GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》自从颁布实施后,其中4.5.1条该如何执行,在业内引起不少争议。
4.5.1 当一座防雷建筑物中兼有第一、二、三类防雷建筑物时,其防雷分类和防雷措施宜符合下列规定:
1、当第一类防雷建筑物部分的面积占建筑物总面积的30%及以上时,该建筑物宜确定为第一类防雷建筑物。
2、当第一类防雷建筑物部分的面积占建筑物总面积的30%以下,且第二类防雷建筑物部分的面积占建筑物总面积的30%及以上时,或当这两部分防雷建筑物的面积均小于建筑物总面积的30%,但其面积之和又大于30%时,该建筑物宜确定为第二类防雷建筑物。但对第一类防雷建筑物部分的防闪电感应和防闪电电涌侵入,应采取第一类防雷建筑物的保护措施。
3、当第一、二类防雷建筑物部分的面积之和小于建筑物总面积的30%,且不可能遭直接雷击时,该建筑物可确定为第三类防雷建筑物;但对第一、二类防雷建筑物部分的防闪电感应和防闪电电涌侵入,应采取各自类别的保护措施;当可能遭直接雷击时,宜按各自类别采取防雷措施。
上述条文是《建筑物防雷设计规范》GB 50057-1994版新增条文,原条文是3.5.1条,且没有编写条文解释,原因可能是条文的表述比较清楚,但是,实际应用中却有不同的理解。
二、防雷分类
摘录GB 50057-2010中建筑物的防雷分类如下:
3.0.1 建筑物应根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。
3.0.2 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑物:
1、凡制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物,因电火花而引起爆炸、爆轰,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
2、具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物。
3、具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
3.0.3 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:
1、国家级重点文物保护的建筑物。
2、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆,国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物。注:飞机场不含停放飞机的露天场所和跑道。
3、国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。
4、国家特级和甲级大型体育馆。
5、制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
6、具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
7、具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。
8、有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。
9、预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。
10、预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。
3.0.4 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑物:
1、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。
2、预计雷击次数大于或等于0.01次/a,且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物,以及火灾危险场所。
3、预计雷击次数大于或等于0.05次/a,且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。
4、在平均雷暴日大于15d/a的地区,高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区,高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
以上条文包括了两种建筑物防雷分类方法:
1)第一类防雷建筑物(3.0.2,主要指爆炸危险场所)、第二类防雷建筑物(3.0.3条1~8款,指国家级重点、部分破坏程度较低的爆炸危险场所)和第三类防雷建筑物(3.0.4条1款,省级重点建筑物),根据重要性和使用性质直接确定;
2)其他难以确定的建筑物则根据风险这一基础来划分,包括第二类防雷建筑物(3.0.3条9款、10款)和第三类防雷建筑物(3.0.4条2~4款),按风险分析确定。
三、示例分析
以下以一个示例进行分析,一个建筑物包括附楼加两个塔楼。
附楼:L×W×H=80m×35m×12m;
塔楼1:L×W×H=16m×13.5m×60m;
塔楼2:L×W×H=16m×13.5m×40m。
图1 某公共建筑案例
审查人认为,应分别对附楼和两个塔楼进行风险分析,计算三部分的年预计雷击次数,划分防雷分类;然后依据4.5.1条,根据附楼和两个塔楼的实际面积判定整个建筑物的防雷分类。这个观点显然不合逻辑。
四、分析讨论
规范4.5.1条本意是,在已知一座建筑物中各部分的防雷分类的基础上,确定整个建筑物的防雷分类及各部分具体的保护措施。这种“已知”防雷分类必然是根据建筑物的重要性和使用性质。
例如,一座建筑物内有部分爆炸危险场所(被定为第一类防雷)、部分国家级重点用房(被定为第二类防雷),以及部分省级重点用房(被定为第三类防雷)。在这种情况下,可根据4.5.1条确定一座建筑物的防雷分类和具体的保护措施。
其他建筑物难以确定防雷等级时应采用风险分析方法,将需要防雷的建筑物的年损坏风险R值(需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概率)减小到至不大于可接受的最大损坏风险RT值,即R≤RT。R值是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受雷击发生损坏的综合概率。其中,建筑物损坏的概率主要取决于建筑物的特征,即它的结构、用途、存放物或设备,它反映了建筑物自身保护的程度,是一个整体的、具体的概念。
对于图1某公共建筑物,应以风险来计算整个建筑物的防雷分类。首先按整个建筑物计算截收等效面积(指建筑截收相同雷击次数的等效面积),然后根据防雷规范附录A计算雷预计雷击次数,最后确定防雷分类。
图2 建筑物中各部分的截收等效面积
图3 建筑物最终的截收等效面积
五、结论
1、建筑物防雷分类需要考虑分类前提和内在逻辑。
2、4.5.1条中“一座防雷建筑物中兼有第一、二、三类防雷建筑物”是针对按重要性和使用性质已知各部分防雷分类的情况,进而根据相对面积确定建筑物的防雷分类。
3、其他难以确定防雷等级的建筑物应用风险分析方法,按照附录A以地面以上各部分(包括附楼和若干塔楼)综合确定最终的截收等效面积,进而确定建筑物的防雷分类。