南昌中航國際廣場雷擊風(fēng)險評估研究

吳超

南昌中航國際廣場雷擊風(fēng)險評估研究

吳超

（廣州市從化區(qū)氣象局 廣東廣州 510925）

本文通過對南昌中航國際廣場現(xiàn)場勘察，計算當(dāng)?shù)乩讚舸蟮孛芏龋治隽舜髲B所在地的雷電主導(dǎo)方向、次主導(dǎo)方向等，得到了風(fēng)險評估結(jié)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(fēng)險值小于規(guī)范容許值。

中航國際廣場；雷擊災(zāi)害；風(fēng)險評估；評估結(jié)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(fā)射天線遭到強雷擊，最上端的廣播電視塔塔端發(fā)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(fēng)險評估工作是很重要的。為此，本文在調(diào)查評估對象地理、氣象環(huán)境并實地勘察的基礎(chǔ)上，對大樓做了風(fēng)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(jiān)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(shù)＞5000次，13～20時，地閃占總數(shù)66.6%；選取南昌地區(qū)2004～2010年雷電數(shù)據(jù)，通過MapInfo桌面地理信息系統(tǒng)軟件，加載地圖信息、雷電數(shù)據(jù)信息；選定中航國際廣場周邊半徑5km內(nèi)的區(qū)域；將選取區(qū)域的雷電數(shù)據(jù)導(dǎo)出進行統(tǒng)計，得出中航國際廣場所在位置的地閃總次數(shù)，根據(jù)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(jù)江西省雷電監(jiān)測系統(tǒng)的歷年的閃電數(shù)據(jù)，統(tǒng)計得到E、NE、N、NW、W、SW、S、SE 等 8個方向的閃電次數(shù)，畫出雷電玫瑰圖[2]，可以直觀的看出評估點雷擊主導(dǎo)方向N，次主導(dǎo)方向SW，為雷擊風(fēng)險評估提供真實數(shù)據(jù)。

根據(jù)江西省國雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)，南昌市2004～2010年，在大廈周圍5km范圍，共發(fā)生地閃2161次，其中負(fù)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(fù)極性考慮。

2 雷擊風(fēng)險評估資料的提取

中航國際廣場的經(jīng)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(jù)大廈各功能進行分區(qū)，共把大樓分為6個區(qū)[2]：Z0區(qū)為室外區(qū)域，Z1區(qū)為1～3F商業(yè)、餐飲區(qū)域，Z2區(qū)為4～32F酒店客房，Z3區(qū)為33F會議室，Z4區(qū)為地下室，Z5區(qū)為電梯。了解中航國際廣場建筑類別、強弱電設(shè)計、綜合布線系統(tǒng)、有限電視系統(tǒng)、直擊雷和感應(yīng)雷防護措施。

3 中航國際廣場大樓風(fēng)險分析

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

表1 大廈各風(fēng)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(fēng)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(fā)火災(zāi)或爆炸引起物理損壞引起的人身傷亡的風(fēng)險風(fēng)量。

RC：因LEMP造成內(nèi)部系統(tǒng)故障的風(fēng)險分量。

RM：雷擊建筑物附近，因LEMP造成電梯系統(tǒng)內(nèi)部系統(tǒng)故障引起人身傷亡的風(fēng)險分量。

RV：雷擊服務(wù)設(shè)施，因雷電流沿入戶設(shè)施侵入建筑物，在入口處入戶設(shè)施與其他金屬部件產(chǎn)生危險火花放電而引發(fā)火災(zāi)或爆炸造成物理損害的風(fēng)險風(fēng)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(fēng)險風(fēng)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(shè)計。

3.1.2 降低雷擊引發(fā)的火災(zāi)危險程度

平時加強消防和雷電安全知識宣傳，雷電防護設(shè)施定期維護和檢測，發(fā)現(xiàn)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(fā)的火災(zāi)危險程度。

3.2 降低RV風(fēng)險意見

RV的風(fēng)險主要源自雷擊連接建筑物的外部服務(wù)設(shè)施引起的風(fēng)險。可通用進一步完善防護措施，降低風(fēng)險分量。

3.3 降低Rc、RM風(fēng)險風(fēng)量措施

RC、RM、RW由電梯系統(tǒng)故障引起的人身傷亡損失風(fēng)險，對電梯系統(tǒng)采取防護措施，減少風(fēng)險。

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

表2 采取措施后的各風(fēng)險分量

4 結(jié)論

（1）通過使用雷電監(jiān)測網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)計算Ng，得到雷電監(jiān)測數(shù)據(jù)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(jiān)測數(shù)據(jù)，得到評估對象所在地雷擊主導(dǎo)方向、次主導(dǎo)方向，為雷擊風(fēng)險評估提供真實數(shù)據(jù)。

（3）通過風(fēng)險分量計算，得出該評估對象人員傷亡風(fēng)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(jīng)計算，風(fēng)險值降到了容許值RT之下，達到了控制和降低風(fēng)險的目的。

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

[2]嚴(yán)春銀，吳高學(xué)，朱建章.區(qū)域雷災(zāi)易損性及其區(qū)劃的實證分析[J].氣象與環(huán)境學(xué)報，2007，23（1）：17～21.

[3]錢強寒，陳勇斌，楊磊.強雷擊風(fēng)險評估實踐中各風(fēng)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