异型建筑物年预计雷击次数计算

・第３８卷第１２期　１５２・　２　０　１　２年４月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣ　兀ＪＲＥ　Ｖ０ｌ－３８　Ｎｏ．１２　Ａｐｒ．　２０１２　文章编号：１００９－６８２５（２０１２）１２－０１５２—０３　异型建筑物年预计雷击次数计算　李景水　（山西省建筑设计研究院，山西太原０３００１３）　摘要：分析了异型建筑物年预计雷击次数简化计算方法，包括常见的高层及多层建筑物凸、凹部分简化处理的具体条件，不能简　化处理的凸、凹部分计算方法等，以期指导实践。　窜　关键词：异型建筑物，年预计雷击次数，简化计算　中图分类号：ＴＵ９７２．４　文献标识码：Ａ　１　概述　在ＧＢ　５００５７－２０１０建筑物防雷设计规范中，作为强制性条文，　等分界值时，精确的计算对防雷分类的准确性尤为重要。　实际工程中建筑物的形状大多比较复杂，如图１所示的建筑　严格按实际形状计算比较复杂，需要简化计算，但多大的凸、　从３．０．２条到３．０．４条规定了建筑物防雷要求分类方法。作为其　物，凹部分可以忽略，多大的应该计算，在规范和各种资料中都没有　中重要的分类依据，必须准确计算建筑物的年预计雷击次数。特别　实际工程中一般由工程设计人员凭经验确定。　是当建筑物的预计雷击次数计算值临近０．０５次／年和０．２５　０：／年　量化的规定，＼．．　．。－　『ｊ　［．矍　…Ｉ　［图１复杂形状建筑物示意图（一）　经过对各种体型的建筑，不同大小的凸、凹部分进行计算分　２Ｄ（Ｌ＋　）＋百　］×１０一；其中，￡，　，Ｄ分别为矩形建筑物的长、　析，本文分析了凸、凹部分可以忽略不计的具体条件，以及需要计　宽、每边的扩大宽度，当建筑物的高Ｈ＜１００　ｍ时，其每边的扩大　算时的计算方法。　宽度　＝Ｈ（２００一Ｈ），当建筑物的高日≥１００　ｒｉｔｆ时，其每边的扩大　宽度Ｄ＝日。　２建筑物年预计雷击次数计算方法　当建筑物形状复杂时，需根据ＧＢ　５００５７－２０１０建筑物防雷设　在《建筑物防雷设计规范》附录Ａ建筑物年预计雷击次数一　０．３条第７款，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽　节中，仅给出了标准矩形建筑物的年预计雷击次数的计算公式：　计规范第Ａ．度，其等效面积应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面　Ｎ＝ＫＮｇＡ　。　其中，Ｋ为校正系数；　为建筑物所处地区雷击大地的年平　积计算。如图２所示，有凹槽时，实际面积为按标准矩形计算的　　均密度；Ａ　为建筑物接收相同雷击次数的等效面积。Ａ　＝［　＋　面积减去图中阴影部分的误差面积。§Ｉ　重国画　图２复杂形状建筑物示意图（二ｌ　我们根据以下几种情况，分别分析不同形状的建筑物Ａ　的简化计算方法。　３矩形建筑物中间有凹槽时年预计雷击次数计算　暴日数按太原市资料取３４．５（雷击大地的年平均密度　＝０．１×　３４．５＝３．４５）；建筑中间有一凹槽长Ｌ。＝１／２Ｌ＝５０　ｍ；宽　＝　０．０５０次／年，对防雷分类没有影响。通过计算机程序建立模型，　对建筑长度在５　ｎｌ～１　０００　ｍ，宽度在５　ｍ一１　０００　Ｉｎ，高度在３　ｉｎ～　１００　ｍ，数千个不同大小的建筑物模型进行数据分析，得出矩形建　简化方法１：　　某建筑物长Ｌ＝１００　ｍ；宽　＝４０　ｍ；校正系数Ｋ＝１；年平均雷　筑物中间有凹槽时简化处理方法：矩形建筑物中间有凹槽时，当凹槽的长度　小于扩大宽度Ｄ　不管凹槽的深度是大是小，凹槽对矩形建筑物的年预计雷击　１￣２ＩＶ＝２０　ｍ；在不同建筑物高度时计算出等效面积Ａ　和年预计　时，次数计算结果的影响都很小，误差均小于１％，可以忽略不计；Ｄ＜　雷击次数｜７、ｒ分别见表１。　也可以忽略不计；当凹　由表１的结果可知，建筑物中间有凹槽时，凹槽长宽均为建　Ｌａ＜２Ｄ时，当对计算结果精度要求不高时，筑长宽的１／２，且预计雷击次数计算值临近０．０５次／年分界值时，　槽的长度　大于２倍扩大宽度Ｄ时，凹槽对矩形建筑物的年预　须计算其影响。　实际计算结果和不计凹槽影响时的简化计算值都可以约等于　计雷击次数计算结果的影响已经比较大，收稿日期：２０１２—０１—１３　作者简介：李景水（１９７３－），男，工程师　第３８卷第１２期　２　０　１　２年４月　李景水：异型建筑物年预计雷击次数计算　・１５３・　表１　凹槽对矩形建筑物的年预计雷击次数计算结果的影响（一）　序号　１　２　３　４　建筑物高Ｈ／ｍ　扩大宽度Ｄ／ｍ　４．２Ｏ　１３．５０　２５．００　５０．ｏ０　２８．６８　５Ｏ．１８　６６．１４　８６．６０　不考虑凹槽影响　Ａ　／ｍ　Ⅳ／次・年一１　０．０１４　６　０．０２６　０　０．０３６　３　Ｏ．０５１　８　Ｏ．Ｏ５０　４　０．Ｏ８９　６　０．１２５Ｉ　０．１７８　７　凹型槽长ｔ，．／ｍ　５０．００　５０．ｏ０　５０．００　５０．００　实际计算结果　＾／ｍ　Ⅳ／次・年一１　０．０１４　４　０．０２５　９　０．０３６　２　０．Ｏ５１　７　０．Ｏ４９　７　０．０８９　２　Ｏ．Ｉ２４　８　０．１７８　５　误差／％　一１．４５０　—０．４１６　—０．２２２　—０．Ｉｌ８　５　１００．ｏ０　１００．００　０．０６３　４　０．２１８　８　５０．００　０．Ｏ６３　４　Ｏ．２１８　６　—０．０８３　如图３所示，　和三　，　相对大小不同时，误差面积的形状　公式中　＝ａｒｅｓｉｎ（０．５　ＸＬ　／Ｏ）ｏ　也各不相同，计算应分为两种情况（其中Ａ　为计算等效面积；Ａ　为　计算公式虽然比较复杂，但利用Ｅｘｃｅｌ等计算机软件，可以很　标准矩形建筑物的等效面积；建筑物长工、宽　、凹槽长　、宽　）：　容易得到精确的结果。　当　＋４　一８Ｄ×　＞０时：Ａ　＝Ａ　＋　Ｘ　Ｄ　＋（Ｄ　Ｘ　一　４矩形建筑物四角有凹槽时年预计雷击次数计算　∥）Ｘ　ｓｉｎｏ￣一Ｌ　×　。　公式中　＝ａｒｅｃｏ￥（１一　／Ｄ）。　某建筑物长Ｌ＝１００　ｍ；宽Ｗ＝４０　ｍ；校正系数Ｋ＝１；雷击大地　的年平均密度　＝３．４５；建筑左上角有一凹槽长Ｌ。＝１／４Ｌ＝２５　ｉｎ；　当　＋４　Ｄ×ＣＯ￥Ｏｔ—　０　ｍ；在不同建筑物高度时计算出等效面积Ａ。和　一８Ｄ　Ｘ　≤０时：Ａ　＝Ａ　。＋　×Ｄ２＋０．５Ｌ。×　宽　＝１／４Ｗ＝１年预计雷击次数Ｊ７、ｒ分别见表２。　×Ｄｏ　图３复杂形状建筑物示意图（三）　表２　凹槽对矩形建筑物的年预计雷击次数计算结果的影响（二）　序号　ｌ　２　３　建筑物高Ｈ／ｍ　扩大宽度Ｄ／ｍ　４．２０　ｌ０．ｏ０　２０．００　不考虑凹槽影响　Ａｔ　Ⅳ／次・年　０．０１４　６　０．０２２　２　０．ｏ３２１　２８．６８　４３．５９　６０．００　０．Ｏ５Ｏ　４　０．０７６　５　０．１ｌＯ　８　４　５　５０．００　１ｏ０．００　８６．６ｏ　１００．０ｏ　Ｏ．Ｏ５ｌ　８　０．Ｏ６３　４　０．１７８　７　０．２１８　８　由表２的结果可知，建筑物四角有凹槽时，凹槽长宽均为建　筑长宽的１／４，且预计雷击次数计算值临近０．０５次／年分界值时，　实际计算结果约等于０．０４９次／年，不计凹槽影响时的简化计算　值约等于０．０５０次／年，对防雷分类己经有影响。　通过计算机程序建立数据库，对建筑长度在５　ｍ～１　０００　ｒｌｆ，　凸起移至四角时，在凸起长宽比例小于建筑物的１／２０并且小于Ｄ　宽度在５　ｍ～１　０００　ｍ，高度在３　ｍ～１００　ｍ的数千个不同大小的　的１／２时，误差一般小于１％，可以忽略不计。当须计算时，可以　建筑物进行数据分析，得出矩形建筑物四角有凹槽时的简化处　转化为计算凹槽，按以上三、四项的方法进行计算。　理方法。　罄　茸　凹型槽长Ｌ．／ｍ　２５．００　２５．００　２５．０ｏ　实际计算结果　ａ／ｍ　Ⅳ／次・年一１　０．０４９　ｌ　０．Ｏ７４　８　误差／％　一２．６４０　—２．２３７　—１．９４６　０．０１４　２　Ｏ．Ｏ２１　７　０．０３１　５　０．１０８　６　２５．ｏ０　２５．００　０．０５１　Ｏ　０．Ｏ６２　５　０．１７５　８　０．２ｌ５　５　一１．６２８　一１．５０８　其简化处理方法如下：　简化方法３：　建筑物边的中部有凸起时，在凸起长宽小于建筑物长宽的　１／１０并且小于Ｄ时，误差一般小于１％，可以忽略不计；当建筑物　６复杂形状建筑物简化实例　如图ｌ中的建筑物，较小的凹槽、凸起在满足以上简化方法１～　方法３中可以忽略的条件时，可以转化为一个标准的矩形建筑。　对于图１中Ｌ形建筑和Ｔ形建筑，可以通过将其转化为一个角或　两个角有凹槽的矩形建筑物，通过简化方法１，方法２的公式来进　行计算。　简化方法２：　矩形建筑物四角有凹槽时，在凹槽的长宽分别小于矩形建筑　物的１／８，并且长宽均小于０．５Ｄ时，凹槽对矩形建筑物的年预计　雷击次数计算结果的影响小于ｌ％，可以忽略不计。当须计算四　角凹槽对矩形建筑物的年预计雷击次数计算结果的影响时，可以　按以下公式计算（计算时应取Ｌ。＞　）：　（Ｄ＋　）ｘ　。　对更复杂的建筑，也可以通过先将其较小的凹槽、凸起，在满　当　＜Ｄ时：Ａ　＝Ａ　＋Ｑ　５　Ｘ∥一Ｏ．５　Ｘ（Ｄ—　）×Ｄ　Ｘ　ｓｉｎｏｌ一　足简化方法１一方法３中可以忽略的条件时，先简化掉，然后转化　为一个有较少的凹槽的基本矩形建筑，再通过简化方法１，方法２　其中，　＝０．１＂（３（３０８（１一　／Ｄ）。　当　ｒｄ≥Ｄ时：Ａ　＝Ａ　＋０．２５￣ｒＤ　＋　×Ｌ。＋Ｄ×（Ｄ一２　一　２　）。　的公式来进行计算。　当建筑平面复杂，各部分高度不同时，计算就不再是最好的　方法，通过绘图的方式更为合理。绘图时，建筑中较小的凸凹在　满足以上条件时可以忽略，既能简化绘图的工作量，也可以得到　５矩形建筑物有凸起时年预计雷击次数计算　　矩形建筑有凸起时，可以转化计算方式，将有凸起建筑物，转　正确的结果。化为一个较大的矩形建筑物，其两个角或一角有凹槽，通过以上　参考文献：　［１］ＧＢ　５００５７－２０１０，建筑物防雷设计规范［ｓ］．　三、四项的方法进行分析计算。　第３８卷第１２期　．１５４・　２　０　１　２年４月　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨ１ＴＥＣＴＵＲＥ　山　西　建　筑　Ｖ０ｌ＿３８　Ｎｏ．１２　Ａｐｒ．　２０１２　文章编号：１００９－６８２５（２０１２）１２—０１５４—０２　高位消防水箱设置探讨　牵培　０３００２４）　（太原理工大学建筑设计研究院，山西太原摘要：结合ＧＢ　５００４５－９５高层民用建筑设计防火规范，ＧＢ　５００１６－２００６建筑设计防火规范，ＧＢ　５００８４－２００１自动喷水灭火系统设计　规范，对高位消防水箱设置的数量、方案进行了探讨，指出了高位水箱存在的问题，以指导相关设计工作。　关键词：高位消防水箱，高层建筑，消火栓给水系统，喷淋给水系统　中图分类号：ＴＵ９７６．５　文献标识码：Ａ　０　引言　高位消防水箱对建筑初期灭火起到特别关键的用途，高位水　且在入户管上都需要设置止回阀。这样虽然减少了屋顶高位消　防水箱的数量，但消防水箱的出水管如果发生故障，会对整个高　层建筑群的消火栓系统灭火产生很大的影响。由此可以考虑在　箱是基于消防给水为临时高压给水系统设计的，其主要作用是保　高层建筑群中按此方案适当的增加几个屋顶高位消防水箱，以增　证建筑初期火灾时的消防水量与水压。下面对高位消防水箱的　加室内消火栓系统的可靠性。　设置进行讨论，参考以下规范：ＧＢ　５００４５－９５高层民用建筑设计防　方案二：在高层建筑群中绝对高度最高的建筑屋顶上设置屋　火规范（２ｏｏ５年版）（以下简称《高规》）与ＧＢ　５００１６－２００６建筑设　顶高位消防水箱，整个高层建筑群作为一个整体的室内消火栓系　计防火规范（以下简称《低规》）和ＧＢ　５００８４－２００１自动喷水灭火　统。此时所有的建筑室内消火栓系统入户管不应再设置止回阀，　系统设计规范（２００５年版）（以下简称《自喷》）。　高位消防水箱直接连接在设置水箱的室内消火栓系统中上（见图　１　屋顶高位水箱设置的数量　２），采用此系统，水泵结合器也不需要每幢建筑分别设置，可以直　高层建筑中同时有消火栓给水系统与喷淋给水系统时，《自　接设在室外的室内消火栓系统环管上，只要满足消防用水量最大　喷》１０．３．１规定：采用临时高压的自动喷水灭火系统，其储水量应　的一幢建筑的消防用水量即可。　符合现行有关国家标准的规定，由此规范可知，喷淋系统需要独　立设置高位消防水箱。　但是，高规７．４．７．１条中水箱容积规定：一类公建：《１８　ｍ　，　二类公建、一类居住建筑为《１２　ｍ３，二类居住建筑《６　ｍ３。规范　条文解释７．４．７，不同性质的建筑需要配置不同容量消防水箱。　由此可以说明，《高规》中允许高层建筑中消火栓系统和自动喷淋　系统允许共用一个屋顶高位消防水箱。目前的消防审批部门以　及图纸审查机构人员多数都同意消火栓系统及自动喷淋系统可　以共用一个屋顶高位消防水箱。　２高层建筑共用屋顶高位消防水箱　屋顶设高位消防专用水箱是为了保证高层建筑初期火灾的　图１方案一系统图　图２方案二系统图　方案二与方案一相比，减少了屋顶高位消防水箱的设置数　量，水泵结合器的数量，系统更简单，更实用经济。　消防水量、水压，为了满足共用消防水箱的要求，可采用以下两种　３高位水箱存在的问题　方案满足高层建筑群共用高位消防水箱：　方案一：在高层建筑群中绝对高度最高的建筑屋顶上设置屋　屋顶高位消防水箱储水，由于长期停滞不流动，易产生微生　顶高位消防水箱，水箱出水管直接接到室内消火栓室外环管上　物，沉淀成污泥，降低消防给水量，影响消防的可靠性，可能造成　（见图１），而不是直接接到室内消防系统上，这样即使高位消防　严重后果。　水箱所设置的高层建筑的最不利点消火栓的静水压可以满足《高　高层民用建筑高位水箱的进水管，就是生活给水水泵出水　规》的要求，其他高层建筑也可以满足静水压的要求。该系统的　管，当消防水箱补水以后，生活水泵停止运行，水箱进水管内若形　每栋建筑物仍有独立的消防水泵结合器，消火栓入户管也为两根，　成负压，此时水箱上部污浊气体可能会进人生活水泵的出水管，污　Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　ａｎｎｕａｌ　ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｓｔｒｏｋｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　ｈｅｔｅｒｏｓｅｘｕａｌ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ　ＬＩ　Ｊｉｎｇ－ｓｈｌｌｉ　（Ｓｈａｎｘｉ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆｔｈｅ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔａｉｙｕａｎ　０３００１３，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｄ　ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　ａｎｎｕａｌ　ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｓｔｒｏｋｅ　ｎｕｍｂｅｒｓ　ｏｆ　ｈｅｔｅｒｏｓｅｘｕａｌ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｓｐｅ—　ｃｉｆｉｃ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃｏｎｖｅｘ，ｃｏｎｃａｖｅ　ｐａｒｔｓ　ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ｃｏｍｍｏｎ　ｈｉｇｈ—ｒｉｓｅ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉ・ｓｔｏｒｅｙ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ，ｔｈｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｃｏｎ・　ｖｅｘ，ｃｏｎｃａｖｅ　ｐａｒｔｓ　ｃｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ，ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｇｕｉｄｅ　ｐｒａｃｔｉｃｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈｅｔｅｒｏｓｅｘｕａｌ　ｂｕｉｌｄｉｎｇ，ｅｓｔｉｍａｔｅｄ　ａｎｎｕａｌ　ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ　ｓｔｒｏｋｅ　ｎｕｍｂｅｒ，ｓｉｍｐｌｉｉｆｅｄ　ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ　收稿日期：２０１２一Ｏ１－１０　作者简介：李培（１９８５－），男