超?高層建筑物雷電資料分析

2021-11-20 · 閱讀272

雷電由于具有高電流、高電壓和瞬時瞬變的電磁場等特點,常常對建構筑物、電力系統、電子電氣系統造成損害,甚至造成人員傷亡。有文獻研究了雷電對珠江三角洲經濟的影響:雷電災害占總災害造成損失的6%左右，最高年份可達9.52%,雷電災害已經成為影響珠江三角洲地區的第4大災害”。近年來,隨著城市化加快和超高層建筑增加,超高層建筑物如何有效進行防雷保護逐漸受到重視。已經有部分學者研究表明閃電活動的發生具有區域性或局地性，受地域、地形影響很大，除與氣象因素有關以外,還與不合理的區域產業結構布局、城鎮布局,以及項目所處地理環境有關。鐘幼軍等A對黑龍江省雷電活動進行分析,得出山地是雷暴的重要源地;王學良等對湖北地區云地閃電分析得出正閃占總閃比例較低,與氣溫高低季節呈現反相關。本研究通過對超高層建筑物所在地近10年閃電定位資料進行統計,得出超高層建筑物建成前后雷電活動某些特征規律,分析超高層建筑物防雷重點，探討防雷設計要點。

超高層建筑物閃電資料分析

1. 1資料來源

閃電數據來源于1999- 2014 年廣州市雷電監測定位系統監測數據。研究樣本范圍內超高

層建筑物所在經緯度的3 km的閃電數據。

1.2分析方法

運用GIS技術對地閃資料空間統計分析。對閃電資料分析時,首先獲取空間單元格范圍內

發生的閃電次數,統計分析出閃電分布的格點數據;然后根據格點數據利用插值算法進行格點填充,統計得出插值分布圖。運用量化分析,對雷電頻次和雷電流相關參數的數理統計分析

1.3廣州市3處超高層建筑物閃電統計及特征選取

廣州最高的建筑物廣州塔(高600m)來進行研究,同時，為了排除偶然性,選擇珠江新城西塔(高432 m)和廣東電信廣場(高260 m)進行比較。數據分割點如3個建筑物建成年份(廣州塔、珠江新城西塔2009年建成,廣東電信廣場2005年建成)，其中,將數據分段建成前和建成后分別進行統計,通過對數據對比進行分析,分析相關特征。廣州塔和珠江新城西塔建成前選取時段均為1999 年1月一2008 年12月,建成后選取時段為2009年1月一2014 年12月;廣東電信廣場建成前和建成后的時段分別為1999年1月-2005年12月和2006年1月--2014年12月。

通過分析3個超高層建筑物建成前后年月日閃電頻次、地閃密度、最大值雷電流、均值電

流,及落雷方向,得出如下結果:

1)對建筑物附近3 km進行地閃密度統計分析,結果如下圖所示。廣州塔、珠江西塔及廣東

電信廣場建成后，地閃密度明顯增加，由此可以得出超?高層建筑會導致當地閃電頻次增加!

2)廣州塔建成前后出現最大值雷電流減小，均值電流增大情況,80~ 100和100 kA以上雷電流頻次比例明顯增多,其他2個高層建筑也可以驗證此變化，如表1和表2所示。主要是由于受高層建筑物影響,雷云放電的機會多,易引發地閃，地閃的數量較多。但也因此地閃被頻頻引發,雷電能量可得到充分的泄放,導致每次地閃的能量都相對較弱。

3)3個超高層建筑建成后對閃電在各方向上的分布造成了一定的影響,閃電頻次分布更為集中,由此可以推論超高層建筑由于其高度更易接閃,對閃電在各方向上的分布造成了一定的影

響,導致落雷地點分布更加平均,主要集中于高層的建筑物周圍,具體見下圖。

作者：王亞靜，周寶琴，王學孟
( 廣州市?氣象公共服務中?心)
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