•防雷技术•
現代速統电气Id n a l
No.6 Vol.10 (Serial No. 114) 2019
田聪聪\ 姚蕾\王欢欢李华山2单片机编程器
(1.黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南郑州450003;
2.中国人民解放军陆军炮兵防空兵学院，河南郑州 450000)
摘要：基于孤立建筑物等效面积计算原理，介绍了等效面积图示法的计算方法，借助常用的画图软件AutoCAD，阐述了不规则建筑等效面积的简化计算方法， 可规避繁琐的计算过程，提高计算效率。
关键词：等效面积；不规则建筑；图示法；画图软件
中图分类号：TU 856文献标志码：B文章编号：1674-8417(2019)06<0049^04 DOI：10. 16618/j. cnki. 1674-8417.2019.06.012田聪聪（1987—），女, 工程师，从事轨道交 通、水利水电方面的 工作。
高速公路收费系统〇引言
预计雷击次数决定建筑物的防雷等级。而 根据预计雷击次数的计算公式，与建筑物截收相 同雷击次数的等效面积计算直接影响建筑物的 年预计雷击次数计算，故建筑物等效面积的计算 是整个防雷计算的重点与核心。
对于单一的方形建筑，等效面积的计算可以 按照规范计算，而对于复杂、屋顶外形不规则的 建筑，规范G B 50057—2010《建筑物防雷设计规 范》[1]给出的计算方法：当建筑物部位的高不同 时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其 等效面积应按每点最大扩大宽度外端的连接线 所包围的面积计算。规范G B 50057—2010仅给 出文字描述，并未给出详细的计算方法，在实际的 应用过程中给计算带来很大的不便。为了方便使 用，本文根据某项目中的一个屋顶外形不规则的 建筑，探讨不规则建筑物等效面积的详细计算方 法。由于该项目中建筑高度均小于1〇〇 m，以下讨 论内容均为建筑物高度小于1〇〇 m的情况。
姚蕾（丨987_)，女，从事结构工程方面的工作。
王欢欢（1986—），女，从事新能源发电方面的工作。1方形建筑等效面积的计算方法
1.1孤立建筑
(1)图示法。孤立建筑的等效面积火为建筑实际水平面积向外扩大后的面积，建筑物的等
效面积如图1所示，即虚线外轮廓所包围的面
积^由图1可知，建筑物平面扩大后的轮廓线可
分为两部分，一部分为沿建筑物的长度i和宽度
取方向分别向外扩大距离后的直线形轮廓线，
一部分为建筑物4个角位置处半径为£>的扇形
轮廓线。
(2)公式计算法。根据图1，可以推出孤立 建筑的等效面积计算公式：
A e=[L W + 2(L +W)D + -nlf] • 10^ (1)
D=V H(200 -H)
式中：圮—
—与建筑物接收相同雷击次数的等效
面积，km2;
D—建筑物每边的扩大宽度，m;
L.W M—建筑物的长、宽、高,m。
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49 •
£>=47.497 4 m 0=51.029 4 m
图1建筑物的等效面积
1.2非孤立建筑
非孤立建筑的等效面积是由孤立建筑的等
效面积进行修正得出的，其修正值人4计算公式
如下：
Ae A= DLS x 1〇-6(2)
式中：—建筑物与所考虑建筑物边长平行的
长度总和，m。
(1)周边在2Z)范围内有等高或比其低的其他建筑物，且不在该建筑物以\ = 1〇〇m的保护
范围内时,4修正计算公式如下：
Ae= [LW + 2(L + W)D +
(2)周边在2D范围内有比其高的其他建筑 物时，4修正计算公式如下：
A e= [L W + 2(L +W)D + ^]x l O-6-A e(4)
2不规则建筑等效面积的计算方法
上述计算方法仅适用于建筑物单一且形状
为方形的建筑，对于形状不规则、屋顶高度不一
致的建筑，依据规范要求，应沿建筑物周边逐点
算出该点处的最大扩大宽度，将每点最大扩大宽
度的外端相连接，联络线所包围的面积即为该建
筑的等效面积4。该方法可以理解为图示法，下
隔热断桥铝型材
面将讨论如何利用图示法求取建筑物等效面积及能否根据图示法推导出计算公式。
某民用建筑项目，建筑1经天桥与建筑2联
通。由于目前建筑周边建筑情况不稳定，为方便
讨论，暂时按照孤立建筑考虑，建筑平面图如图2
所示。先讨论两部分建筑，即建筑1和天桥组成
的建筑等效面积次的计算方法。
图2建筑平面图
2.1图示法
对于孤立建筑，利用图示法求建筑物等效面 积4实质上仍是公式计算。在实践中发现，利 用图示法计算建筑物等效面积人时，可以借助常 用的画图软件AutoCAD来简化计算过程[2]。
(1)将建筑1和天桥分别作为孤立的建筑，画出各自的等效面积对应的轮廓线。对于孤立 建筑，直线形轮廓线可以在AutoCAD图纸上通过 复制和平移功能实现。而扇形轮廓线对应的是 半径为£>、夹角为90°的圆弧线，画此部分轮廓线 时以建筑物角的交叉点为圆心、D为半径画圆，然后修剪掉与两条直线
相交内的部分即可得到。按照此方法依次绘出建筑1和天桥的等效面积 对应的轮廓线。建筑等效面积次对应的轮廓线 如图3所示。
图3建筑等效面积欠对应的轮廓线
(2)将建筑1和天桥作为一个不规则的整 体建筑，根据规范要求，建筑1和天桥组成建筑 失对应的轮廓线如图4所示。由图4可以看出，联络线包围的面积为两条轮廓线修剪掉相互包 含的线条所构成的新轮廓线包围的面积，该轮廓 线即为建筑1和天桥作为一个整体建筑扩大后 的轮廓线。画出整体建筑扩大后的轮廓线后，用 多段线描绘出该轮廓线，多段线包围的面积即为 该整体建筑的等效面积圮=0.021 2 km2。
洗代遣統电气
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屋顶高12.00 m •防雷技术•
S*g2〇〇m 0=63.8044.
r £156.00 m
5.60 m
屋顶髙14
建筑
00 m
60.00 m i .寸e
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•防雷技术•現代逢疚电气Id J a l No.6 VoLlO (Serial No.U4) 2019
最大扩大宽度 两条联络线
形成的联络线 形成的新轮廊线
单向排水阀
图4建筑1和天桥组成建筑义6对应的轮廓线
2.2公式计算法
由以上分析可以看出，对于形状不规则的建 筑，利用图示法不易推出计算公式。假设不规则 建筑物等效面积先的计算适用于现有的计算公 式，为了便于讨论，将建筑1和天桥视为两个非 孤立建筑，利用公式法进行计算。
对于非孤立建筑，周边在2£>范围内有等高 或比其低的其他建筑物时，如果这些建筑物在 该建筑物以\ = 1〇〇m的保护范围内时，周围建 筑物不影响该建筑的4计算值。该项目中建 筑1在高12 m处以乂 = 100 m的保护范围为 3.532 m，天桥在该保护范围内，故计算建筑1的建筑等效面积次时，不需考虑天桥的影响。建 筑1和天桥建筑等效面积如表1所示。
表1建筑1和天桥建筑等效面积
名称Z)/m A^/km2Af/km2建筑 1(L= 60 m
W= 27m51.029 4 0 0.018 7
H= 14m)
天桥（i= 34 m
I T= 15.6 m47.497 4 2 850 xlO'60.009 5
ff= 12 m)
建筑整体 0.028 2
根据表1计算结果，采用图示法和公式法的 计算结果误差为0.007 k m2。由于建筑1的等效 面积乂值不受天桥的影响，下面只分析天桥的 等效面积次用两种计算方法的误差原因[34]。利用公式计算天桥的等效面积圮时，其修正值 人为建筑1与天桥平行边长i和天桥的£»值长所围成的面积，如图5所示。利用图示法计算天 桥的建筑物等效面积4时，其修正值人为天桥等效面积轮廓线被建筑1等效面积轮廓线所包 含的线条围成的面积，如图6所示。这两种计算 方法4差值如图7所示，即阴影部分面积，该部 分面积对应的数值约为0.007 k m2。
图5公式计算法对应的
注意的是，图5 ~图7中的虚线部分为天桥的建筑物等效面积火对应的轮廓线，实线 部分为建筑1的建筑物等效面积火对应的轮廓线。
通过以上分析可以看出，整体建筑和非孤立 建筑等效面积4的计算原理是不同的，非孤立建 筑是考虑建筑彼此间的互相影响，而整体建筑仅 单纯地要求建筑物每点处的最大扩大宽度，无法 利用非孤立建筑计算等效面积次的公式。
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No.6 Vol.10 (Serial No.l 14) 2019
.防雷技术.
2.3整个建筑等效面积的计算
经上述分析，求不规则建筑的等效面积火 时，图示法是目前可行且简单的方法，而且在借 助画图软件的情况下更简化计算。故对图2中 整个建筑在求等效面积次时采用图示法。根据 上述提出的方法，整个建筑等效面积对应的轮廓 线如图8所示。由图8可以看出，越是复杂的建 筑，越能体现图示法的优势。
3
结语
针对屋顶形状不规则、高度不一致的建筑，
利用图示法计算建筑物等效面积，采用画图软件
A u t o C A D 更是简化计算过程。由于讨论是基于
孤立建筑物，周围建筑对该建筑等效面积计算的 影响能否用利用图示法计算，是下一步需要研究 的方向。
考文献■
[1] 建筑物防雷设计规范:GB 50057—2010[S ].[2] 姚坤.利用计算机作图法求建筑物年预计雷击次数视力保健远眺图
[J ]•建筑电气,2004(4) :30-32.
[3] 王芳春.建筑物年预计雷击次数iV 的简化计算方
法[J ]•建筑电气,2004(2) :19-22.
[4] 马玉亮.对国内外防雷标准中有效截收面积
计算方法的探讨[C ] //第六届中国国际防雷论坛
论文摘编，广州，2007:464467.
收稿日期：2019-04-21
Lightning Protection Calculation of Irregular Building
TIAN Congcong' ,
YAO Lei ',
WANG Huanhuan ,
LI Huashan
(1. Yellow River Engineering Consulting Co . , Ltd . , Zhengzhou 450003, China ； 2. P L A Army Academy of Artillery and Air Defense , Zhengzhou 450000, China )
液体收集系统
Abstract ： Based on the calculation principle of equivalent area of the isolated building, the graphical method for
equivalent area was introduced. Using drawing software AutoCAD, we can get a simplified calculation method for irregular buildings. This method can avoid the tedious calculation process and improve the computational efficiency.
Key words : equivalent area ; irregular construction ; graphic method ; drawing software
(上接第48页）
Abstract ： Using CDEGS software, the contact voltage, step voltage and magnetic field produced by lightning-struck
wind turbines were analyzed. The results showed that the personnel in the grounding network range of wind turbines was unsafe under the transient condition of lightning-struck wind turbines, and the box transformer control system can be damaged without shielding measures. The lightning protection grounding of mountain wind turbines should take into account soil moisture, grounding resistance periodic detection, regional lightning parameters and other factors. A scientific and reasonable lightning protection grounding design scheme was given.
Key words ： wind turbine ； CDEGS software ； contact voltage ； step voltage ； lightning protection grounding
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