摘要：为做好古建筑雷电灾害防护，以布达拉宫为例，通过现场勘察，找出了布达拉宫电子信息敏感场所、易遭受雷击的建（构）筑物以及布达拉宫内人群密集场所，对周边易接闪的建构筑物接闪后对布达拉宫内电子信息敏感场所的影响进行了定量分析，同时立足匀一土壤模型，计算出了周边引雷建筑遭受雷击后附近人员承受的理论跨步电压，为做好布达拉宫雷电防护提供了依据。
关键词：雷电灾害 周边环境 布达拉宫 定量分析
1引言
古建筑是历史文物的一个重要方面，具有重要的历史、艺术、科学研究价值以及重要的纪念和教育意义。古建筑物的安全保护，显得尤为重要[1]。山西省运城稷山雷击事故、木塔雷害事故[2]，对于古建筑的破坏是相当大，因此，因地制宜地做好古建筑物雷电防护研究，对于保护古建筑具有十分重要的意义。
布达拉宫位于西藏自治区首府拉萨市区西北的玛布日山上，是世界上最高，集宫殿、城堡和寺院于一体的宏伟建筑[3]，具有1300多年历史的文物古迹，藏有大量的各类文物，堪称“雪域宝库”，1994年被联合国教科文组织列入《世界遗产目录》的世界级保护单位[4]。布达拉宫具有典型的古建筑特性，做好其雷电灾害问题分析，对于做好古建筑的雷电防护具有十分重要的借鉴意义。
2.布达拉宫雷击电磁感应风险分析
2.1接闪可能性较大的建筑设施简介
根据现场勘察情况，周边接闪可能性较大的建筑设施主要有移动信号塔、白塔、电视塔、西藏和平解放纪念碑4种。
移动信号塔有2座，一座位于布达拉宫西侧，距布达拉宫中心距离约420m。另一座位于布达拉宫西南，距布达拉宫中心距离约500m。
布达拉宫附近较高的白塔主要有3座，位于布达拉宫西南，距布达拉宫中心点在370-430m的距离范围内。
布达拉宫西南的药王山上有两座电视塔，距布达拉宫中心点距离在900m和1100m左右。
西藏和平解放纪念碑位于布达拉宫南侧，距布达拉宫中心点距离约460m。
2.2布达拉宫内电子设备雷击损失风险分析
根据GB50343-2012，建筑接闪后周边磁场强度参照公式1进行计算：
H0 = i0/(2πsa) （1）
根据GBT21431-2008（附录C），参考美国通用研究公司的研究结果，磁场强度为0.07Gs（约5.55A/m），可以造成计算机误动作；磁场强度为0.75Gs（约59.5A/m），可以造成计算机假性损坏；磁场强度为2.4Gs（约190.2A/m）时，可以造成计算机元件永久损坏。
在前一节介绍可能接闪点接闪的情况下，考虑无屏蔽措施下，按照公式（1）计算，布达拉宫内电子设备较多的德阳夏、珍宝馆、雪城西侧售票处3个地点的电子设备损坏风险类型：
表1 各接闪点接闪情况下几个场所电子设备损坏风险类型
要使以上场所的电子设备风险等级降低，其对屏蔽系数有一定的要求，利用GB50343-2012中的公式（2）和公式（1）进行推导，可得出公式（3）：
式中：r为结构钢筋半径。
考虑利用建筑物结构钢筋屏蔽的情况下，利用公式（4）和公式（6）计算，各接闪点接闪的情况下，降低相应风险等级的最小屏蔽系数和最大等效网格宽度，得出表2和3：
表2 控制三个场所电子设备假性损坏风险的最小屏蔽系数和等效网格宽度
3.周边人员安全影响分析
文献[6]引用IEEE Std80-2000所提出的人体所允许电流公式，人体冲击电阻取400Ω，外推出了10/350?s和2.6/50?s两种波形下人体能承受的最大Ukmax值如表4所示：
表4 人体的Ukmax值
以西侧上山处和雪城西侧售票处两个人员密集场所作为分析对象，按照公式（9），取附近土壤电阻率测量平均值（279.35Ω?m）作为该地土壤电阻率，可以对两个场所的人员损失风险进行分析：
表5 两个人员密集场所的理论跨步电压
对比表4的安全阈值，可知在最近的白塔接闪的情况下，西侧上山处人员有安全风险，需要重点加强防范。
4.结论
通过对布达拉宫设雷电灾害施设备及人员损失风险分析，对古建筑雷电灾害电子信息系统损坏、人员损失两类风险得出以下分析思路：
1.对古建筑进行详实的现场勘察，找出较易接闪的建（构）筑物、古建筑内电子信息设备密集场所、人员密集场所。
2. 根据GB50343-2012，参考美国通用研究公司的研究结果，可以分析古建筑内电子信息设备受损风险，同时提出改进要求。
3.利用当地土壤条件，可以算出古建筑内人员密集场所人员所承受的跨步电压，对比安全阈值，可以对人员风险做出判断，加强针对性防护措施。
参考文献：
[1]张华明、杨世刚、张义军等 古建筑物雷击灾害特征 气象科技[J]:第41卷第4期：758-763
[2]陶彪、张华明、杨世刚 古建筑雷击风险评估探讨 灾害学[J]:第24卷第4期：77-80
[3]李最雄 布达拉宫壁画的保护研究 第二届秦俑及彩绘文物保护与研究国际学术研讨会论文集:219-246
[4]晋美 浅析布达拉宫珍藏文物及价值 西藏科技[J],2011年第11期:12-14
[5]李景禄 接地装置的运行与改造[M] 北京:中国水利水电出版社,2005年:206pp
[6]王智刚 刘林 刘越屿等 基于均匀雷击散流模型下的地铁地下人员及设施安全分析 第33届中国气象学会年会,591-596
论文作者:刘林,刘越屿,杨加艳,贺秋艳,王跃
论文发表刊物:《防护工程》2017年第35期
论文发表时间:2018/4/16
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