DB41T 1978-2020 文物建筑雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

ICS07.060A47DB41河南省市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布IDB41/T1978—2020前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語(yǔ)和定義 4評(píng)估資料收集 5雷電環(huán)境評(píng)價(jià) 6風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別 7風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算 8風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) 附錄A（資料性附錄）年均危險(xiǎn)事件次數(shù)的估算 5附錄B（資料性附錄）不可恢復(fù)的文化遺產(chǎn)損失 附錄C（規(guī)范性附錄）風(fēng)險(xiǎn)容許值 參考文獻(xiàn) DB41/T1978—2020本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由河南省氣象標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：河南省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心（河南省防雷中心）、信陽(yáng)市氣象局、商丘市氣象局、許昌市氣象局、河南華孚永基科技有限公司。本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人：楊美榮、李鵬、郭紅晨、李森、程麗丹、王瑋、杜曉賓、金趁意、盧友發(fā)、蔣超、邱洋、張玉樺、何巍、劉奇、王蘆、趙戰(zhàn)友。1DB41/T1978—2020文物建筑雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了文物建筑雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的術(shù)語(yǔ)和定義、評(píng)估資料收集、雷電環(huán)境評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于核定公布為各級(jí)文物保護(hù)單位的文物建筑的雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。其他不可移動(dòng)文物中的文物建筑可參照?qǐng)?zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T21714.2—2015雷電防護(hù)第2部分：風(fēng)險(xiǎn)管理QX/T85—2018雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)規(guī)范3術(shù)語(yǔ)和定義GB/T21714.2—2015和QX/T85—2018界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。為便于使用，以下重復(fù)列出了GB/T21714.2—2015和QX/T85—2018中的某些術(shù)語(yǔ)和定義。3.1雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估根據(jù)雷電特性及其致災(zāi)機(jī)理，分析雷電對(duì)評(píng)估對(duì)象的影響，提出降低風(fēng)險(xiǎn)措施的評(píng)價(jià)和估算過(guò)程。[QX/T85—2018，定義3.1.1]3.2文物建筑各級(jí)文物保護(hù)單位和尚未核定公布為文物保護(hù)單位的不可移動(dòng)文物中的古建筑、石窟寺及石刻、近現(xiàn)代重要史跡及代表性建筑以及其它不可移動(dòng)文物中的建筑遺產(chǎn)。3.3風(fēng)險(xiǎn)分量按損害成因和損害類型細(xì)分的部分風(fēng)險(xiǎn)。[GB/T21714.2—2015，定義3.1.32]3.4風(fēng)險(xiǎn)容許值RT需保護(hù)對(duì)象能夠容許的雷擊最大風(fēng)險(xiǎn)值。[GB/T21714.2—2015，定義3.1.33]3.5雷擊線路2DB41/T1978—2020雷閃擊中連接到需保護(hù)建筑物的線路。[GB/T21714.2—2015，定義3.1.17]3.6物理?yè)p害由于雷電的機(jī)械、熱、化學(xué)或爆炸等效應(yīng)對(duì)建筑物（或其內(nèi)存物）所造成的損害。[GB/T21714.2—2015，定義3.1.26]3.7人身傷害文物建筑遭雷擊引起的接觸電壓和跨步電壓通過(guò)電擊造成人身永久性傷害，包括死亡。3.8危險(xiǎn)事件需防護(hù)建筑物或其附近遭受雷擊的事件，或者是可能引起損害的、與建筑物相連的、需防護(hù)的線路或其附近遭受雷擊。[GB/T21714.2—2015，定義3.1.14]3.9防護(hù)措施為減小需保護(hù)建筑物雷電損害風(fēng)險(xiǎn)而采取的措施。[GB/T21714.2—2015，定義3.1.38]4評(píng)估資料收集文物建筑雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估應(yīng)遵循科學(xué)性、完整性、真實(shí)性原則。在文物建筑雷電災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察并收集以下資料：——文物建筑現(xiàn)狀總平面圖、電氣圖、建筑圖、結(jié)構(gòu)圖及其他相關(guān)圖紙，文物建筑所用材料、修繕記錄，現(xiàn)狀照片等；——文物建筑的歷史沿革及現(xiàn)存建筑的年代、文物保護(hù)單位的級(jí)別及公布時(shí)間；——文物建筑所在地地理環(huán)境，包括地形、地質(zhì)、土壤、水文、周邊的高大樹(shù)木及建筑物情況；——文物建筑所在地區(qū)雷暴觀測(cè)、閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)等氣象資料（至少最近五年文物建筑雷擊災(zāi)害歷史資料等；——文物建筑雷電防護(hù)裝置的現(xiàn)狀；——文物建筑管理使用情況、常駐人員和人員流動(dòng)情況等。5雷電環(huán)境評(píng)價(jià)5.1雷電活動(dòng)分布特征根據(jù)文物建筑所在地的雷暴觀測(cè)、閃電定位數(shù)據(jù)等氣象資料，分析文物建筑所在地的雷暴路徑，雷電年變化、月變化、日變化特征，雷電的空間分布特征，雷電流的強(qiáng)度特征等。5.2雷電流散流特征根據(jù)文物建筑所在地的地形、地質(zhì)、土壤狀況等分析雷電流散流特征。6風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別3DB41/T1978—20206.1風(fēng)險(xiǎn)類型識(shí)別文物建筑雷擊損失類型以及對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)考慮以下兩種：——人身傷亡損失，對(duì)應(yīng)人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)R1；——文化遺產(chǎn)損失，對(duì)應(yīng)文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)R3。6.2文物建筑分區(qū)可將文物建筑劃分為多個(gè)區(qū)域進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分量識(shí)別和計(jì)算，每個(gè)分區(qū)應(yīng)具有相同或相近的特性，并應(yīng)考慮到實(shí)現(xiàn)最適當(dāng)防護(hù)措施的可行性。區(qū)域主要根據(jù)以下情況進(jìn)行劃分：——土壤或地板的類型；——已有的或?qū)⒉扇〉姆雷o(hù)措施；——損失率的取值。7風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算7.1人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算第i個(gè)分區(qū)內(nèi)人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)R1i按式（1）計(jì)算：R1i=RAi+RBi+RUi+RVi………(1)式中：RAi——第i個(gè)分區(qū)內(nèi)雷擊文物建筑造成人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)分量；RBi——第i個(gè)分區(qū)內(nèi)雷擊文物建筑造成物理?yè)p害的風(fēng)險(xiǎn)分量；RUi——第i個(gè)分區(qū)內(nèi)雷擊線路造成人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)分量；RVi——第i個(gè)分區(qū)內(nèi)雷擊線路造成物理?yè)p害的風(fēng)險(xiǎn)分量。RAi、RBi應(yīng)按GB/T21714.2—2015中的6.2計(jì)算，RUi、RVi應(yīng)按GB/T21714.2—2015中的6.4計(jì)算。其中涉及文物建筑年均危險(xiǎn)事件次數(shù)的計(jì)算參見(jiàn)附錄A；其中涉及人身傷亡損失率的計(jì)算參數(shù)參見(jiàn)GB/T21714.2—2015中附錄C人身傷亡損失率取值。7.2文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算第i個(gè)分區(qū)內(nèi)文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)R3i按式（2）計(jì)算：R3i=RBi+RVi………(2)式中：RBi——第i個(gè)分區(qū)內(nèi)雷擊文物建筑造成物理?yè)p害的風(fēng)險(xiǎn)分量；RVi——第i個(gè)分區(qū)內(nèi)雷擊線路造成物理?yè)p害的風(fēng)險(xiǎn)分量。RBi應(yīng)按GB/T21714.2—2015中的6.2計(jì)算，RVi應(yīng)按GB/T21714.2—2015中的6.4計(jì)算。其中涉及文物建筑年均危險(xiǎn)事件次數(shù)的計(jì)算參見(jiàn)附錄A；其中涉及文化遺產(chǎn)損失率的計(jì)算參數(shù)參見(jiàn)附錄B文化遺產(chǎn)損失率取值。8風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)8.1人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)R1為所有分區(qū)內(nèi)人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)R1i的和，見(jiàn)公式（3）：R1=ΣiR1i…………(3)4DB41/T1978—2020人身傷亡損失風(fēng)險(xiǎn)容許值RT按附錄C取值，如果R1＞RT，應(yīng)按損害類型選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的防護(hù)措施以減少風(fēng)險(xiǎn)，使R1≤RT；如果R1≤RT，可結(jié)合需求單位對(duì)雷擊風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)期，根據(jù)雷擊風(fēng)險(xiǎn)分量進(jìn)一步采取防護(hù)措施以減少風(fēng)險(xiǎn)。8.2文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)R3為所有分區(qū)內(nèi)文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)R3i的和，見(jiàn)公式（4）：R3=ΣiR3i…………(4)文化遺產(chǎn)損失風(fēng)險(xiǎn)容許值RT按附錄C取值，如果R3＞RT，應(yīng)按損害類型選擇符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求的防護(hù)措施以減少風(fēng)險(xiǎn)，使R3≤RT；如果R3≤RT，可結(jié)合需求單位對(duì)雷擊風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)期要求，根據(jù)雷擊風(fēng)險(xiǎn)分量進(jìn)一步采取防護(hù)措施以減少風(fēng)險(xiǎn)。5DB41/T1978—2020（資料性附錄）年均危險(xiǎn)事件次數(shù)的估算A.1雷擊大地密度NG的確定如果當(dāng)?shù)亻W電定位系統(tǒng)有5年及以上觀測(cè)資料，宜采用閃電定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)出的年平均地閃密度確定雷擊大地密度NG（見(jiàn)圖A.1）。如果當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)有30年以上人工雷暴日觀測(cè)資料，也可用式（A.1）估算：NG≈0.1×TD………(A.1)式中：NG——雷擊大地密度，單位為次每平方千米年[次/(km2?a)]；TD——年平均雷暴日，單位為天每年（d/a）。圖A.1河南省年平均地閃密度分布圖6DB41/T1978—2020A.2截收面積AD的確定A.2.1對(duì)于一般平坦大地上近似長(zhǎng)方體的文物建筑，其等效雷擊截收面積AD的計(jì)算可采用式（A.2AD=L×W+6H×（L+W）+π（3H）2……(A.2)式中：AD——等效雷擊截收面積，單位為平方米（m2L——文物建筑的屋頂最大外廓的長(zhǎng)度，單位為米（mW——文物建筑屋頂最大外廓的寬度，單位為米（m）；H——文物建筑的屋頂及其附屬物最高處距室外地面的高度，單位為米（mπ——圓周率，約等于3.14。A.2.2斜坡屋頂文物建筑（屋頂包含正脊的文物建筑，包括廡殿頂、歇山頂、懸山頂、卷棚頂、硬山頂?shù)?，多用于宮殿、園林、壇廟、民居當(dāng)屋頂坡度大于1/3時(shí)，其等效雷擊截收面積AD的計(jì)算可采用式（A.3AD=6H×L+π（3H）2……(A.3)式中：AD——等效雷擊截收面積，單位為平方米（m2H——文物建筑的屋頂及其附屬物最高處距室外地面的高度，單位為米（m）；L——文物建筑的屋頂最大外廓的長(zhǎng)度，單位為米（mπ——圓周率，約等于3.14。A.2.3攢尖式文物建筑（屋頂坡面相交，最后“攢”在一起，上做寶頂?shù)奈奈锝ㄖ?。包含三角攢尖，四角攢尖、多角攢尖、圓攢尖和盔頂，多用于亭、閣、壇）以及碉樓、塔等，當(dāng)屋頂各個(gè)方向坡度大于1/3時(shí)，其等效雷擊截收面積AD的計(jì)算可采用式（A.4式中：AD——等效雷擊截收面積，單位為平方米（m2π——圓周率，約等于3.14；H——文物建筑的屋頂及其附屬物最高處距室外地面的高度，單位為米（m）。A.3文物建筑的位置因子考慮到文物建筑暴露程度及周?chē)?H范圍內(nèi)物體對(duì)危險(xiǎn)事件次數(shù)的影響引入了位置因子CD（見(jiàn)表A.1）。表A.1文物建筑的位置因子CD位置因子C位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較低處，地下水金屬屋面、有金屬構(gòu)件或金屬鑲嵌物屋頂且7DB41/T1978—2020A.4文物建筑的危險(xiǎn)事件次數(shù)NDND的計(jì)算可采用式（A.5）：ND=NG×AD×CD×10-6……(A.5)式中：NG——雷擊大地密度，單位為次每平方千米年[次/(km2?a)]；AD——孤立文物建筑的截收面積，單位為平方米（m2CD——文物建筑的位置因子（見(jiàn)表A.1）。A.5毗鄰文物建筑的危險(xiǎn)事件次數(shù)NDJ雷擊線路遠(yuǎn)端相連建筑物的年平均危險(xiǎn)事件次數(shù)NDJ的計(jì)算可采用式（A.6）：NDJ=NG×ADJ×CDJ×CT×10-6……(A.6)式中：NG——雷擊大地密度，單位為次每平方千米年[次/(km2?a)]；ADJ——毗鄰建筑物的截收面積，單位為平方米（m2CDJ——毗鄰建筑物的位置因子（見(jiàn)表A.1CT——線路類型因子（見(jiàn)表A.3）。A.6雷擊線路的危險(xiǎn)事件次數(shù)NL線路可能由多個(gè)區(qū)段組成，對(duì)于每個(gè)區(qū)段，NL的計(jì)算可采用式（A.7）：NL=NG×AL×CI×CT×CE×10-6……(A.7)式中：NL——雷擊線路危險(xiǎn)事件的次數(shù)，單位為次每年（次/a）；NG——雷擊大地密度，單位為次每平方千米年[次/(km2?a)]；AL——雷擊線路的截收面積，單位為平方米（m2CI——線路安裝因子（見(jiàn)表A.2CT——線路類型因子（見(jiàn)表A.3CE——線路環(huán)境因子（見(jiàn)表A.4）。雷擊線路的截收面積計(jì)算可采用式（A.8）：AL=40×LL………(A.8)式中：LL——線路區(qū)段的長(zhǎng)度，單位為米（m）。如果線路區(qū)段的長(zhǎng)度未知，則假設(shè)LL=1000m。表A.2線路安裝因子CIC18DB41/T1978—2020表A.3線路類型因子CTC1表A.4線路環(huán)境因子CEC19DB41/T1978—2020（資料性附錄）不可恢復(fù)的文化遺產(chǎn)損失按照公式（B.1）可以確定每個(gè)分區(qū)的損失率，考慮以下因素：——文化遺產(chǎn)損失的各種實(shí)際損失率受某個(gè)分區(qū)特性的影響，考慮到這一點(diǎn)，引入了縮減因子（rf——分區(qū)中損失率的最大值應(yīng)隨該分區(qū)的價(jià)值（cz）與整個(gè)文物建筑的總價(jià)值（ct）的比率減小而減小。LB=LV=rp×rf×LF×cz∕ct…（B.1）式中：LB——雷擊文物建筑導(dǎo)致分區(qū)內(nèi)物理?yè)p害的典型損失率；LV——雷擊線路導(dǎo)致分區(qū)內(nèi)物理?yè)p害的典型損失率；rp——由防火措施決定的減少物理?yè)p害導(dǎo)致?lián)p失的因子（見(jiàn)GB/T21714.2—2015表C.4）；rf——由火災(zāi)危險(xiǎn)程度決定的減小物理?yè)p害導(dǎo)致?lián)p失的因子（見(jiàn)GB/T21714.2—2015表C.5）；LF——一次危險(xiǎn)事件引起物理?yè)p害導(dǎo)致文物損毀價(jià)值的典型損失率（見(jiàn)表B.1cz——分區(qū)中的文化遺產(chǎn)價(jià)值；ct——文物建筑及其內(nèi)存物的總價(jià)值（所有分區(qū)的價(jià)值總和）。表B.1文化遺產(chǎn)損失：LF的典型值LDB41/T1978—2020（規(guī)范性附錄）風(fēng)險(xiǎn)容許值C.1雷電危險(xiǎn)等級(jí)劃分C.1.1文物建筑應(yīng)根據(jù)其文物價(jià)值、發(fā)生雷擊事故的可能性劃分為三個(gè)雷電危險(xiǎn)等級(jí)。C.1.2在可能發(fā)生地閃的地區(qū)，遇下列情況之一的，應(yīng)劃為第一級(jí)雷電危險(xiǎn)文物建筑：a)全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位的文物建筑、被聯(lián)合國(guó)教科文組織列入世界文化遺產(chǎn)目錄的文物建筑；b)歷史上遭受過(guò)雷擊，或預(yù)計(jì)年均危險(xiǎn)事件次數(shù)大于等于0.05次/a，或高度在15m及以上的省級(jí)文物保護(hù)單位的文物建筑。C.1.3在可能發(fā)生地閃的地區(qū)，凡不屬于C.1.2規(guī)定的