南昌中航國際廣場雷擊風險評估研究

吳超

南昌中航國際廣場雷擊風險評估研究

吳超

（廣州市從化區氣象局 廣東廣州 510925）

本文通過對南昌中航國際廣場現場勘察，計算當地雷擊大地密度，分析了大廈所在地的雷電主導方向、次主導方向等，得到了風險評估結果，提出了雷電防護意見，并按照防護建議進行重新計算，使大樓風險值小于規范容許值。

中航國際廣場；雷擊災害；風險評估；評估結論

引言

近年來，城市中的高層建筑物遭受雷擊事情不勝枚舉：2010年4月13日，上海東方明珠廣播電視塔塔端發射天線遭到強雷擊，最上端的廣播電視塔塔端發射天線外罩被擊中，引起燃燒；紐約102層的帝國大廈頂端的避雷針每年要遭受約100次雷擊。南昌中航國際廣場是贛江邊上的孤立高聳的建筑，因此做好中行國際廣場大樓的雷擊風險評估工作是很重要的。為此，本文在調查評估對象地理、氣象環境并實地勘察的基礎上，對大樓做了風險評估。

1 南昌市雷電活動特征分析

本研究采用了2004～2010年南昌市地閃監測資料[1]，對273083次地閃時間分布、空間分布、強度分布進行分析，得出地閃逐年增加，間中偶有波動。5～8月平均地閃次數＞5000次，13～20時，地閃占總數66.6%；選取南昌地區2004～2010年雷電數據，通過MapInfo桌面地理信息系統軟件，加載地圖信息、雷電數據信息；選定中航國際廣場周邊半徑5km內的區域；將選取區域的雷電數據導出進行統計，得出中航國際廣場所在位置的地閃總次數，根據雷擊大地的年平均密度Ng=D/пR2Y，計算得到精確的雷擊大地的年平均密度Ng=2161/3.14×25×7=3.92次/km2.a（D=2161，Y=7，R=5）；根據江西省雷電監測系統的歷年的閃電數據，統計得到E、NE、N、NW、W、SW、S、SE 等 8個方向的閃電次數，畫出雷電玫瑰圖[2]，可以直觀的看出評估點雷擊主導方向N，次主導方向SW，為雷擊風險評估提供真實數據。

根據江西省國雷電監測數據，南昌市2004～2010年，在大廈周圍5km范圍，共發生地閃2161次，其中負極性地閃2119次，占整個的98%，因此本論文防雷計算中雷電流的極性按照負極性考慮。

2 雷擊風險評估資料的提取

中航國際廣場的經緯度值為：115.8131°、28.6628°。采用文納四電極法測得土壤電阻率測量值62.48Ω·m。根據大廈各功能進行分區，共把大樓分為6個區[2]：Z0區為室外區域，Z1區為1～3F商業、餐飲區域，Z2區為4～32F酒店客房，Z3區為33F會議室，Z4區為地下室，Z5區為電梯。了解中航國際廣場建筑類別、強弱電設計、綜合布線系統、有限電視系統、直擊雷和感應雷防護措施。

3 中航國際廣場大樓風險分析

中航國際廣場雷擊風險主要考慮人員生命損失風險[3]。綜合考慮中航國際大廈的人身傷亡風險R1=RA+RB+RC+RM+RU+RV+RW+RZ=3.92×10-5，規范人身傷亡損失風險容許值RT=10–5，因此產業大廈人身傷亡損失風險偏大。表1為該中航國際大廈風險風量分析結果。

表1 大廈各風險分量所占比例

從表中，可以看出該大廈影響人身傷亡損失風險偏大的主要分量為RB、Rc、RM和 RV。

RB：直接雷擊建筑物因危險火花放電觸發火災或爆炸引起物理損壞引起的人身傷亡的風險風量。

RC：因LEMP造成內部系統故障的風險分量。

RM：雷擊建筑物附近，因LEMP造成電梯系統內部系統故障引起人身傷亡的風險分量。

RV：雷擊服務設施，因雷電流沿入戶設施侵入建筑物，在入口處入戶設施與其他金屬部件產生危險火花放電而引發火災或爆炸造成物理損害的風險風量。

因此，必須采取更完善的防雷措施，降低這四個分量值。

3.1 降低RB風險風量的措施

3.1.1 完善外部防護

大樓按第二類防雷建筑物要求進行設計。

3.1.2 降低雷擊引發的火災危險程度

平時加強消防和雷電安全知識宣傳，雷電防護設施定期維護和檢測，發現問題及時整改，雷電來臨時，加強防火安全巡查及消防安全管理，降低雷擊引發的火災危險程度。

3.2 降低RV風險意見

RV的風險主要源自雷擊連接建筑物的外部服務設施引起的風險。可通用進一步完善防護措施，降低風險分量。

3.3 降低Rc、RM風險風量措施

RC、RM、RW由電梯系統故障引起的人身傷亡損失風險，對電梯系統采取防護措施，減少風險。

采取措施后，各風險分量值見表2。大樓建筑的人身傷亡損失風險為：R1=3.938E×10-6＜RT，風險處于容許范圍之內。

表2 采取措施后的各風險分量

4 結論

（1）通過使用雷電監測網的監測數據計算Ng，得到雷電監測數據計算的雷擊大地的年平均密度Ng的值得更為精確。

（2）通過分析評估對象所在地周邊雷電監測數據，得到評估對象所在地雷擊主導方向、次主導方向，為雷擊風險評估提供真實數據。

（3）通過風險分量計算，得出該評估對象人員傷亡風險值偏大，不能滿足要求，需要進一步完善；完善了防護措施之后，經計算，風險值降到了容許值RT之下，達到了控制和降低風險的目的。

[1]易高流.雷電監測資料在雷擊損害風險評估中的應用.江西氣象科技，2004，27（4）：45～47.

[2]嚴春銀，吳高學，朱建章.區域雷災易損性及其區劃的實證分析[J].氣象與環境學報，2007，23（1）：17～21.

[3]錢強寒，陳勇斌，楊磊.強雷擊風險評估實踐中各風險分量的鑒別.浙江氣象，2006，28（3）：41～46.

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1004-7344（2016）27-0274-01

2016-9-8