建筑物年预计雷击次数计算
利用作图法快速计算不规则不等高建筑的年预计雷击次数
利用作图法快速计算不规则建筑物的年预计雷击次数在建筑电气施工图设计中我们经常要计算建筑物的年预计雷击次数，以便确定该建筑物的防雷类别，计算方法在GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》附录A 中有详细描述，还算比较繁锁。
在我们常用的建筑电气设计软件中会提供相应的计算工具，比如天正电气，输入建筑物的长宽高即可算出建筑物的年预计雷击次数，但此类工具仅能针对方方正正的建筑物来进行计算，对于不规则的建筑物如果要手工计算，那就要花费些时间了。
其实，我们利用CAD 工具本身一些命令，可以快捷地计算出不规则建筑物的防雷等效面积，代入附录A 公式或计算工具中，一样可以很方便地计算出建筑物的年预计雷击次数。
方法如下：一． 等高的不规则建筑物。
1. 先用PLINE 命令勾勒出建筑物的轮廓。
如图12. 当建筑物的高度小于100m 时，每边的扩大宽度按如下公式计算：(高于100m 的按建筑物高度扩边)D=式中:D-建筑物每边的扩大宽度H-建筑物的高度 B H L U W W这里我们以建筑物高度40m 为例，代入公式后得出扩边宽度为80m 。
2．用PLINE 命令将建筑物的外轮廓分成两个四边形分别绘出。
如图23.利用CAD 扩边命令OFFSET,将勾勒好的两个四边形轮廓扩边80m,注意我们画图时的单位是毫米mm 。
如图34. 利用CAD 倒角命令FILLET,以80m 为半径对扩边后的两个四边形外轮廓倒圆角。
注意，输入FILLET 先选取R 参数，输入半径，再选取P 参数，点选扩边后的的两个外轮廓。
如图4。
5．利用CAD 修剪命令TRIM 将两个外轮廓重叠部份修剪掉,然后用JOIN 命令将两段线段合并成一个闭合曲线。
如图56．该闭合曲线即所包围的面积为该建筑物的防雷等效面积。
利用CAD 求面积命令AREA 即可计算出该闭合曲线所包围的面积。
乘以10-12后代入公式A e 或填入计算工具中，就可以得出该建筑物的年预计雷击次数了。
建筑物年预计雷击次数跟雷电感应保护计算
建筑物预计雷击次数计算
L(m)=100ds(m)=2500.0500L(m)=250ds(m)=250
0.1250
35.2
2.459
0.430
总年雷击次数N=N1+N2=0.471可接受的最大年平均雷击次数Nc的计算
信息系统所在建筑物结构C1= 1.0000 信息系统重要程度C2= 1.5000 信息系统耐冲击类型C3=0.5000 信息系统所在雷电防护区C4= 1.0000 信息系统危害后果C5=0.5000 区域雷暴等级C6= 1.0000年平均雷击次数Nc=5.8*10-1.5/C=0.033348各类因子C=C1+…+C6= 5.5000雷电拦截效率E=1-Nc/N=0.929226
低压埋地电源电缆长度电缆等效宽度电源电缆入户截收面积Ae1=2dsL10-6=埋地信号线电缆长度建筑物预计雷击次数 N 2=NgAe=该建筑物为:B类防雷电建筑电缆等效宽度信号电缆入户截收面积Ae2=2dsL10-6=年平均雷暴日Td=Ng=0.024Td 1.3=。
防雷等级计算公式
建筑物年雷击次数公式：N=k×Ng×Ae
N--建筑物年预计雷击次数
k--修正系数，一般取1；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处
以及特别潮湿的建筑物取1.5；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 Ng--建筑物所处地区雷击大地的年均密度（次/km2/a）； Ae--与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）
Ng=0.1xTd; Td--年平均雷暴日（d/a）
建筑物年雷击次数公式计算表
序号
参数
表达式
数值
1
宽：
W=
2
长：
L=
3
高：
H=
4 年平均雷暴日：
Td=
5
修正系数：
K=
6 每边扩大宽度：
D=[H(200-H)]1/2= 0
7 雷击年均密度：
Ng=0.1*Td= 0
8
等效面积：
9
1. H＜100m
10
Ae(1)= [LW+2(L+W)D+πD2]*10-6
=0
11
Ae(2.1)= Ae(1)-0.5D*(周围建筑物周长之和)*10-6 = 0
12
Ae(2.2)= [LW+(L+W)*D+0.25πD2]*10-6
=0
13
Ae(3.1)= Ae(1)-D*(周围建筑物平行边长之和)*10-6 = 0
14
Ae(3.2)= LW*10-0.6
=0
15
2. H≥100m
20
Ae(6.2)= LW*10-0.6
=0
21 3.各点面积不同 逐点计算后相加
Ae(7)=
年预计雷击次数计算
年预计雷击次数计算书
计算依据
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057―2010年版的相关公式进行计算
已知条件
建筑物的长L=122.4米
建筑物的宽W=15米
建筑物的高H=15.6米
当地的年平均雷暴日天数T d =17.00天/年
校正系数k=1.00
计算公式和过程
年预计雷击次数: N=k*N g *A e =1.00*1.7*0.0256=0.0435
其中: 建筑物的雷击大地的年平均密度: N g =0.1T d=0.1*17.00=1.7
等效面积A e为：H<100M,A e=[LW+2(L+W)*SQRT(H*(200-H))+3.1415926*H (200-H)]*10-6
=[122.4*15+2(122.4+15)*SQRT(15.6*(200-15.6))+3.1415926*15.6*(200-15.6)]*10-6
=0.0256
计算结果
根据《防雷设计规范》，该建筑按人员密集场所考虑设三类防雷。
附录：二类：N>0.05 省部级办公建筑和其他重要场所、人员密集场所。
N>0.25 住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
三类：0.01<=N<=0.05 省部级办公建筑和其他重要场所、人员密集场所。
0.05<=N<=0.25 住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
N>=0.05 一般性工业建筑。
建筑物的长L=35.2米
建筑物的宽W=13.15米
建筑物的高H=32.7米
当地的年平均雷暴日天数T d =16.8天/年校正系数k=1.00。
避雷针保护范围计算
注：k——校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的 建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤 电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以 及特别潮湿的 建筑物取1.5； 三类： 二类：
①N≥0.012次/a，且N≤0.06次/a的部、省 ①N≥0.06次/a的部、省级办公建筑物 级办公建筑物及其它重要或人员密集的公 及其它重要或人员密集的公共 共场所； 建筑。 ②N≥0.06次/a，且N≤0.3次/a的住宅、办公楼一 ②N≥0.3次/a的住宅、办公楼等一般 般建筑物； 民用建筑物。 ③N≥0.06次/a的一般性工业建筑。
建（构）筑物年预计雷击次数计算表
N=kNgAe Ng=0.1Td 雷暴日Td=73.9次/a Ae=[LW+2(L+W)*(200H-H2)0.5+π H（200-H)]*10-6 当高度（H）小于100m时等效面积（Ae）计算结果 雷击次数 N = 雷击密度 Ng= 扩大宽度 D= 等效面积 Ae= 0.072277201 7.39 35.46477125 0.009780406 高 长 宽 H= L= W= 6.5 54 16 1
系数 k=
当高度（H）大于100m时等效面积（Ae）计算结果 N=kNgAe Ng=0.1Td 雷击次数 N = 雷击密度 Ng= 扩大宽度 D= 等效面积 Ae= 0.035923991 7.85342731 ———— 0.004574307 雷暴日Td=88次/a Ae=[LW+H(L+W)+π H2/4]*10-6 高 H= 12.7 长 L= 70 宽 W= 24 系数 k= 1
利用Excel计算建筑物年预计雷击次数
长宽高雷暴日校正系数D 3.14H(200-H) L W H Td k #VALUE!#VALUE!
40305045186.602540423550
Ae 雷击次数N
#VALUE!#VALUE!
0.036874360.165935
说明:
L、W、H--分别为建筑物的长、宽、高（m)
Td--年平均雷暴日，根据当在气象台、站资料确定
k--校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建
D--建筑物每边的扩大宽度（m)
Ae--与建筑物截收相同雷击次数的等效面积k㎡
N--建筑物年预计雷击次数（次/a)
计算方法:
输入已确定的L、W、H、Td、k,然后由左至右依顺序计算出后面4项，最后所得N
例:
L=40m、W=30m、H=50m、Td=45天、k=1,那么根据计算N=0.165935
值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地
序计算出后面4项，最后所得N
算N=0.165935
或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的
潮湿的建筑物1.5。
防雷考试计算题2
计算题1、某市郊旷野炸药仓库，长10米、宽7米、高5米，请计算该建筑物年预计雷击次数N （已知该市Ng=6.01）。
（数据取两位小数）。
解：g e N kN A =，其中，2k =， 6.01g N =6[2()(200)]10e A L W L H H H π-=+++-⨯6[1072(10005) 3.145(2005)]100.0042e A -=⨯+++⨯-⨯= 所以，2 6.010.00420.05N =⨯⨯=（次/年）2、一烟囱高20.0m ，烟囱上接闪杆长1.0m. 在其下方距离10.0m 处有一配电房，配电房的长、宽、高分别为12.0m ，6.0m ，5.0m （如图）。
问该烟囱上的接闪杆能否对该配电房进行有效保护？解：h=20+1=21m （接闪杆高度） h r =60（滚球半径） h x =5（被保护物的高度）x r21.62x r m =烟囱到建筑物（配电房）最远处/角的距离： 17.08r m ==因为：r x ＞r ，所以接闪杆能对该配电房进行有效保护。
3、某工厂在设计低压线路引入机房时考虑采用电缆埋地引入方式，实地勘测时土壤电阻率ρ=144Ω·m ，试问该工厂低压电缆埋地的最短尺寸?解：低压线路直接埋地的长度应符合ρ2≥l 要求，但不应小于15m 。
ρ2≥l =2×12=24m ＞15m所以，该工厂低压电缆埋地引入机房时的最短尺寸为24m 。
4、有一建筑物，长24m ，宽12.8m ，高21m ，试确定为几级类防雷建筑物？（已知该地区年平均雷暴日为38d/a ）。
解：由公式N =0.1T d 得N =0.1×38=3.8 因为H<100m ，所以A =[lw+2(l+w)×+πH×(200－H)]×10=[24×12.8+2(24+12.8)×+3.14×21×(200－21)]×10=0.0166由g e N kN A =，其中K=1，得N=1×3.8×0.0166=0.063(次/年) 因为0.05<N<0.25 ，所以该建筑物为三类防雷建筑物 。
雷击次数计算方法
建筑物年预计雷击次数N的简化计算方法摘要：对建筑物年预计雷击次数N的计算方法进行了讨论。
由于建筑物一般都不是规则的六面体，使建筑物等效面积的计算变得复杂，笔者分析了用矩形等效计算平面代替实际建筑平面进行等效面积计算的可行性，从而使建筑物年预计雷击次数N的计算大大地简化了。
强制性国家标准《建筑物防雷设计规范》(CB50057—94)给出了建筑物年预计雷击次数N的计算式：N=kNgAe (1)式中：k——校正系数；Ng——雷击大地的年平均密度，次／(km2·a)；Ae——等效面积，km2，见图1。
Ng=0.024Tdl.3 (2)式中：Td——年平均雷暴日数，d／a。
Ae=[LW+2(L+W)D+πD2)·10-6 (3)式中：L、W——建筑物的长、宽，m；D——建筑物每边扩大宽度，m。
当建筑物高度H<100m时：D=√H(200-H) (4)当H≥l00m时：D=H (5)对于比较规则的六面体建筑物，上述计算比较简便。
但现实中的建筑物，可以说没有一个是规则的六面体，使等效面积Ae，的计算变得复杂，也就使年预计雷击次数N的计算变得复杂了。
能否找到一个简便、实用的计算方法，既能使防雷等效面积计算简便可行，又能使计算误差在允许的范围之内，这就是本文将要讨论的问题。
1 不规则建筑物防雷计算平面的简化由(1)、(2)式可知，年预计雷击次数计算的关键是等效面积Ae。
的计算，而Ae的计算取决于防雷计算平面的确定。
所以，简化年预计雷击次数计算的关键是简化建筑物的防雷计算平面。
笔者在实践中发现，绝大多数不规则的建筑平面，都可以用一个适当的矩形平面代替，进行防雷计算。
只要这个平面确定得合理，其Ae(即N)的计算误差在允许的范围之内，就使不规则建筑平面的建筑物的防雷计算大大地简化了。
上述矩形平面可称为等效(或近似)计算平面，其确定的原则为：a．等效计算平面应为矩形(含正方形)，以保证计算的简化；b．等效计算平面的面积应接近或等于建筑物的屋顶平面的面积，以保证计算误差在允许范围之内；c．有凹口的建筑物，一般可将凹口补齐作为建筑物屋顶平面，再按此屋顶平面确定等效计算平面(见图2)。