新旧《建筑物防雷设计规范》防雷类别划分标准的区别

马金福 鲁山鹰 汝洪博

(1．湖州市气象局，浙江 湖州313000;2．浙江省气象局，浙江 杭州310002)

0 引言

为使建筑物因地制宜的采取恰当的防雷措施，《建筑物防雷设计规范》规定：建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为3类［1］。其中处于爆炸危险环境以及重要的建筑物主要是依据其使用性质和重要性划分，对于一些难以确定的建筑物则根据其预期风险进行划分。《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010(以下简称新规范)在防雷分类方面做了较多修改，为使防雷技术人员更加全面的掌握这部分内容，明确与《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94(2000年版)(以下简称旧规范)的区别，本文就此作深入的分析。

1 关于“爆炸危险环境”的分类

1．1 “爆炸危险环境”的分区

爆炸危险环境分为爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境［2］。新规范中关于爆炸性气体混合物环境区域的划分沿用旧规范所采用的《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB 50058-92的危险区域划分方法;爆炸性粉尘环境区域的划分和代号采用GB 24763-2007/IEC61241-10：2004《可燃性粉尘环境用电气设备第3部分：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类》［3］。新旧规范所采用的危险环境的分区方法如表1所示。

从表1可以看出，新旧规范对于爆炸性气体环境危险区域的分区方法是相同的，仍分为0区、1区和2区;对于爆炸性粉尘环境危险区域的划分有变化，旧规范将其划分为10区和11区，而新规范划分为20区、21区和22区，20区、21区分别与旧规范的10区、11区对应，并增加了22区。

1．2 “爆炸危险环境”的分类

新旧规范防雷分类涉及爆炸危险环境的规定，如表2所示。

综合表1和表2的内容可知，新旧规范对于爆炸性气体环境危险区域的防雷分类标准是相同的，新规范提高了可燃性粉尘环境的防雷要求。修订后，爆炸性气体环境与爆炸性粉尘环境的3个区域分别对应，且在防雷分类上的重要性是等同的。

表1 关于爆炸和火灾危险环境表述对比［2-3］

表2 防雷分类涉及爆炸危险环境的条文对比

2 关于“火灾危险场所”分类

旧规范单独规定了火灾危险环境的防雷分类，将“根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境”划分为第三类防雷建筑物;而新规范中取消了火灾危险环境的分区，火灾危险场所不区分工业建筑和民用建筑，与部、省级办公建筑物及其他重要的或人员密集的公共建筑物同列一款，根据其预计雷击次数划分为二类或三类，提高了火灾危险场所的防雷要求。

3 关于“一般性工业建筑物”分类

旧规范中规定：预计雷击次数大于或等于0．06次/a的一般性工业建筑物应划为第三类防雷建筑物。也就是说，一般性工业建筑物不论预计雷击次数多少，都属于第三类防雷建筑物。

新规范中，一般性工业建筑物与住宅、办公楼等一般性民用建筑物一样，按预计雷击次数的多少划分为二类或三类。

4 关于“预计雷击次数”的变化

这是新规范关于防雷分类这部分中变化最大的。一是划分防雷类别的阈值变化了，二是预计雷击次数计算式中各参数的取值与计算方法有所调整。

4．1 阈值的变化

如表3所示(略去相关条款的文字描述)。从阈值来看，防雷类别的划分比旧规范的要求高了，也体现了对建筑物防雷安全更加重视。

表3 预计雷击次数阈值的对比

4．2 预计雷击次数的计算公式中参数的变化

建筑物年预计雷击次数的计算公式为：

式中：N—建筑物年预计雷击次数(次/a);

k—校正系数;

Ng—建筑物所处地区雷击大地的年

平均密度［次/(km2·a)］;

Ae—与建筑物截收相同雷击次数的

等效面积(km2)。

新规范中，k取值的表述及Ng，Ae的计算方法均有改动，下面进行逐一说明。

4．2．1 校正系数k的变化

旧规范中关于k的取值规定：“金属屋面的砖木结构建筑物取1．7”，“位于旷野孤立的建筑物取2”;新规范将其分别修改为“金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1．7”，“位于山顶上或旷野的孤立建筑物取2”，表述更加严谨，也更具有操作性。

4．2．2 计算雷击大地年平均密度的变化

新规范规定“雷击大地的年平均密度，首先应按当地气象台、站资料确定”。旧规范没有此类说明，主要原因在于当时的气象台站没有这些资料，只有雷暴日资料是比较完整的，故雷击密度只能用雷暴日资料计算而得。事实上各个地方每个雷暴日平均闪电次数是各不相同的，这方面已有很多研究［4-8］。随着闪电定位系统在各地的应用，各地闪电资料正在逐步积累，在有些地方积累时间已比较长了，故在新版本中有此规定。当然全国各地情况各异，如果没有闪电资料，仍用公式计算，但新规范对此公式做了修改，具体如下：

旧规范：Ng=0．024 ×T1．3d［次/km2·a)］

新规范：Ng=0．1 ×Td［次/km2·a)］

新旧规范关于雷击大地年平均密度公式的计算结果对比如图1所示。

图1 新旧规范雷击密度公式的几何图形

图1中A、B曲线分别对应新、旧规范计算式的几何图形。两公式的交点在Td=116时，即雷暴日为116 d的地区，由两公式计算的雷击大地年平均密度是相等的，而我国除少数强雷区外，其余大部分地区的年雷暴日都在116 d以下，因此，根据新规范计算出的雷击大地年平均密度一般比旧规范的要大。当Td=48时，即年雷暴日为48 d的地区，两公式的计算结果差距最大，为1．12 次/a。

以某地区长60 m、宽13 m、高20 m(4个单元6层住宅)的一般建筑物为例，不考虑建筑物周边物体的影响，k值取1，其等效截收面积为0．0208 km2，根据旧规范计算得其年预计雷击次数为N旧=0．05次/a，新规范的计算结果为N新=0．07次/a。根据旧规范，该建筑物年预计雷击次数不足0．06次/a，达不到第三类防雷建筑物的标准;但根据新规范，年预计雷击次数大于0．05次/a，应该按三类设防。因此，对于阈值和计算公式的变化，部分根据预计风险分类的建筑物的防雷类别需要重新确定。

仍以上面的条件(但建筑物高度不确定)进行验算，从另一方面对比新旧规范阈值和雷击大地年平均密度公式的变动对于防雷类别划分的影响，计算结果列于表4。

表4 计算结果比较表

由表4内容可知，对于某地区长60 m，宽13 m的一般性民用建筑物，若采用旧规范，则当建筑物高度大于27．4 m且小于176．4 m时，应将其划为第三类防雷建筑物;而按照新规范的标准，大于11．5 m且小于129．2 m就应划为第三类防雷建筑物。同样地，原来高于176．4 m才被划为第二类防雷建筑物，现在降为129．2 m。由此可见，阈值和计算公式的变化对防雷分类的影响比较大。

4．2．3 等效面积Ae计算方法的变化

旧规范是按照孤立建筑物的情况计算其等效截收面积，而新规范考虑了建筑物周边物体对该建筑物等效面积Ae的影响，增加了当建筑物周边2D范围内有“等高或比它低”和“比它高”的其他建筑物时，相应等效面积计算的条款，比旧规范的条款更符合实际情况。

表5列出新规范关于与建筑物截收相同雷击次数的等效面积的计算式，表格中L，W，H分别为建筑物的长、宽、高，D为每边的扩大宽度。

表5 等效面积计算公式

如表5所示，新规范在基本公式的基础上，增加了建筑物周边2D范围内有其他建筑物时的影响，相比于旧规范，其等效面积减小了。

5 结语

综合分析新旧规范关于防雷分类的规定，其主要变化如下：

(1)爆炸性粉尘环境由2个分区增加到3个;取消了火灾危险环境的分区;

(2)提高了对爆炸性粉尘环境、火灾危险环境及一般性工业建筑的防雷安全要求;

(3)对于按预计雷击次数划分防雷类别的建筑物，提高了其分类的阈值，但由于年预计雷击次数受Ng和Ae影响，按照新规范计算方法，我国大部分地区计算得到的Ng比旧规范的大，而由于考虑了周边建筑物的影响，Ae一般比旧规范的要小，因此，此类建筑物的防雷要求的提高与否并不能一概而论，需要根据新规范的要求计算其年预计雷击次数，进而判定其防雷类别。

建筑物防雷类别的判定直接关系到其防雷措施的有效性，新规范对于防雷分类方面做了诸多修改，使规范的表述更加严谨，更符合于实际情况，同时体现了更加重视防雷安全的理念。修改后部分建筑物的防雷类别会与旧规范的划分结果不同，本文所分析的新旧规范关于防雷分类方面的区别可供防雷技术工作人员参考，全面掌握新规范的划分标准，正确划分防雷类别，使建筑物采取的防雷措施更加符合防雷安全的要求，有利于进一步做好防雷减灾工作。

［1］ 机械工业部．建筑物防雷设计规范GB 50057-94(2000年版)［S］．北京：中国计划出版社，2000．

［2］ 化工部．爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB 50058-92［S］．北京：中国计划出版社，1992．

［3］ 中国机械工业联合会．建筑物防雷设计规范GB 50057-2010［S］．北京：中国计划出版社，2011．

［4］ 马金福，冯志伟．雷击地闪密度与雷暴日数的关系分析［J］．气象科学，2009，29(5)：674-678．

［5］ 马 明，吕伟涛，张义军，等．中国雷电活动特征分析［J］．气象科技，2007，35(增刊)：1-7．

［6］ 吴志伟，王镇江，朱筱英，等．镇江地区雷暴日的时空分布及雷暴日异常多年的特征分析［J］．气象科学，2003，23(2)：245-252．

［7］ 张义军，葛正谟，陈成品，等．青藏高原东部地区的大气电特征［J］．高原气象，1998，17(2)：135-140．

［8］ 叶笃正，高由禧．青藏高原气象学［M］．北京：科学出版社，1979：82．