建筑物雷击概率特性研究

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在对建筑物的防雷等级进行划分时,年雷击概率(年预计雷击次数)是一个重要的参考因素。建筑物防雷设计国家标准(GB50057-94)中对建筑物年雷击概率的计算方法比较简单,仅仅考虑了建筑物的长宽高以及建筑物所处地区的雷击大地年平均密度,未能反映自然闪电随机特性对计算结果带来的影响。为了弥补现有计算方法的不足,本文在闪电随机击穿法的基础上,考虑地面建筑物对周围空间电场的影响,模拟分析了100次雷击建筑物概率分布特征,具体结果如下:1、单体高大建筑物雷击概率分析(1)随着建筑物高度的升高,其雷击概率和侧击概率也随之增加,如建筑物长宽均为30m的情况下,60m高建筑的雷击概率和侧击概率分别是10m高建筑的1.3倍和3倍;(2)建筑物檐角等曲率较大部位相比天面具有更高的雷击概率;复杂单体建筑中主体建筑物的雷击概率随着附属建筑物高度的增加而减小(3)处于闪电始发点正下方的建筑比远离闪电始发点的建筑更容易遭受雷击;(4)当建筑物处于高大山体周围时,其雷击概率要比位于平坦处小2、建筑群雷击概率分析(1)建筑群中单体建筑物的雷击概率随着周围建筑物高度的增加而减小;如建筑物长宽均为20m的情况下,当周围建筑高度为60m时中心建筑的雷击概率比周围建筑高度为10m时减小了33%;(2)随着中心建筑物与周围各建筑物间距的增大,中心建筑物的雷击概率也随之增加,如建筑物长宽均为20m的情况下,楼间距为60m时中心建筑物的雷击概率要比楼间距为10m时大43.75%。3、避雷针保护效率问题分析(1)安装了避雷针的建筑物的雷击概率要小于未安装避雷针的建筑物,安装避雷针可以减小建筑物的雷击概率44%-70%(2)双支避雷针对建筑物的保护效率要优于单支避雷针,避雷针位于建筑物顶端时双针要比单针保护效率高32%,避雷针位于地面时双针的保护效率要比单针高70%;(3)即使避雷针的保护范围符合建筑物防雷设计国家标准,但在保护范围之内建筑物遭受雷击的概率仍为16%-38%。
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