)閃923次，最大電流強(qiáng)度為-142.2kA。該區(qū)域落雷密度為3.11。 全省雷電活動(dòng)覆蓋8個(gè)月，6-8月雷電活動(dòng)頻繁，1-2月、11-12月無閃電活動(dòng)。其中，正地閃強(qiáng)度的月際變化大于負(fù)地閃，月正地閃強(qiáng)度最強(qiáng)210.6kA，10月與月最弱30.7kA，5月相差179.9kA，負(fù)地閃月強(qiáng)度最強(qiáng)-55.41kA，9月與最弱

4、月-33.49kA，5月相差21.92kA。 1.2 圖紙信息采集及已設(shè)計(jì)防雷措施 該集合體已設(shè)計(jì)防雷措施，以建筑物根底鋼筋作為格柵形空間屏蔽，屏蔽體最大孔洞為建筑物門窗。對雷擊建筑物及雷擊臨近建筑物，建筑物內(nèi)磁場強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，得以下結(jié)論： 對門窗不做其它處理的情況下，在空間屏蔽有效保護(hù)范圍內(nèi)，計(jì)算機(jī)有永久性損壞的可能性。為有效減少建筑物內(nèi)可能的雷擊磁場強(qiáng)度，保證內(nèi)部電子信息系統(tǒng)防雷平安，可對門窗作適當(dāng)處理，處格柵寬度小于0.34m。 2 雷電電磁環(huán)境評估 2.1 工程建筑物遭直擊雷時(shí)內(nèi)部磁場影響分析 2.1.1 距離屏蔽體平安距離 根據(jù)鋼材料格柵形大空間屏蔽的屏蔽系數(shù)計(jì)算公式計(jì)算出首次雷擊屏

5、蔽系數(shù)為SF=8.9和后續(xù)雷擊或首次負(fù)極性雷擊屏蔽系數(shù)為SF=10.6，進(jìn)而計(jì)算出平安距離首次雷擊，后續(xù)雷擊或首次負(fù)極性雷擊，。 2.1.2 可產(chǎn)生最大磁場強(qiáng)度 根據(jù)公式：計(jì)算出屏蔽體保護(hù)的最大磁場強(qiáng)度H1=1385A/m。 2.1.3 磁場強(qiáng)度危險(xiǎn)性分析 根據(jù)公式：T由最大磁場強(qiáng)度H1= 1385A/m，計(jì)算出最大磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.73×10-3T。對具微電子元件的計(jì)算機(jī)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，當(dāng)雷電活動(dòng)時(shí)，磁感應(yīng)強(qiáng)度到達(dá)0.07Gs7×10-6T，無屏蔽的計(jì)算機(jī)發(fā)生誤動(dòng)作，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度超過2.4Gs2.4×10-4T時(shí)，計(jì)算機(jī)將發(fā)生永久性損壞。工程建筑物最大磁

6、感應(yīng)強(qiáng)度>2.4Gs，雷電發(fā)生時(shí)，距離樓頂及墻面均為2.65m處計(jì)算機(jī)可能發(fā)生永久性損壞1。要使磁場強(qiáng)度最強(qiáng)點(diǎn)計(jì)算機(jī)都不發(fā)生永久性損壞，對格柵形屏蔽體網(wǎng)格寬度進(jìn)行計(jì)算，即B=2.4×10-4T，此時(shí)H=191A/m、dr=2.65m、dw=2.65m、KH=0.01，計(jì)算得=0.34m。即格柵形屏蔽網(wǎng)寬度小于0.34m，距離屏蔽頂、屏蔽壁2.65m內(nèi)，雷電電磁脈沖不至引起計(jì)算機(jī)永久性損壞。隨著科技的不斷開展，電子信息系統(tǒng)敏感性越來越高，即使在平安距離內(nèi)，上述計(jì)算值也不能保證絕對保護(hù)，應(yīng)采取安裝SPD等其他措施保證電子設(shè)施防雷平安。 2.2 建筑物遭雷擊時(shí)對周圍建筑的影響 當(dāng)工程

7、中一棟建筑遭受直接雷擊時(shí)，不僅對自身造成電磁影響，周邊建筑物也將受到電磁干擾，對與建筑物水平距離最近的建筑物進(jìn)行磁場強(qiáng)度計(jì)算，分析建筑物遭雷擊時(shí)對周圍建筑的影響2。取最小水平距離為20m進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)公式，計(jì)算得H0=1743A/m。對于LPZ1區(qū)內(nèi)磁場H1，根據(jù)公式進(jìn)行計(jì)算。W=2.5m、r=0.006m時(shí)首次雷擊屏蔽系數(shù)為SF=8.9；后續(xù)雷擊或首次負(fù)極性雷擊屏蔽系數(shù)為SF=10.6計(jì)算得H1=625.8A/m。W=0.34m、r=0.006m時(shí)首次雷擊屏蔽系數(shù)為SF=8.9；后續(xù)雷擊或首次負(fù)極性雷擊屏蔽系數(shù)為SF=10.6計(jì)算得H1=85A/m小于永久損壞臨界值191A/m。 3 雷擊易

8、損性分析 集住宅、商務(wù)、學(xué)校為一體的城市綜合體，設(shè)施齊全、高樓密布、人員密集，其高聳突出的建筑物及四通八達(dá)的管道線路都增加了雷電災(zāi)害的可能性。雷電主要的危害形式有：雷電直接擊中，由于熱效應(yīng)、機(jī)械效應(yīng)導(dǎo)致物理損害；雷擊點(diǎn)及雷電流泄流通道附近，強(qiáng)大的雷電過電壓導(dǎo)致接觸電壓、跨步電壓、旁側(cè)閃絡(luò)；雷電過電壓導(dǎo)致電氣電子系統(tǒng)失效3。 4 電氣電子系統(tǒng)電涌防護(hù)等級 綜合體內(nèi)預(yù)安裝電子信息系統(tǒng)的建筑物，應(yīng)進(jìn)行更有效電氣電子系統(tǒng)的雷擊電涌防護(hù)等級評估4。這里采用GB50343-2021規(guī)定的相關(guān)條款進(jìn)行計(jì)算分析，選擇其中最高建筑物作為典型評估對象進(jìn)行計(jì)算，評估過程如下： 4.1 建筑物及入戶效勞設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊

9、次數(shù)N的計(jì)算 4.1.1 建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù) 建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N1可按公式：次/a并應(yīng)用作圖法進(jìn)行計(jì)算Ae=4.35×10-2，N1=0.14。 4.1.2 入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù) 入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N2可根據(jù)公式，求得N2=6.22次。 4.1.3 建筑物及入戶設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N N=N1+N2=6.36 4.2 可接受的最大年平均雷擊次數(shù)NC的計(jì)算 因直擊雷和雷電電磁脈沖引起電子信息設(shè)備損壞的可接受的最大年平均雷擊次數(shù)NC按公式，計(jì)算得Nc=0.116 4.3 攔截效率及信息系統(tǒng)分級 按照公式計(jì)算防雷裝置的攔截效率E。E=0.982 >0.98根據(jù)以上計(jì)算，6、

10、8#樓電子系統(tǒng)防護(hù)等級應(yīng)按A級設(shè)防，可采用3-4級浪涌保護(hù)器進(jìn)行防護(hù)。對上述計(jì)算進(jìn)行分析，其它建筑物與6、8#樓配電形式相同，僅建筑物規(guī)模不同。計(jì)算時(shí)，建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)不同，入戶效勞設(shè)施年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)相同，Nc相同。取N1=0，計(jì)算得E=0.981>0.98 N1越大，E越大。故綜合體建筑物電子系統(tǒng)均應(yīng)按A級設(shè)防，可采用3-4級浪涌保護(hù)器進(jìn)行防護(hù)。 5 綜合體工程雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算 綜合體內(nèi)含工程較多，應(yīng)按使用性質(zhì)、建筑特征，劃分區(qū)域進(jìn)行計(jì)算，并針對區(qū)域中典型建筑進(jìn)行具體風(fēng)險(xiǎn)估算。其中包括1#、3#、11#、15#樓人員生命損失評估、雷電閃擊次數(shù)計(jì)算、雷擊損害概率計(jì)算、損失量的評估、雷

11、擊風(fēng)險(xiǎn)分量計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)組成及計(jì)算等，分別列表、畫圖，進(jìn)行了相關(guān)統(tǒng)計(jì)計(jì)算。 5.1 防護(hù)措施確定 根據(jù)計(jì)算結(jié)果得雷擊建筑物及效勞設(shè)施導(dǎo)致物理損害的風(fēng)險(xiǎn)值較大，應(yīng)采取提高建筑物防雷等級，安裝SPD等措施降低風(fēng)險(xiǎn)，具體措施如下： 建筑物防雷：建筑物應(yīng)按第二類防雷建筑物進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)； 電子信息系統(tǒng)防雷：根據(jù)前文對電子信息系統(tǒng)防護(hù)等級計(jì)算，應(yīng)安裝三級SPD。 5.2 完善防護(hù)設(shè)計(jì)后雷擊風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算 根據(jù)損害概率取值表計(jì)算得， 雷電防護(hù)措施有效。 6 結(jié)語 城市大型商業(yè)綜合體工程集商業(yè)、辦公、居住、餐飲等功能為一體，且相互依存，人員密集，現(xiàn)代化水平高，運(yùn)行維護(hù)高度依賴電子信息系統(tǒng)。一旦發(fā)生雷電災(zāi)害，不但正常功能可能受影響，還可能造成設(shè)備損毀甚至人員傷亡，后果非常嚴(yán)重。 通過先分區(qū)后綜合和單體分析相結(jié)合的方法，考慮綜合體工程電子系統(tǒng)的敏感性，增加了電子信息系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)等級分析及雷電電磁環(huán)境的分析；考慮人員密集性增加了廣場跨步電壓危險(xiǎn)性分析，同時(shí)，增加了接體系統(tǒng)接地電阻及腐蝕程度的研究分析，