建筑物防雷设计规范的条文说明

《建筑物防雷设计规范》GB 50057-1994条文说明 　





.前　　言



根据国家计委计宗〔1989〕30号文的要求，由机械工业部负责主编，具体由机械工业部设计研究院修订编制的《建筑物防雷设计规范》GB50057-94，经建设部1994年4月18日以建〔1994〕257号文批准发布。

为便于广大设计、施工、科研、学校等有关单位人员在使用本规范时能够正确理解和执行条文规定，《建筑物防雷设计规范》修订组根据国家计委关于编制标准、规范条文说明的铜一要求，按《建筑物防雷设计规范》的章、节、条顺序，编制了《建筑物防雷设计规范条文说明》，供国内各有关部门和单位参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处，请将意见直接反馈。



（本《建筑物防雷设计规范条文说明》是1994年4月编制，2000年对《建筑物防雷设计规范》第六章作了局部修订，将《条文说明》中的相关内容写入了规范之中，这里略去第六章说明。若需要查找条文内容，请查看在中国防雷信息网发布的“《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994修订稿”）





第一章　总　　则

第1.0.1条　有人认为，建筑物安装防雷装置后就万无一失了。从经济观点出发，要达到这点是太浪费了。因此，特指出“或减少”，以示不是万无一失，因为按照本规范设计的防雷装置的防雷安全度不是100%。



第二章　建筑物的防雷分类

第2.0.1条　将工业和民用建筑物合并分类，分为三类。

本规范对第一类防雷建筑物和第二、三类的一部分（如爆炸危险环境、文物）仍沿用以往的做法，不考虑以危险度作为分类的基础。对于第二、三类中一些难于确定的建筑物则根据危险度这一基础来划分。对危险度的分析，见本规范第2.0.3条的说明。

第2.0.2条

第一款，爆炸物质：

炸　药──黑索金、特屈儿、三硝基甲苯、苦味酸、硝铵炸药等；

火　药──单基无烟火药、双基无烟火药、黑火药、硝化棉、硝化甘油等；

起爆药──雷汞、氮化铅等；

火工品──引信、雷管、火帽等。

第三款，原规范中有关爆炸火灾危险场所的分类名称按现在新的爆炸火灾危险环境的分区名称修改。其相对应的关系见表2.1。

　　　 爆炸火灾危险环境新旧分类对应关系表　　　　　　　　　　　　　2.1


原分类级别


Q-1


Q-2


Q-3


G-1


G-2


H-1


H-2


H-3



新的分区名称


0区


1区


2区


10区


11区


21区


22区


23区







因为1区跨越Q-1和Q-2两个级别，因此，1区建筑物可能划为第一类防雷建筑物，也可能划为第二类防雷建筑物。其区分在于是否会造成巨大破坏和人身伤亡。例如，易燃液体泵房，当布置在地面上时，其爆炸危险环境一般为2区，则该泵房可划为第二类防雷建筑物。但当工艺要求布置在地下或半地下时，在易燃液体的蒸气与空气的混合物的比重重于空气，又无可靠的机械通风设施的情况下，爆炸性混合物就不易扩散，该泵房就要划为1区爆炸危险环境。如该泵房系大型石油化工联合企业的原油泵房，当泵房遭雷击就可能会使工厂停产，造成巨大经济损失和人员伤亡，因此，这类泵房应划为第一类防雷建筑物；如该泵房系石油库的卸油泵房，平时间断操作，虽因雷电火花可能引发爆炸造成经济损失和人员伤亡，但相对来说要少得多，则这类泵房可划为第二类防雷建筑物。

第2.0.3条

第四款，有些爆炸物质，不易因电火花而引起爆炸，但爆炸后破坏力较大，如小型炮弹库、枪弹库以及硝化棉脱水和包装等均属第二类防雷建筑物。

第五款，见本规范第2.0.2条三款的说明。

第八款，选择防雷装置的目的在于将需要防直击雷的建筑物的年损坏危险度R值（需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概率）减到小于或等于可接受的最大损坏危险度Rc值（即R≤Rc）。

本章中对于需作计算年雷击次数界限的条文采用每年10-5的Rc值，即每年十万分之一的损坏概率。

基于建筑物年预计雷击次数（N）和基于防雷装置或建筑物遭雷击一次发生损坏的综合概率（P），对于时间周期t=1年，在NPt <<1的条件下（所有真实情况都满足这一条件），下面的关系式是适用的：

R = 1 - exp（-NPt）= NP， 即 R = NP　　　 　　　 （2.l）

P = Pi·Pid＋Pf·Pfd 　　 　　 　　　 　 　　（2.2）

式中：Pi──防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率（也用Ei表示），其值与接闪器的布置有关；

Pf──闪电穿过防雷装置击到需要保护的建筑物的概率，也即防雷装置截收雷击失败的概率，等于（1-Pi）或（1-Ei）；

Pid──防雷装置截收雷击后所选用的各种尺寸和规格保护失败而发生损坏的概率；

Pfd──防雷装置没有截到雷击而发生损坏的概率。

一次雷击后可能同时在不同地点发生n处损坏，每处损坏的分概率为Pk，这些分概率是并联组成，因此，一次雷击的总损坏概率为：

（2.3）

分损坏概率包含这样一些事件，如爆炸、火灾、生命触电、机械性损坏、敏感电子或电气设备损坏或受到干扰等等。

在确定分损坏概率时，应考虑到同时发生两类事件，即引发损坏的事件（如金属熔化、导体炽热、侧向跳击、不容许的接触电压或跨步电压，等等）和被损坏物体的出现（即人、可燃物、爆炸性混合物等等的存在）这两类事件同时发生。

出现引发损坏的事件的概率直接或间接与闪击参量的分布概率有关，在设计防雷装置和选用其规格尺寸时是依据闪击参量的。

在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率取决于建筑物的特点、存放物和用途。

为简化起见，假定：

1.在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率对每一类损坏采用相同的值，用共同概率Pr代替；

2.没有被截到的雷击（直击雷）所引发的损坏是肯定的，损坏的出现与可能被损坏的周围物体的出现是同时发生的，因此，Pfd = Pr；

3.被截收到的雷击引发损坏的总概率只与防雷装置的尺寸效率Es有关，并假定等于（1-Es）。Es 规定为这样一个综合概率，即被截收的雷击在此概率下不应对被保护空间造成损害。Es与用来定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击参量值有关。

将上述假定代入（2.2）式，即将以下各项代入：Pi用Ei代入，Pf用（l-Ei）代入，Pfd 用Pr 代入，Pid用Pr（1-Es）代入；此外，引入一个附加系数Wr，它是考虑雷击后果的一个系数，后果越严重，Wr值越大。因此，（2.2）式转化为：

P = PrWr（l-EiEs）　　　　　　　　 　　 　（2.4）

概率Pr应看作是一个系数，它表示建筑物自身保护的程度或表示考虑这样的真实情况的一个因素，即不是每一个打到需要防雷的建筑物的雷击和不是每一个使防雷装置所选用的规格和尺寸失败的雷击均造成损坏。Pr值主要取决于建筑物的特点，它的结构、用途、存放物或设备。

η = Ei·Es　　 （2.5）

η或Ei·Es 为防雷装置的效率。

从（2.1）、（2.4）、（2.5）式得：

　　　　　

如果R值采用可接受的最大损坏危险度Rc = 10-5，并使

　　 　 （2.6）

式中：Nc──建筑物可接受的年允许遭雷击次数。

因此，防雷装置所需要的效率应符合下式：

　　　　　　　　 　 　 　（2.7）

根据IEC-TC81的有关资料，第三类防雷建筑物所装设的防雷装置的有关值见表2.2。



　　　　　　　　　　　　Ei和Es值　　　　　　　　　　　　　　　　表2.2


第三类防雷建筑物

所装设的防雷装置


Ei


Es


η=Ei·Es



0.85


0.95


0.80






根据验算和对比（另见本条第九款和本规范第2.0.4条二、三、四款说明），本规范对一般建筑物和公共建筑物所采用的PrWr值见表2.3。



　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　PrWr值　　　　　　　　　　　　　　表2.3


建筑物


PrWr





型式


特点



一般建筑物


正常危险


1.6·10-4


6·10-2



公共建筑物


重大危险(引起惊慌、

重大损失)


8·10-4


1.2·10-2






从表2.2得保护第三类防雷建筑物的防雷装置的效率η值为0.8。从表 2.3查得公共建筑物的Nc 值为 1.2·10-2。将这两个数值代人关系式（2.7），得 ，所以 。这表明对这类建筑物如采用第三类防雷建筑物的防雷措施，只对N≤0.06的建筑物保证Rc值不大于10-5。当N＞0.06时Rc值达不到（即大于）10-5，因此，当N＞0.06时升级采用第二类防雷建筑物的防雷措施。

将部、省级办公建筑物列入，是考虑其所存放的文件和资料的重要性。人员密集的公共建筑物，如集会、展览、博览、体育、商业、影剧院、医院、学校等建筑物。

第九款，从表2.2得保护第三类防雷建筑物的防雷装置的η值为0.8。从表2.3查得一般建筑物的Nc值为6·10-2。将这两个数值计入关系式（2.7），得出 ，所以 。这表明对这类建筑物如采用第三类防雷建筑物的防雷措施。只对 N≤0.3的建筑物保证Rc值不大于10-5。当 N＞0.3时Rc值达不到（即大于）10-5，因此，当N＞0.3时升级采用第二类防雷建筑物的防雷措施。

第2.0.4条

第二款，当没有防雷装置时η = 0，从表2.3查得公共建筑物的Nc = 1.2·10-2。将这两个数值代入关系式（2.7），得 ，所以N≤0.012。这表明对这类建筑物当N＜0.012时可以不设防雷装置；当N≥0.012时要设防雷装置。



第三、四款，当没有防雷装置时η = 0，从表2.3查得一般建筑物的Nc = 6·10-2。将这两个数值代入关系式（2.7），得 ，所以N≤0.06。这表明对这类建筑物当N＜0.06时可以不设防雷装置；当N≥0.06时要设防雷装置。

下面用长60m、宽13m（即四个单元住宅）的一般建筑物作为例子进行验算对比。其结果列于表2.4。原规范的建筑物年计算雷击次数的经验公式为原规范的（附2.1）式。本规范的建筑物年预计雷击次数为（附1.1）式。k值均取1。

要精确计及周围物体对建筑物等效面积的影响，计算起来很繁杂，因此，略去这类影响的精确计算。但在选用一些参数时已适当作了修正。N的计算见本规范附录一。