电气设计

汇总下各类形状建筑物年预计雷击次数的计算方法。

一、相关规范

1、《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010

二、规范的规定

一、计算是根据《建筑物防雷设计规范》附录A进行计算

PS：

1、校正系数K一般取1。但应注意也有其他取值。此数值若选取不当，可能会影响建筑物的防雷等级。

2、年平均雷暴日，可根据《配四》表17.6-3查阅。

2、等效面积Ae是计算雷击次数的核心。

等效面积Ae是实际面积扩大后的面积，扩大宽度为D。

当建筑物高度小于100m时，其每边扩大的宽度

。

当建筑物高度大于100m时，其每边扩大的宽度D=H。

PS：根据规范的条文说明，高度小于100m时，是假设有一个半径100m的滚球，沿地面滚向建筑物，接触到建筑物屋顶时，地面距离建筑物的距离。高度大于100m时，是假设半径为H的滚球滚向建筑物，其扩大宽度D即为建筑物高度H。

上图为建筑物低于100m时，半径为100m的滚球与建筑物接触的立面。

三、各类形状建筑物Ae值的计算

1、矩形

最简单且常用的模型。Ae计算公式和图示，《建筑物防雷设计规范》附录A已列出。

2、L形

先算出扩大宽度D，然后计算虚线所包围的面积。

若L形的两个分体高度一致，则D1=D2。若高度不一致，则需分别根据H1、H2来计算出D1和D2。

有些项目，已建有矩形建筑，后额外增加一部分，变成了L形。此时应统一按一栋建筑来计算等效面积。

3、其他各类不规则建筑

可以理解为不同高度各个矩形拼凑在一起。分别计算出其扩大宽度，在CAD中选取其最外面轮廓，即为整个建筑的等效面积。

比如L形+半圆形，其外轮廓线如下图所示：

其他任意形状的建筑物，可以分别将其外轮廓画出后，进行重叠，外轮廓形成区域的面积就是整栋建筑物的等效面积。

比如高度为H2的主楼和高度为H1的裙房，其示意如下。（若主楼能保护住裙楼，则主楼的轮廓线会覆盖裙楼的轮廓线；反之，则主楼的轮廓线不会覆盖裙楼的轮廓线。此时可不必在意主楼是否能保护裙楼，只需分别画出后，选取最外围的轮廓虚线即可。）

4、金字塔形、梯形等建筑物

以上讨论都是垂直面的建筑物，若为金字塔形或梯形建筑，可以从下面两张图来理解。

①先画出一栋矩形建筑物的立面图，假设高度H小于100m，雷电滚球半径取100m，则其扩大半径

。

②若为金字塔形或者其他类似形状，其立面如下图。虽然扩大宽度减小为D1或者D2，但外轮廓线还是与矩形建筑物一样，意味着建筑物的等效面积Ae和雷击次数N是没有变化的。

四、如何快速计算

1、即便是最简单的矩形，根据规范所列的公式，手动计算也要花费一定的时间。

2、若考虑节省时间，可考虑：

①借助EXCEL中各类函数来计算，输入需要的参数即可。此种方式更适用于矩形或L型等简单模型，不过理论上只要是有公式的模型都可以算出来。

②利用天正软件自带的防雷计算功能。矩形、L形、矩形+半圆形，也可以从图纸拾取建筑物轮廓；若为不等高建筑，则需要选“不等高建筑”。

③若没有天正软件，需手动算出扩大宽度D（D1/D2...），在建筑物外轮廓逐点画出最大扩大宽度，然后用CAD自身功能计算出虚线内的面积。

可以先用boundary（BO）指令，形成一个封闭的多线段。然后利用list（LI）计算出其面积。此方式为万能方式。

五、小结

1、计算年预计雷击次数，建筑物的等效面积是计算的核心。

2、建筑物周围有其他建筑物时，若满足一定条件，其等效面积可以减小。

具体可见规范附录A.0.3-2/3/5/6条，但这几个公式是有不少假设前提条件的，且周围建筑物的远近、高低都不同，准确计算很复杂，比较难用于实际项目。

3、实际工程与理论研究不同。实际工程计算雷击次数，主要用于准确判断建筑物物的防雷等级。

实际工程中，为简便计算可以先用大范围的尺寸计算出雷击次数。若计算值处于不同等级分界值附近，此时再进行更精确的计算。

4、越是复杂的建筑物，越需要借助辅助工具来完成。

5、此处假设的滚球（100m或大于100m），主要用来计算建筑物等效面积。

当建筑物定义为二类或三类防雷建筑物后，其假设的滚球半径为45m/60m，这个雷电滚球半径值是用来核算建筑物如何设置接闪器的。

6、《建筑电气与智能化通用规范》GB55024-2022实行后，建筑物的防雷分类可以参考高度来执行。