建筑物防雷击风险评估技术浅谈

1、建筑物防雷击风险评估技术浅谈 摘要：雷电灾害带给人们生命和财产的巨大损失，建筑物防雷工程可以很好地预防雷电灾害的发生，而对建筑物雷击风险进行评估有利于防雷设计，减少雷电灾害的发生。本文就建筑物防雷击风险评估的目的、内容，方法及注意事项作了浅析。 关键词：雷电危害；雷电概率统计；风险概率计算 【分类号】p429 雷电是一种自然现象，它无孔不入地威胁人类的生命财产安全，地闪放电过程对地面构、建筑物和设施产生极大的破坏作用，并造成人员伤亡，造成巨大损失，危害公共服务。面对这种风险，正确的方法是正视并且认识它，努力寻找有效的措施来降低风险或让风险产生效益。为此，防雷设计之前，应进行雷击风险评估。 雷击

2、风险评估体现了预防为主、防治结合的理念，是以工程所在地的雷电活动情况以及雷电灾害特征为评估主体，综合分析雷电可能造成的财产损失、人员伤亡等风险内容，可以为项目工程的建设、提高建筑物防雷安全系数提供参考。作为有效进行雷击灾害防护的一个重要前提，雷击风险评估工作已在全国各省市较为广泛的开展。 为了避免建筑物被雷击后所造成的损害需要使用什么等级的防雷器件，使用这些等级的器件的性价比是否能够为业主所接受这就是对建筑物做全方面的雷击风险评估的目的。通过建筑物防雷风险评估，确定建筑物的防雷风险等级，从而减少建筑物获被保护空间遭受直接雷击的损害风险，为防雷装置的初步设计阶段提供技术依据。 在建筑物防雷击风险

3、评估的工作中，应该注意以下几点： 首先，确定风险评定的标准。 建筑物雷击风险评估有一定技术标准，第一便是要确定评估所依据的标准。总体而言，各标准对雷击风险的评估具有一定的一致性。当前，ie c62305的运用相对而言较为广泛，而g b / t 2 1 7 1 4 作为我国尝试与国际接轨的防雷标准之一，在以后的运用可能会逐渐变得更广。当然，在防雷风险的评估中，无论依据哪一种防雷标准，在雷击灾害风险的计算中都要涉及到局地的雷电参数、地形特征等。这些参数的科数作为风险评估的基础数据，是更为准确的。 其次要明确雷击风险的概念。 风险是指因雷电造成的年平均可能损失（人和物）与需保护对象（人和物）的总价值

4、之比。在雷击风险评估中，需要对建筑物中可能出现的各类损失，计算出其所对应的风险。建筑物中需估算的风险有人身伤亡损失风险、公众服务损失风险、文化遗产损失风险及经济损失风险。计算各种损失风险时，可按损害成因或损害类型确定构成风险的各个风险分量，然后计算出各个风险分量并求和得出各类损失风险。 第三，要明确建筑物雷击风险评估的内容及流程。 建筑物雷击风险评估应包括三个方面的内容：计算建筑物年预计雷击次数确定建筑的防雷分类；爆炸物质与危险环境的划分；建筑内部雷击风险与防护分级。建筑内部雷击风险与防护分级也是防雷风险评估的内容。建筑物内部的雷击风险评估主要考虑其内电子信息系统的雷电防护。电子信息系统指由计

5、算机、有/无线通信设备、处理设备、控制设备及其相关的配套设备、设施含网络等的电子设备构成的按照一定应用目的和规则对信息进行采集、加工、存储、传输、检索等处理的人机系统。 评估工作的一般工作流程为：确定评估对象；明确评估范围；选择评估标准，包括评估体系、评估指标及其基准值；确定评价方法包括评估公式；收集信息，进行评估；提供评估结论包括评估等级，并提出适当的对策与相应的措施。 第四，建筑物防雷风险评估所用的方法。 建筑物防雷风险评估主要通过雷电参数结合雷电概率统计确定防雷等级。 （一） 雷电参数的应用。 在雷击风险评估的应用中常用雷暴季节、雷暴持续期、雷暴月、雷暴日、雷暴小时以及落雷密度等参量来表

6、述雷暴的活动情况。雷暴活动参量的气候资料是对气象台站（或其他雷暴观测站）的雷暴（闪电）观测资料进行多年统计平均后的结果。雷暴观测资料的统计平均年份愈长，雷暴活动参量的气候代表性愈好。通常，需对至少10年以上的雷暴（闪电）观测资料进行统计和平均，才能获得较好的气候代表性。闪电密度和落雷密度一般借助探测仪器来获得，目前最先进也是最可靠的闪电密度和落雷密度获得方法是卫星携带的闪电探测系统和地面闪电定位系统。 （二）雷电风险概率统计。 电子系统向小型化、微型化发展的趋势使它们对瞬态电磁现象的敏感程度增加，而雷电活动正是重要的瞬态电磁现象之一。近距离的雷电活动会对电子系统产生具有破坏性的二次影响。因此雷

7、电电磁场对电子系统的有害耦合的效应估算得到了广泛研究。考虑到雷电放电是一种随机过程，由此产生的98电磁场量是随机变量，因此在概率统计的框架下研究雷电电磁场是合理而必要的。 一些已有的相关研究均包含了概率统计的知识，如研究者通过对自然产生的雷电和触发式雷电进行多次测量来获得关于雷电流和雷电电磁场等相关雷电参数的统计特性。这些实验研究是基础而重要的，但其较高的成本以及理论研究的需要使数值模拟成为其重要的补充。 雷电风险评估是一个完整的评估系统，它所考虑的因素很多。一般计算风险公式为： risk=probabilityconsequences （风险）=（事件概率）（可能灾情） risk=si，po

8、（pr（si），po（xi）c 式中，si 代表第 i 种致灾因子，pr（si）表示第 i 种致灾因子发生的概率，po（pr（si） 为 pr（si）的可能性分布，表示第 i 种灾害造成的损失，po（xi）为表示的第 i 种灾害的可能性分布。 雷电风险评估中建筑物及服务服务设施风险的计算rx=（1-e-npt）l其中 n为建筑物的年预计雷电闪击平均次数； 为建筑物损害概率； 为建筑物或其内 p 容物可能损失数量的量度。若取观察时间为1年（t=1），则当 np1 时，上式可简化为：rx=npl 可见，总风险或风险分量的评估就是对nx、px、lx三个量综合评估的过程。 其中，危险事件的次数 nx

9、受到雷击大地密度 （ng）、受保护对象的物理特性、其周围 环境以及土壤性质的影响。 损害概率 px 受到需保护对象的特性以及所采取的保护措施的影响。 间接损失 lx受到对象的用途、现场人数、公众服务类型、损害所影响的商品的价值以及限制损失量的措施的影响。 实际上， 对于具有一定程度建造价值和使用价值的建筑物， 其本身必然存在一定的特殊性，使得风险评估与既定或者常规的计算方式存在一定出入，这就要求风险评估人员根据实际情况，灵活地做出相应调整，使得评估的结果更具科学性。 第五，运用电子计算机技术，结合建筑物类型，做好防雷风险评估。 随着电子计算机技术的发展和运用，办公条件的信息化，客观上为风险评估

10、工作由人工计算向应用程序实现的转变提供了可能。伴随着风险评估工作探索前进的过程，相应的雷击风险评估的应用程序被 开发出来。由于实际需要评估的建筑物千差万别，所以某一个风险评估软件一般是不能涵盖所有建筑类型的，某些软件是针对某一特定类型进行雷击风险评估。例如针对高层建筑物，不同计算软件所采用的标准也可能存在一定的差异。于是，根据实际情况量化准确的输入参数，可能是使用风险评估软件能否得到合理的评估结果的一个关键。 不同的建筑物类型及不同雷击灾害类型等涉及较多公式，评估工 作中可能存在较大的不确定性。建筑物类型是雷击风险评估必须考虑的因素，但同一种类型在不同风险估算中，其参数取值相差较大。另外，评估人员对具体问题的认识差异而导致评估结果的不同也可能会影响公众、业主等对风险评估工作的信任。雷击风险评估涉及到气象、电磁 、建筑、工程等众多学科，建筑物雷击风险的评估需结合多种因素，因地制宜，才能提高整个雷击风险评估水平。 总之，建筑物雷击风险的评估是一项系统工程，对于具有一定程度建造价值和使用价值的建筑物，其本身必然存在一定的特殊性，使得风险评估与既定或者常规的计算方式存在一定出入，这就要求风险评估人员在评估各分量的估算，相关参量的选取上都应遵循科学、严谨、全面的原则，根据实际情况，灵