淺析古建筑物防雷理論及措施

■羅錦波梁藝鵬

（1廣東佛山市防雷工程有限公司 廣東佛山528000；2廣東佛山市防雷設(shè)施檢測(cè)所 廣東佛山528000）

淺析古建筑物防雷理論及措施

■羅錦波1梁藝鵬2

（1廣東佛山市防雷工程有限公司 廣東佛山528000；2廣東佛山市防雷設(shè)施檢測(cè)所 廣東佛山528000）

本文通過(guò)論述古代建筑的防雷現(xiàn)狀及工作存在的問(wèn)題，對(duì)當(dāng)前古代建筑防雷措施進(jìn)行了分析研究。

古建筑防雷防雷檢測(cè)防雷工程

雷電災(zāi)害是文物古建筑遭受破壞的主要自然災(zāi)害，雷擊除直接擊毀古代建筑物構(gòu)件外，還因?yàn)橹袊?guó)傳統(tǒng)古建筑物大多為木結(jié)構(gòu)，雷擊將直接導(dǎo)致古建筑物起火，這將使古建筑大面積遭受損毀。據(jù)了解，目前大部分古建筑物未得到有效的防雷保護(hù)或防雷裝置設(shè)施不完善，亟待在全社會(huì)加強(qiáng)古建筑物的防雷保護(hù)意識(shí)，使珍貴的古代建筑遺存免遭雷擊毀壞。所以建立和完善古建筑物的防雷擊措施迫在眉睫。

1　古建筑易遭雷擊的原因和規(guī)律

（1）古建筑易遭雷擊的原因。一般雷擊類型可分為直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波侵入和球雷四種。對(duì)古建筑危害較大的主要是直擊雷和球雷。而要產(chǎn)生雷擊，首先必須有足夠的電量積累，達(dá)到一定的強(qiáng)度，擊穿絕緣空氣，形成電流通道；其次要有突出的物體造成其周?chē)妶?chǎng)突變，感應(yīng)出異號(hào)電荷。古建筑多為木結(jié)構(gòu)，木材經(jīng)過(guò)千百年變得十分干燥，在雨天潮濕，電阻率變小，并且內(nèi)部年久積滿灰塵，易積蓄凈電，帶有電荷容易引來(lái)雷電流。還有很多古建筑建于高山上，本身地勢(shì)較高，且位置突出，更容易遭受雷擊；同時(shí)有些古建筑內(nèi)高大樹(shù)木較多，也容易引雷殃及古建筑。

（2）古建筑的雷擊規(guī)律。雷擊規(guī)律的影響因素。大量雷害事故統(tǒng)計(jì)資料和試驗(yàn)研究證明，雷擊的地點(diǎn)和建筑物遭受雷擊的部位是有一定規(guī)律的，這些規(guī)律稱為雷擊規(guī)律。地面上建筑物的性質(zhì)、形狀，以及建筑物的結(jié)構(gòu)、內(nèi)部設(shè)備情況對(duì)雷擊的選擇都會(huì)產(chǎn)生影響。當(dāng)雷電先驅(qū)發(fā)展到離地面不遠(yuǎn)的空中時(shí)，地面上的電場(chǎng)不斷增強(qiáng)，在高大建筑物的尖頂和邊緣上場(chǎng)強(qiáng)最大，構(gòu)成雷電發(fā)展的良好條件。雷電先驅(qū)就自然被吸引到這些地方，因此高大建筑物就容易遭雷擊。

2　古建筑物防雷現(xiàn)狀和存在的缺陷分析

（1）絕大多數(shù)古建筑物均未安防雷裝置。由于人類最初是把雷電和鬼神相聯(lián)系的，對(duì)雷電的危害和防御缺乏科學(xué)的認(rèn)識(shí)，因此直到1753年富蘭克林發(fā)明了避雷針，人類才開(kāi)始從迷信轉(zhuǎn)為科學(xué)防雷。而我國(guó)到1982年11月19日“中華人民共和國(guó)文物保護(hù)發(fā)”頒布后，全國(guó)大多省、市才根據(jù)古建筑物的重要性陸續(xù)補(bǔ)安防雷裝置。

（2）部分通過(guò)修建、改建、擴(kuò)建的古建筑物以及較高的寶塔型建筑物多數(shù)安裝了防雷裝置。但實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，這些古建筑物雖補(bǔ)做了防雷裝置，仍存在不少缺陷，如：接閃器大多采用“蘇式”長(zhǎng)針，易受雷擊部位未在保護(hù)范圍內(nèi)、防雷引下線少、獨(dú)立垂直接地體數(shù)量少、接地裝置位置不適宜、無(wú)均壓措施、無(wú)防側(cè)擊雷措施、室內(nèi)外的電氣管線路及設(shè)備與防雷系統(tǒng)的安全距離不夠等。另外古建筑物通過(guò)改建、擴(kuò)建后室內(nèi)增設(shè)了許多現(xiàn)代設(shè)備和管線路，防雷對(duì)象發(fā)生了變化，由原來(lái)單一的建筑物防雷變?yōu)槌ㄖ镏獾脑O(shè)備和游客的防雷，然而這些傳統(tǒng)的保護(hù)建筑物的防雷設(shè)施卻沒(méi)有擴(kuò)充。

3　古建筑物的防雷措施

（1）為保持古建筑物原貌和藝術(shù)特點(diǎn)，接閃器宜采用避雷帶與短避雷針（30～50cm）的組合形式，宜在敷有引下線屋角的避雷帶上焊接30～50cm左右的短避雷針，以便有效接閃泄流人地。根據(jù)雷擊規(guī)律，避雷帶應(yīng)沿建筑物屋面的正脊、吻獸、屋頂檐部、斜脊、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設(shè)。為減小雷電流產(chǎn)生的電動(dòng)力危害，在敷設(shè)避雷帶時(shí)應(yīng)盡量避免直、銳角彎曲，應(yīng)采用圓弧形彎曲，其引下彎曲的弦長(zhǎng)應(yīng)大于對(duì)應(yīng)弧長(zhǎng)的十分之一。

（2）避雷帶應(yīng)沿古建筑物屋脊的輪廓彎曲，避雷帶應(yīng)高出正脊、斜脊、屋檐瓦當(dāng)?shù)母叨?，以及其上的吻獸、法輪寶頂和斜脊下端的垂獸等20cm。避雷帶外側(cè)的保護(hù)范圍，應(yīng)按滾球法計(jì)算，當(dāng)脊或檐不在保護(hù)范圍時(shí)，應(yīng)增加避雷帶的高度。避雷帶應(yīng)設(shè)計(jì)成古建筑物屋面的輪廓線，須精選優(yōu)質(zhì)耐用材料，精細(xì)加工，安裝工藝要求精良，市防雷設(shè)施與古建筑物融為一體。安裝避雷帶的支持架間距不大于1m，支持架用U型卡固定在脊瓦、筒瓦和瓦當(dāng)上。

（3）攢尖頂?shù)耐?、塔、殿等古建筑物的寶頂處，以及大型古建筑正脊上的吻獸、正脊中間較突出的尖塔、法輪寶頂處可安裝短避雷針，原則上應(yīng)安裝在頂端中心位置，不破壞古建筑物的對(duì)稱平衡原貌。沿斜脊和四檐安裝避雷帶，避雷帶的外口沿檐角走向安裝短避雷針。金屬寶頂其外部金屬層厚度大于4mm時(shí)，可做接閃器，但必須與避雷帶連接。

（4）古建筑物接地裝置的布設(shè)應(yīng)根據(jù)其用途、性質(zhì)、地理環(huán)境和人員多少等情況來(lái)選擇結(jié)構(gòu)方式和位置。對(duì)重要的游客集中的古建筑物內(nèi)部應(yīng)做均壓措施。對(duì)寬度較窄的古建筑物可采用水平周圈式接地裝置，并注意接地裝置與地下管線的安全距離。若達(dá)不到規(guī)范要求的一律連接成一體，構(gòu)成均壓接地網(wǎng)。這樣可以使接地網(wǎng)界面以內(nèi)的電場(chǎng)分布比較均勻，可以減小跨步電壓對(duì)人員的危害，也可以減小室內(nèi)在被雷擊時(shí)由于地面電位梯度大易產(chǎn)生高壓反擊危害。

（5）古長(zhǎng)城防直擊雷的重點(diǎn)是城樓和敵樓，保護(hù)對(duì)象是古建筑物和游人，敵樓防直擊雷可采用周圈安裝避雷帶，四角安裝短避雷針，避雷針除保護(hù)古建外，在樓外人體高度平面上（2m），保護(hù)范圍應(yīng)大于30m。雕塑精美的石質(zhì)牌樓，不易在其上安裝避雷帶，可在兩側(cè)安裝避雷針。

（6）防側(cè)擊的措施。古建筑物防側(cè)擊雷，要根據(jù)所在地地理位置來(lái)決定。對(duì)于周?chē)諘?，或建在山區(qū)的古建筑物應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定，確實(shí)需要的可以每隔6m沿建筑物四周設(shè)置圈式防雷均壓帶，并使均壓帶和建筑物四周的所有金屬物均與防雷接地可靠連接。防球雷的最好措施是安裝金屬屏蔽網(wǎng)并可靠接地，最低要求是把建筑物的所有門(mén)窗都裝上玻璃，使其沒(méi)有孔洞，以防球雷沿孔洞鉆進(jìn)室內(nèi)。此外，還應(yīng)注意附近高大樹(shù)木引來(lái)的球雷，要考慮樹(shù)木與建筑物的安全距離。

4　結(jié)束語(yǔ)

文物古建筑是國(guó)家重要和珍貴的的文化遺產(chǎn)，具有不可復(fù)原性，古建筑的防雷安全工作并非小事。因此，避雷設(shè)施建設(shè)應(yīng)是文物保護(hù)基本建設(shè)的項(xiàng)目。全社會(huì)都應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)古建筑雷電災(zāi)害憂患意識(shí)，切實(shí)做好古文物建筑的防雷安全保護(hù)工作。

S761.5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-2-368-1