超?高層建筑物雷電資料分析

2021-11-20 · 閱讀293

雷電由于具有高電流、高電壓和瞬時(shí)瞬變的電磁場(chǎng)等特點(diǎn),常常對(duì)建構(gòu)筑物、電力系統(tǒng)、電子電氣系統(tǒng)造成損害,甚至造成人員傷亡。有文獻(xiàn)研究了雷電對(duì)珠江三角洲經(jīng)濟(jì)的影響:雷電災(zāi)害占總災(zāi)害造成損失的6%左右，最高年份可達(dá)9.52%,雷電災(zāi)害已經(jīng)成為影響珠江三角洲地區(qū)的第4大災(zāi)害”。近年來(lái),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(jìn)行防雷保護(hù)逐漸受到重視。已經(jīng)有部分學(xué)者研究表明閃電活動(dòng)的發(fā)生具有區(qū)域性或局地性，受地域、地形影響很大，除與氣象因素有關(guān)以外,還與不合理的區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)布局、城鎮(zhèn)布局,以及項(xiàng)目所處地理環(huán)境有關(guān)。鐘幼軍等A對(duì)黑龍江省雷電活動(dòng)進(jìn)行分析,得出山地是雷暴的重要源地;王學(xué)良等對(duì)湖北地區(qū)云地閃電分析得出正閃占總閃比例較低,與氣溫高低季節(jié)呈現(xiàn)反相關(guān)。本研究通過(guò)對(duì)超高層建筑物所在地近10年閃電定位資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì),得出超高層建筑物建成前后雷電活動(dòng)某些特征規(guī)律,分析超高層建筑物防雷重點(diǎn)，探討防雷設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

超高層建筑物閃電資料分析

1. 1資料來(lái)源

閃電數(shù)據(jù)來(lái)源于1999- 2014 年廣州市雷電監(jiān)測(cè)定位系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。研究樣本范圍內(nèi)超高

層建筑物所在經(jīng)緯度的3 km的閃電數(shù)據(jù)。

1.2分析方法

運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)地閃資料空間統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)閃電資料分析時(shí),首先獲取空間單元格范圍內(nèi)

發(fā)生的閃電次數(shù),統(tǒng)計(jì)分析出閃電分布的格點(diǎn)數(shù)據(jù);然后根據(jù)格點(diǎn)數(shù)據(jù)利用插值算法進(jìn)行格點(diǎn)填充,統(tǒng)計(jì)得出插值分布圖。運(yùn)用量化分析,對(duì)雷電頻次和雷電流相關(guān)參數(shù)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析

1.3廣州市3處超高層建筑物閃電統(tǒng)計(jì)及特征選取

廣州最高的建筑物廣州塔(高600m)來(lái)進(jìn)行研究,同時(shí)，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(chǎng)(高260 m)進(jìn)行比較。數(shù)據(jù)分割點(diǎn)如3個(gè)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(chǎng)2005年建成)，其中,將數(shù)據(jù)分段建成前和建成后分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì),通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)比進(jìn)行分析,分析相關(guān)特征。廣州塔和珠江新城西塔建成前選取時(shí)段均為1999 年1月一2008 年12月,建成后選取時(shí)段為2009年1月一2014 年12月;廣東電信廣場(chǎng)建成前和建成后的時(shí)段分別為1999年1月-2005年12月和2006年1月--2014年12月。

通過(guò)分析3個(gè)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(jié)果:

1)對(duì)建筑物附近3 km進(jìn)行地閃密度統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果如下圖所示。廣州塔、珠江西塔及廣東

電信廣場(chǎng)建成后，地閃密度明顯增加，由此可以得出超?高層建筑會(huì)導(dǎo)致當(dāng)?shù)亻W電頻次增加!

2)廣州塔建成前后出現(xiàn)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(gè)高層建筑也可以驗(yàn)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(jī)會(huì)多,易引發(fā)地閃，地閃的數(shù)量較多。但也因此地閃被頻頻引發(fā),雷電能量可得到充分的泄放,導(dǎo)致每次地閃的能量都相對(duì)較弱。

3)3個(gè)超高層建筑建成后對(duì)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(duì)閃電在各方向上的分布造成了一定的影

響,導(dǎo)致落雷地點(diǎn)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(xué)孟
( 廣州市?氣象公共服務(wù)中?心)
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