不规则建筑物拦截雷电等效面积的计算方法.ppt

不规则建筑物拦截雷电等效面积的计算方法 The way of irregular structures preventing lightning equivalent surface area 前言 对不规则建筑物拦截雷电等效面积的计算方法，《建筑物防雷设计规范》及其它有关规范都没有介绍。本文结合实际工作，详细介绍了不同形状的建筑物和周围有其他建筑物影响的情况下，如何计算建筑的等效面积。 前言 建筑物拦截雷电等效面积实质就是与建筑物具有相同的年直接雷击次数的大地表面积，其值为建筑平面向外扩大后的面积。 设建筑物高度为H ，建筑平面向外扩大的宽度等于高为H 的接闪器在地面上的保护半径。按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）附录一规定，建筑物滚球半径定为100m，当建筑物高度H100m时，Ae＝[LW+2(L+W)D+丌D2]×10－6，当建筑物高度≥100m时，Ae＝[LW+2(L+W)D+丌H2]×10－6 ，式中L、W、H为建筑物的长、宽、高，D为高度为H的接闪器在地面上的保护半径。 上述计算公式是对于规则的立方体建筑物而言，对于非规则立方体形状的建筑物以及邻近有其它建筑物影响时，应该如何计算等效面积呢？下面将对各种形状的建筑物分别进行讨论。 1.带有裙楼的建筑物如何计算等效面积 当前带有裙楼的建筑物很多，计算其等效面积时，很多防雷工程人员和建筑设计人员 都是将裙楼的长度L、宽度W和主楼的高度H直接带入规范给出的计算公式。笔者认为，这样计算是不合理的，应该分两种情况： 1．1．主楼能够保护到裙楼 裙楼在主楼的保护范围之内，主楼底平面扩大后的面积已包含裙楼扩大后的面积，即裙楼不可能拦截雷电，也就无所谓等效面积之说了，见图1。因此建筑物的等效面积应按主楼平面扩大后的面积计算（假设建筑物的高度H小于100米，按照附录一规定滚球半径按hr＝100米计算，下同）,则： Ae＝[LW+2(L+W)D+丌D2]×10－6 ＝[LW+2(L+W)√H（200－H） +丌H（200－H）]×10－6。 式中L、W为主楼底平面的长、宽，H为主楼距地面的高度，D为高H的接闪器在地面的保护半径，即主楼平面的扩大宽度，D＝√H（200－H） 。 图1.主楼能够保护裙楼时Ae的求法 1．2．主楼保护不到裙楼 当主楼保护不到裙楼时，则应分别计算主楼和裙楼拦截雷电的等效面积，见图2。 设裙楼长、宽、高分别为L1、W1、H1 ，主楼长、宽、高分别为L2、W2、H2。则裙楼扩大宽度为：D1＝√H1（200－H1） ； 裙楼拦截雷电的等效面积为： Ae1＝[L1W1+2(L1+W1)D1+丌D12]×10－6 。 计算主楼等效面积时，因为整个裙楼为法拉第笼式结构，因此可将裙楼楼面视为地面，主楼相对于群楼楼面的高度为：H2－H1，主楼底平面的扩展宽度为： D2＝√（H2－H1）（200－H2＋H1） 因此，主楼拦截雷电的等效面积为：Ae2＝[L2W2+2(L2+W2)D2+丌D22]×10－6 整个建筑物拦截雷电的等效面积为： Ae＝Ae1+Ae2 ＝[L1W1+2(L1+W1)D1+丌D12]×10－6＋[L2W2+2(L2+W2)D2+丌D22]×10－6 ＝[L1W1+2(L1+W1)√H1（200－H1）+丌H1（200－H1）+ L2W2+2(L2+W2)√（H2－H1）（200－H2＋H1）+丌（H2－H1）（200－H2＋H1）] ×10－6 图2.主楼不能够保护裙楼时Ae的求法 上述例子是主楼位于裙楼楼面正中间部位，对于主楼不在群楼正中间或者是楼面各部位的高度不同时，应沿建筑物周边逐点计算每边的最大扩展宽度，其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。 2.梯形建筑如何计算等效面积 笔者曾多次参加省、市建筑电气设计专家研讨会，听到不少专家提出过疑问：不规则的建筑物，比如侧面为梯形的多面体建筑物，侧面不与地面垂直，如何计算等效面积？笔者在网上也曾看到过网友类似的提问。 其实，只要真正明白建筑物拦截雷电等效面积的含义，Ae也就不难求了。 图3.侧面为梯形建筑Ae的求法 假设建筑物高度为OF=H，侧面斜高为FE=h，则高度为H的接闪器在地面的保护半径为：r＝OG＝√H（200－H）；底面外扩的宽度与侧面的倾斜度有关，侧面越倾斜，即∠EFO越大，则外扩宽度越小（见图3）。 建筑物平面向外扩展的宽度为D＝EG＝OG-OE＝r-√h2-H2，求出扩展后的底平面的面积，即为建筑物的等效面积： Ae＝[LW+2(L+W)D+丌D2]×10－6 ＝[LW+2(L+W)(√H（200－H）-