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各类形状建筑物年预计雷击次数如何计算

发布时间:

2024-01-23 10:14

汇总下各类形状建筑物年预计雷击次数的计算方法。

 

一、相关规范

1、《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010

二、规范的规定

一、计算是根据《建筑物防雷设计规范》附录A进行计算

 

PS:

1、校正系数K一般取1。但应注意也有其他取值。此数值若选取不当,可能会影响建筑物的防雷等级。

2、年平均雷暴日,可根据《配四》表17.6-3查阅。

 

2、等效面积Ae是计算雷击次数的核心。

等效面积Ae是实际面积扩大后的面积,扩大宽度为D。

当建筑物高度小于100m时,其每边扩大的宽度图片

当建筑物高度大于100m时,其每边扩大的宽度D=H。

 

H(m)

D(m)

H(m)

D(m)

5

31.2

50

86.6

10

43.6

60

91.7

15

52.7

70

95.4

20

60.0

80

98.0

30

71.4

90

99.5

40

80.0

100

100.0

PS:根据规范的条文说明,高度小于100m时,是假设有一个半径100m的滚球,沿地面滚向建筑物,接触到建筑物屋顶时,地面距离建筑物的距离。高度大于100m时,是假设半径为H的滚球滚向建筑物,其扩大宽度D即为建筑物高度H。

上图为建筑物低于100m时,半径为100m的滚球与建筑物接触的立面。

三、各类形状建筑物Ae值的计算

1、矩形

最简单且常用的模型。Ae计算公式和图示,《建筑物防雷设计规范》附录A已列出。

2、L形

先算出扩大宽度D,然后计算虚线所包围的面积。

若L形的两个分体高度一致,则D1=D2。若高度不一致,则需分别根据H1、H2来计算出D1和D2。

有些项目,已建有矩形建筑,后额外增加一部分,变成了L形。此时应统一按一栋建筑来计算等效面积。

3、其他各类不规则建筑

可以理解为不同高度各个矩形拼凑在一起。分别计算出其扩大宽度,在CAD中选取其最外面轮廓,即为整个建筑的等效面积。

比如L形+半圆形,其外轮廓线如下图所示:

其他任意形状的建筑物,可以分别将其外轮廓画出后,进行重叠,外轮廓形成区域的面积就是整栋建筑物的等效面积。

比如高度为H2的主楼和高度为H1的裙房,其示意如下。(若主楼能保护住裙楼,则主楼的轮廓线会覆盖裙楼的轮廓线;反之,则主楼的轮廓线不会覆盖裙楼的轮廓线。此时可不必在意主楼是否能保护裙楼,只需分别画出后,选取最外围的轮廓虚线即可。)

4、金字塔形、梯形等建筑物

以上讨论都是垂直面的建筑物,若为金字塔形或梯形建筑,可以从下面两张图来理解。

①先画出一栋矩形建筑物的立面图,假设高度H小于100m,雷电滚球半径取100m,则其扩大半径

②若为金字塔形或者其他类似形状,其立面如下图。虽然扩大宽度减小为D1或者D2,但外轮廓线还是与矩形建筑物一样,意味着建筑物的等效面积Ae和雷击次数N是没有变化的。

四、如何快速计算

1、即便是最简单的矩形,根据规范所列的公式,手动计算也要花费一定的时间。

2、若考虑节省时间,可考虑:

①借助EXCEL中各类函数来计算,输入需要的参数即可。此种方式更适用于矩形或L型等简单模型,不过理论上只要是有公式的模型都可以算出来。

②利用天正软件自带的防雷计算功能。矩形、L形、矩形+半圆形,也可以从图纸拾取建筑物轮廓;若为不等高建筑,则需要选“不等高建筑”。

③若没有天正软件,需手动算出扩大宽度D(D1/D2...),在建筑物外轮廓逐点画出最大扩大宽度,然后用CAD自身功能计算出虚线内的面积。

可以先用boundary(BO)指令,形成一个封闭的多线段。然后利用list(LI)计算出其面积。此方式为万能方式。

五、小结

1、计算年预计雷击次数,建筑物的等效面积是计算的核心。

2、建筑物周围有其他建筑物时,若满足一定条件,其等效面积可以减小。

具体可见规范附录A.0.3-2/3/5/6条,但这几个公式是有不少假设前提条件的,且周围建筑物的远近、高低都不同,准确计算很复杂,比较难用于实际项目。

3、实际工程与理论研究不同。实际工程计算雷击次数,主要用于准确判断建筑物物的防雷等级。

实际工程中,为简便计算可以先用大范围的尺寸计算出雷击次数。若计算值处于不同等级分界值附近,此时再进行更精确的计算。

4、越是复杂的建筑物,越需要借助辅助工具来完成。

5、此处假设的滚球(100m或大于100m),主要用来计算建筑物等效面积。

当建筑物定义为二类或三类防雷建筑物后,其假设的滚球半径为45m/60m,这个雷电滚球半径值是用来核算建筑物如何设置接闪器的。

6、《建筑电气与智能化通用规范》GB55024-2022实行后,建筑物的防雷分类可以参考高度来执行。

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