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摘 要：该文根据现行国家标准，以沈阳某超高商业大厦的使用性质、建筑用途、建筑特征、周边环境等综合数据为基础，分析该建筑的雷击损害类型、雷击风险分量、建筑物及入户设施的截收面积、年预计雷击次数等关键参数，进而研究超高建筑的雷击风险分布特征，以期对超高建筑的防雷设计、施工等工作提供参考意见。
关键词：超高建筑 雷击风险分量 风险分布特征
中图分类号：TU972.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0080-02
Analysis of Characteristics of Ultra-high Commercial Building Lightning Risk Distribution
Li Chenghao Wang Yue Zhang Guoyi
Liaoning Lightning Protection Technical Service Center，Shenyang Liaoning，110010， China）
Abstract：In this paper， according to the current national standard， the use of a high commercial building in shenyang properties， USES and architectural features， environment and other comprehensive data as the foundation， analysis of the construction of lightning damage type， lightning strike risk component， buildings and household facilities JieShou area， lightning frequency that key parameters， such as further study of supertall buildings lightning risk distribution characteristics， in order to ultrahigh construction of lightning protection for reference to design， construction，etc.
Key Words：Ultra-high buildings； Lightning strike risk weight； Risk distribution characteristics
文章所分析的建筑物位于沈阳市中心，建筑长50 m，宽48 m，高350 m，为沈阳标志性建筑。该建筑入户电缆均为埋地敷设，由市电直接引入楼内变电室，建筑物内外常年有人员活动，年雷暴日26.9 d，土壤电阻率实测113.28 Ω·m，消防设施包括人工和自动灭火装置，下面对该建筑的雷击风险进行详细计算分析。
1 雷击风险分量的鉴别
1.1 雷击损害类型的鉴别
该建筑属于商业建筑，遭受雷电闪击造成的损失主要是人员生命的损失和经济损失，因雷击电源停电等造成的公众服务的损失可忽略不计，社会文化遗产的损失不存在，因此，该建筑地块只需计算人员生命的损失风险R1。
1.2 雷击风险分量的鉴别
雷击该建筑时，R1型风险存在的风险分量分析如下：
当雷电闪击建筑附近或服务设施及其附近时，以及雷击建筑物附近时所产生的感应磁场变化，不足以威胁到人员生命安全，因此，该次所计算的分量包括RA、RB、RU、RV，RC、RM、RW、RZ风险分量记为0。
2 雷击风险分量的计算
2.1 建筑物及入户设施的截收面积
2.1.1 每年的截收闪电面积
Ad=L·W+6H（L+W）+9π（H）2
=48×50+6×350×（48+50）+9×3.14×350×350
=3671805.84（m2）
2.1.2 附近地面的截收闪电面积
AM=L·W+2×250（L+W）+π（250）2
=48×50+2×250（48+50）+π（250）2
=247770.38（m2）
2.1.3 入户电力线缆的截收闪电面积
Al=[Lc-3（Ha+Hb）]
=0.00（m2）
2.1.4 入户电力线缆附近地面的截收面积
Ai=25LC×ρ0.5
=25×1000×113.280.5
=266082.69（m2）
2.1.5 入户通信线缆的截收闪电面积（埋地）
Al=ρ0.5[Lc-3（Ha+Hb）]
=0.00（m2）
2.1.6 入户通信线缆的截收闪电面积（埋地）
Ai=25LC×ρ0.5
=25×1000×113.280.5
=266082.69（m2）
2.1.7 入户电力线缆服务设施a的截收面积
Ada=La·Wa+6Ha（La+Wa）+9π（Ha）
=0.00（m2）
2.1.8 入户通信线缆服务设施a的截收面积
Ada=La·Wa+6Ha·（La+Wa）+9π（Ha）
=0.00 （m2）
2.2 年预计雷击次数
2.2.1 建筑物年预计雷击次数 ND=NgAdCd×10-6
=2.69×3671805.84×0.5×10-6
=4.9386（次/年）
2.2.2 附近地面的年预计雷击次数为
Nm=Ng（Am-AdCd）×10-6
=2.69×（247770.375-3671805.842×0.5）×10-6
=0.0000（次/年）
2.2.3 入户供电线缆的年预计雷击次数为
NL=NgAlCdCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×0.2×10-6
=0.0000（次/年）
2.2.4 入户供电线缆附近预计雷年预计闪击次数为
NI=NgAiCeCt×10-6
=2.69×266082.69×0.1×0.2×10-6
=0.0143（次/年）
2.2.5 入户通信线缆的年预计雷击次数为
NL=NgAlCdCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×1×10-6
=0.0000 （次/年）
2.2.6 入户通信线缆附近预计雷年预计闪击次数为
NI=NgAiCeCt×10-6
=2.69×266082.69×0.1×1×10-6
=0.0716 （次/年）
2.2.7 附近供电服务设施的年预计雷击次数为
NL=NgAlCdCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×10-6
=0.0000（次/年）
2.2.8 附近通信服务设施的预计雷年预计闪击次数为
NI=NgAiCeCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×10-6
=0.0000（次/年）
年预计雷击次数鉴别：
综合以上计算结果，该建筑各系统年预计危险次数见表1。
由表1可以看出，超高建筑可能发生的雷击主要集中在楼体直接接闪的情况下，由于电力和通信线缆均埋地敷设，所以入户设施的雷击概率主要集中在感应雷击，但所占比重很小，不足2%。
3 人员伤亡损失的风险
3.1 该建筑人员伤亡损失量值
Lt和Lf的值由于确定困难，故均取典型平均值。
Lt的取值如下。
建筑物外部3 m内区域：Lt=10-2
建筑物内部区域：Lt=10-4
建筑物Lf的取值：Lf=10-1
建筑物内部系统不会立即危及人员生命，故L0的取值：L0=0
3.2 该建筑项目风险分量计算
将此文的以上计算结果带入表2公式中，得出R1型风险分量的数值及所占百分比如表2所示。
通过表2数据可以看出，由直接雷击引起的跨步电压、接触电压的RA风险分量占据71.37%，由直接雷击引起的二次伤害RB风险分量占据28.55%，这两项表明直接雷击引起的风险分量占据总风险的99.2%，对照表1直接雷击大楼的概率98.29%，可以看出雷击风险是与雷击概率成正比的非线性关系。
4 结语
通过文章上述分析，超高建筑的主要雷击风险来源是直击雷，包括雷击楼顶和雷击楼体侧面，由于距离地面更高而有更大概率优先接闪闪电向下先导电流，在防雷设计与施工中应更加注重天面外边沿的防护，防止因雷击导致混凝土块等物体的坠落，同时加强高楼层金属门窗的等电位连接，并每隔一层或两层安装均压环，防止雷击楼体侧面导致异物的脱落。
参考文献
[1] 陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2003.
[2] GB/T 21714.2-2015，雷电防护第2部分：风险管理[S].
[3] 杨仲江.雷电灾害风险评估与管理基础[M].气象出版社，2009.
关键词：超高建筑 雷击风险分量 风险分布特征
中图分类号：TU972.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）07（a）-0080-02
Analysis of Characteristics of Ultra-high Commercial Building Lightning Risk Distribution
Li Chenghao Wang Yue Zhang Guoyi
Liaoning Lightning Protection Technical Service Center，Shenyang Liaoning，110010， China）
Abstract：In this paper， according to the current national standard， the use of a high commercial building in shenyang properties， USES and architectural features， environment and other comprehensive data as the foundation， analysis of the construction of lightning damage type， lightning strike risk component， buildings and household facilities JieShou area， lightning frequency that key parameters， such as further study of supertall buildings lightning risk distribution characteristics， in order to ultrahigh construction of lightning protection for reference to design， construction，etc.
Key Words：Ultra-high buildings； Lightning strike risk weight； Risk distribution characteristics
文章所分析的建筑物位于沈阳市中心，建筑长50 m，宽48 m，高350 m，为沈阳标志性建筑。该建筑入户电缆均为埋地敷设，由市电直接引入楼内变电室，建筑物内外常年有人员活动，年雷暴日26.9 d，土壤电阻率实测113.28 Ω·m，消防设施包括人工和自动灭火装置，下面对该建筑的雷击风险进行详细计算分析。
1 雷击风险分量的鉴别
1.1 雷击损害类型的鉴别
该建筑属于商业建筑，遭受雷电闪击造成的损失主要是人员生命的损失和经济损失，因雷击电源停电等造成的公众服务的损失可忽略不计，社会文化遗产的损失不存在，因此，该建筑地块只需计算人员生命的损失风险R1。
1.2 雷击风险分量的鉴别
雷击该建筑时，R1型风险存在的风险分量分析如下：
当雷电闪击建筑附近或服务设施及其附近时，以及雷击建筑物附近时所产生的感应磁场变化，不足以威胁到人员生命安全，因此，该次所计算的分量包括RA、RB、RU、RV，RC、RM、RW、RZ风险分量记为0。
2 雷击风险分量的计算
2.1 建筑物及入户设施的截收面积
2.1.1 每年的截收闪电面积
Ad=L·W+6H（L+W）+9π（H）2
=48×50+6×350×（48+50）+9×3.14×350×350
=3671805.84（m2）
2.1.2 附近地面的截收闪电面积
AM=L·W+2×250（L+W）+π（250）2
=48×50+2×250（48+50）+π（250）2
=247770.38（m2）
2.1.3 入户电力线缆的截收闪电面积
Al=[Lc-3（Ha+Hb）]
=0.00（m2）
2.1.4 入户电力线缆附近地面的截收面积
Ai=25LC×ρ0.5
=25×1000×113.280.5
=266082.69（m2）
2.1.5 入户通信线缆的截收闪电面积（埋地）
Al=ρ0.5[Lc-3（Ha+Hb）]
=0.00（m2）
2.1.6 入户通信线缆的截收闪电面积（埋地）
Ai=25LC×ρ0.5
=25×1000×113.280.5
=266082.69（m2）
2.1.7 入户电力线缆服务设施a的截收面积
Ada=La·Wa+6Ha（La+Wa）+9π（Ha）
=0.00（m2）
2.1.8 入户通信线缆服务设施a的截收面积
Ada=La·Wa+6Ha·（La+Wa）+9π（Ha）
=0.00 （m2）
2.2 年预计雷击次数
2.2.1 建筑物年预计雷击次数 ND=NgAdCd×10-6
=2.69×3671805.84×0.5×10-6
=4.9386（次/年）
2.2.2 附近地面的年预计雷击次数为
Nm=Ng（Am-AdCd）×10-6
=2.69×（247770.375-3671805.842×0.5）×10-6
=0.0000（次/年）
2.2.3 入户供电线缆的年预计雷击次数为
NL=NgAlCdCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×0.2×10-6
=0.0000（次/年）
2.2.4 入户供电线缆附近预计雷年预计闪击次数为
NI=NgAiCeCt×10-6
=2.69×266082.69×0.1×0.2×10-6
=0.0143（次/年）
2.2.5 入户通信线缆的年预计雷击次数为
NL=NgAlCdCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×1×10-6
=0.0000 （次/年）
2.2.6 入户通信线缆附近预计雷年预计闪击次数为
NI=NgAiCeCt×10-6
=2.69×266082.69×0.1×1×10-6
=0.0716 （次/年）
2.2.7 附近供电服务设施的年预计雷击次数为
NL=NgAlCdCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×10-6
=0.0000（次/年）
2.2.8 附近通信服务设施的预计雷年预计闪击次数为
NI=NgAiCeCt×10-6
=2.69×0.00×0.5×10-6
=0.0000（次/年）
年预计雷击次数鉴别：
综合以上计算结果，该建筑各系统年预计危险次数见表1。
由表1可以看出，超高建筑可能发生的雷击主要集中在楼体直接接闪的情况下，由于电力和通信线缆均埋地敷设，所以入户设施的雷击概率主要集中在感应雷击，但所占比重很小，不足2%。
3 人员伤亡损失的风险
3.1 该建筑人员伤亡损失量值
Lt和Lf的值由于确定困难，故均取典型平均值。
Lt的取值如下。
建筑物外部3 m内区域：Lt=10-2
建筑物内部区域：Lt=10-4
建筑物Lf的取值：Lf=10-1
建筑物内部系统不会立即危及人员生命，故L0的取值：L0=0
3.2 该建筑项目风险分量计算
将此文的以上计算结果带入表2公式中，得出R1型风险分量的数值及所占百分比如表2所示。
通过表2数据可以看出，由直接雷击引起的跨步电压、接触电压的RA风险分量占据71.37%，由直接雷击引起的二次伤害RB风险分量占据28.55%，这两项表明直接雷击引起的风险分量占据总风险的99.2%，对照表1直接雷击大楼的概率98.29%，可以看出雷击风险是与雷击概率成正比的非线性关系。
4 结语
通过文章上述分析，超高建筑的主要雷击风险来源是直击雷，包括雷击楼顶和雷击楼体侧面，由于距离地面更高而有更大概率优先接闪闪电向下先导电流，在防雷设计与施工中应更加注重天面外边沿的防护，防止因雷击导致混凝土块等物体的坠落，同时加强高楼层金属门窗的等电位连接，并每隔一层或两层安装均压环，防止雷击楼体侧面导致异物的脱落。
参考文献
[1] 陈渭民.雷电学原理[M].北京：气象出版社，2003.
[2] GB/T 21714.2-2015，雷电防护第2部分：风险管理[S].
[3] 杨仲江.雷电灾害风险评估与管理基础[M].气象出版社，2009.