淺析文化旅游古鎮(zhèn)區(qū)建筑的防雷技術(shù)

王鍵 張奇鋒 林新杰 楊紅春

摘 要 古建筑是古鎮(zhèn)文化旅游的基本元素，它承載著古鎮(zhèn)不同時(shí)期的歷史和文化，也是古鎮(zhèn)深厚歷史文化底蘊(yùn)的象征。對(duì)古建筑的研究和保護(hù)，是對(duì)歷史文化的傳承和延續(xù)，也有利于古鎮(zhèn)文化的保護(hù)和開發(fā)。除了古建筑自身的結(jié)構(gòu)及周邊地理環(huán)境，內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)等電子設(shè)備，也使古建筑成為雷擊對(duì)象的概率增大。為保護(hù)文化遺產(chǎn)不被破壞，應(yīng)加強(qiáng)古建筑的雷電防護(hù)，在不影響古建筑原貌的基礎(chǔ)上，盡可能地建立完善的雷電防護(hù)體系，做好日常維護(hù)及檢測(cè)工作。

關(guān)鍵詞 古建筑；防雷裝置；結(jié)構(gòu)

1 古鎮(zhèn)區(qū)建筑物易遭雷擊原因

古人在古建筑上缺少防雷設(shè)施的考慮，因?qū)纂娀顒?dòng)規(guī)律了解不全面和缺乏先進(jìn)儀器和設(shè)備的輔助。古鎮(zhèn)區(qū)建筑的防雷通常包括直擊雷、閃電電涌入侵和雷電電磁脈沖的防護(hù)，其中直擊雷對(duì)古建筑危害較大，如有高大建筑物還需考慮側(cè)擊雷防護(hù)。根據(jù)雷擊災(zāi)害事故統(tǒng)計(jì)資料和實(shí)驗(yàn)研究可知，雷擊地點(diǎn)與建筑物遭受雷擊的部位具有一定的規(guī)律，受建筑物形狀、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及內(nèi)部設(shè)備等影響雷擊的選擇不同，這是由于雷電發(fā)生至距離地面不遠(yuǎn)的空中時(shí)，地面電場(chǎng)增強(qiáng)，高大建筑物尖頂及其邊緣上電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到最強(qiáng)，成為引雷點(diǎn)，高大的建筑物引雷上身。古建筑檐角、屋頂多設(shè)計(jì)有屋角獸頭、豐寶銅頂?shù)?，這些房脊、梁柱和尖頂、邊緣部位也是極易遭受雷擊的位置[1]。

2 古鎮(zhèn)區(qū)建筑物防雷現(xiàn)存缺陷分析

（1）已有防雷設(shè)施未達(dá)到防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，如接閃器大多采用“蘇式”長針，對(duì)易遭雷擊部分保護(hù)布置不到位；防雷引下線少；接地引下線過長，獨(dú)立垂直接地體數(shù)量少，接地裝置位置不適宜；無均壓環(huán)措施；室內(nèi)外的電氣管線路及設(shè)備與防雷系統(tǒng)的距離不夠等；一些單位在設(shè)計(jì)防雷方案時(shí)因?qū)纂娀顒?dòng)規(guī)律、氣候環(huán)境影響缺乏認(rèn)識(shí)，降低了建筑物防雷類別的要求，從而降低了防雷安全系數(shù)。

（2）與現(xiàn)代建筑物相比，大多古建筑物周圍的地理環(huán)境、地質(zhì)條件不理想，建筑物的外形結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。因此，給古建筑物防雷裝置的施工安裝帶來了一定的難度，防雷效果相對(duì)現(xiàn)代建筑物要差一些。

（3）古建筑物防雷裝置設(shè)施的安裝敷設(shè)與保護(hù)古建筑原有風(fēng)貌相矛盾，影響了防雷設(shè)施的安裝與使用[2]。

3 古鎮(zhèn)區(qū)建筑物外部防雷裝置

外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成。接閃器它位于建筑物的頂部，其作用是引雷或截獲閃電，即把雷電流引下。引下線上端與接閃器連接，下端與接地裝置連接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置，使雷電流順利流散到大地中去。

（1）古建筑接閃器常采用接閃針與接閃帶相結(jié)合的方法。高塔多在塔剎頂安裝接閃針，較高的亭臺(tái)和環(huán)狀的殿頂也多采用接閃針作為接閃器。根據(jù)雷擊規(guī)律，木結(jié)構(gòu)大型古建筑接閃帶應(yīng)沿建筑物屋面的正脊、吻獸、屋頂檐部、斜脊、垂獸等易受雷擊的部位敷設(shè)。位于屋脊的接閃帶應(yīng)平直，為保持古建筑物的藝術(shù)特點(diǎn)，獸頭和挑檐等處的接閃帶應(yīng)與該處獸頭和挑檐的外沿輪廓相似。為減小雷電流產(chǎn)生的電動(dòng)力危害，在敷設(shè)接閃帶時(shí)盡量避免直、銳角彎曲，夾角不宜小于90°。

（2）引下線應(yīng)盡量利用建筑物的柱子和鋼筋，古建筑物多為磚木結(jié)構(gòu)，以明敷為宜，位置應(yīng)選在不影響建筑物的觀賞和保證人身安全的部位，并涂上與古建筑顏色搭配的顏料，與古建筑顏色相協(xié)調(diào)。敷設(shè)時(shí)，沿屋角和墻面垂直引下，在屋頂部分和經(jīng)過屋檐的部分允許彎曲，彎曲角不得小于90°。引下線彎曲應(yīng)采用“軟連接”的弧形彎曲。引下線于地面上0.3～1.8m處安裝絕緣保護(hù)套管，避免與游客接觸產(chǎn)生接觸電壓危害。

（3）古建筑物接地裝置的應(yīng)根據(jù)其地質(zhì)、地理環(huán)境、古建筑周邊環(huán)境等情況來選擇結(jié)構(gòu)方式和位置。接地裝置采用水平接地體與垂直接地體相結(jié)合的方式，在古建筑周圍做環(huán)行接地，并注意接地裝置與地下管線的安全距離。達(dá)不到規(guī)范要求的連接成一體，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)游客的危害，也可以減小室內(nèi)在被雷擊時(shí)由于地面電位梯度大而容易產(chǎn)生的高電位反擊危害。對(duì)古建筑內(nèi)部金屬構(gòu)件應(yīng)采取均壓等電位措施。

4 古鎮(zhèn)區(qū)建筑內(nèi)部防雷措施

大部分古建筑遺留下來，經(jīng)過裝修改變成為博物館。由于參觀游覽和文物保護(hù)的需要，大量的信息設(shè)備進(jìn)入古建筑內(nèi)。目前已有較多國家的重點(diǎn)文物保護(hù)單位設(shè)置了相應(yīng)的智能監(jiān)控系統(tǒng)及防火防盜系統(tǒng)等電子設(shè)備，隨著古建筑的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)越高，防護(hù)級(jí)別也隨之提高，因而這些智能電子系統(tǒng)對(duì)雷電也非常敏感。古鎮(zhèn)區(qū)建筑內(nèi)部防雷措施主要如下：

（1）電源防雷：雷電對(duì)電器的損害主要出現(xiàn)在電源部分，因此電源配電線路可以根據(jù)其重要性進(jìn)行程度不同的保護(hù)，安裝電涌保護(hù)器。SPD的接地線規(guī)格應(yīng)符合規(guī)范，并以最短的距離在LPZ交界處就近接地。

（2）天饋、通信、數(shù)據(jù)等信號(hào)線路防雷：把從LPZOA區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的各類通信、數(shù)據(jù)信號(hào)線路在兩區(qū)交界處、LPZOB區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)的各類天饋線路在兩區(qū)交界處各安裝相應(yīng)的信號(hào)電涌保護(hù)器。古建筑內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)、通信系統(tǒng)也應(yīng)加裝相應(yīng)型號(hào)的信號(hào)電涌保護(hù)器。

（3）均壓等電位：把從LPZ0區(qū)進(jìn)入LPZ1區(qū)各類金屬管包括鎧裝電纜的金屬外皮、光纖的加強(qiáng)筋在兩區(qū)交界處就近與防雷地極或建筑基礎(chǔ)地做等電位連接，使沿各類金屬管和電纜侵入的雷電流泄流入地。

（4）雷擊電磁脈沖干擾（LEMP）：防止雷電磁場(chǎng)干擾的最好方法是在建筑物的LPZ0區(qū)與LPZ1區(qū)之間設(shè)置一個(gè)金屬屏蔽接地籠。在現(xiàn)代仿古建筑可利用建筑內(nèi)的鋼筋做成法拉第籠式接閃網(wǎng)，對(duì)磚木結(jié)構(gòu)的古建筑可以利用防直擊雷的接閃器、引下線和接地體做成法拉第籠，接閃網(wǎng)、引下線間距應(yīng)盡可能設(shè)置的密一些。經(jīng)屏蔽后，絕大部分的LEMP被衰減，但對(duì)特別重要的設(shè)備，還可以放置在作為后續(xù)防雷區(qū)的屏蔽室內(nèi)，以確保設(shè)備的安全。

5 結(jié)束語

綜上所述，雷電活動(dòng)高發(fā)、雷電災(zāi)害頻繁、雷擊造成人員傷亡、嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，這些現(xiàn)實(shí)充分說明：保障人民生命財(cái)產(chǎn)安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展安全和社會(huì)公共安全，迫切需要依靠科技進(jìn)步，在文化旅游古鎮(zhèn)區(qū)建筑的雷電災(zāi)害防護(hù)方面上完善項(xiàng)目的防雷系統(tǒng)，達(dá)到全面、科學(xué)地防御雷電災(zāi)害的目的。

參考文獻(xiàn)

[1] 尚杰，于暉.現(xiàn)代條件下的古建筑防雷[J].氣象科技，2007，35（s1）： 57-62.

[2] 王永維，羅苓隆，吳體，等.優(yōu)秀歷史建筑保護(hù)的基本原則[J].四川建筑科學(xué)研究，2010，36（3）：1-4.