[发明专利]考虑周边物体时计算建构筑物各部位雷击概率的方法

说明书

考虑周边物体时计算建构筑物各部位雷击概率的方法。本发明对大自然中复杂的雷电环境进行了简化，根据电气几何模型，将绝对平坦大地上的一个点遭受雷击的概率设为一个雷击单元，据此来计算建筑物上任何一个部位遭受雷击的概率大小。具体方法是将建筑物所在的三维空间按照一定的尺度划分为空间网格，根据公式K＝A*G³/R来计算，其中，K是建筑物上某个部位的雷击倍率，A是对应于该部位的R/I雷击点的数量，G是网格的尺寸（单位：米），R是滚球半径（单位：米）。本发明还提出了等效截收体积的概念，指出，相比等效截收面积，用等效截收体积来衡量建筑物遭受雷击的可能性更为科学合理，并给出了等效截收体积的两种可能的定义方式。

技术领域

本发明专利是一种考虑周围物体（该物体可以是建筑物、构筑物或其它任何高于地面的有固定位置的设施或装置）时定量计算建筑物（包括构筑物，为简明起见，以下均统称为建筑物）的不同部位遭受雷击的概率的方法，适用于雷电防护行业，可供建筑工程设计院、各省区市气象局防雷中心、防雷公司、防雷办等相关单位对建筑物进行雷击风险评估、雷电防护装置的设计、验收及检测工作。

背景技术

雷电是对建筑物威胁最大的自然灾害之一。计算建筑物的年预计雷击次数是雷击风险评估及雷电防护工作的重要组成环节。根据中华人民共和国国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》（以下简称GB50057）以及GB50343-2012（（以下简称GB50343））的规定，建筑物的年预计雷击次数的计算公式如下：

N ＝ k × Ng × Ae （ 公式1 ）

在公式1中，N是建筑物的年预计雷击次数；k是校正系数，一般取为1； Ng是建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（简称地闪密度）；Ae是地面上与建筑物截收相同雷击次数的等效截收范围（以下简称截收范围）的面积（等效截收面积，简称截收面积）。关于Ae的计算，GB50057和GB50343规定：长方体形态的建筑物，其在地面上的截收范围的平面图如附图1所示，是一个四角为圆角的矩形，该圆角矩形的长度为L+2D ，宽度为W+2D，四个圆角的半径为D，其截收面积按下列公式计算：

Ae = [ L×W + 2(L+W)×D + πD² ]×10^-6 （公式2）

公式2中：L、W、D－分别是长方体建筑物的长度、宽度和扩大宽度（单位：米）；

所谓建筑物的扩大宽度D，指的是建筑物的截收范围与其在地面上的周边范围相比，所扩大出去的宽度。扩大宽度随建筑物的高度H而变；当建筑物的高度H小于100米时，按下列公式得到D：

D ＝ [ H×(200-H ) ] ^0.5（公式3）

当建筑物的高度H等于或大于100米时，按下列公式得到D：

D ＝ H （公式4）