智能防雷與接地
——古建筑防雷與防火設(shè)計

王海洋 古風(fēng)今韻建筑集團有限公司

1 前言

我國古代建筑的結(jié)構(gòu)及造型具有獨特的建筑工藝，是中華民族幾千年以來民族智慧的結(jié)晶，具有不可估量的價值[1]。然而，在幾千年發(fā)展中，有不少古建筑遭受到雷電的攻擊，并且還會遭受到火災(zāi)的毀滅。如，在我國明朝時期，就有故宮前朝的大殿經(jīng)過三次的雷電攻擊的現(xiàn)象發(fā)生，經(jīng)過漫長時間的維修，才呈現(xiàn)出如今的模樣。雷電災(zāi)害和火災(zāi)是破壞我國古建筑工程的主要災(zāi)害，我國部分古建筑在遭受雷電的攻擊后，不少木質(zhì)的建筑物起火，造成了更大面積的損害[2]?，F(xiàn)階段我國古建筑防雷防火設(shè)計基礎(chǔ)較為薄弱，還需要相關(guān)技術(shù)人員的不斷努力，提高防火防雷設(shè)計水平，從而更好地保護我國古建筑資源。

2 我國古建筑防雷設(shè)計的發(fā)展現(xiàn)狀

國家相關(guān)部門提出《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》，要求現(xiàn)階段我國古建筑防雷技術(shù)要嚴格根據(jù)該規(guī)范中的第二類防雷技術(shù)進行合理的實施，通過制定法律規(guī)范，對我國古建筑防雷方面提出了具體有效的技術(shù)措施[3]。

我國相關(guān)部門在近年來發(fā)布了相關(guān)的《古建筑防雷工程技術(shù)規(guī)范》內(nèi)容，但由于部分原因，這項規(guī)范內(nèi)容并沒有在我國古建筑防雷范圍內(nèi)進行合理地運用實施?，F(xiàn)階段這項規(guī)范內(nèi)容的提出，并沒有很好地應(yīng)用到我國古建筑防雷技術(shù)當(dāng)中來，這項管理制度的應(yīng)用推廣并不到位，導(dǎo)致我國部分古建筑中的防雷技術(shù)同國家提出的規(guī)范要求并不相同。

隨著我國社會科技水平的不斷提升，在古建筑內(nèi)也引用了大量的現(xiàn)代科技產(chǎn)品,例如：為了方便人們現(xiàn)代生活，在古建筑內(nèi)放置了相關(guān)現(xiàn)代的電源插座等，并且相關(guān)技術(shù)人員為保護古建筑資源，也對古建筑內(nèi)部進行了現(xiàn)代科技的保護措施，安裝了相關(guān)的防火智能系統(tǒng)、防雷智能系統(tǒng)等，以便于及時發(fā)現(xiàn)問題。但是，這也極大程度上增加了遭受雷電的概率，破壞了古建筑本身的安全性，使其不斷存在安全隱患。

現(xiàn)階段我國目前的“三防”系統(tǒng)（防火系統(tǒng)、放電系統(tǒng)、安保系統(tǒng)）在實施建設(shè)方面還存在問題，三者不能共同進行實施，單就防雷系統(tǒng)來說，相關(guān)技術(shù)人員設(shè)計出的預(yù)防方案不能涵蓋其他兩項系統(tǒng)，也就是說現(xiàn)階段我國并沒有很好的技術(shù)方法對三種系統(tǒng)進行同時的方案解決，關(guān)于這個問題還需要我國相關(guān)的技術(shù)人員不斷進行技術(shù)探索，最大程度上提高我國三種防范措施。

現(xiàn)階段我國正在實施中的部分雷電預(yù)防方案和評估標(biāo)準(zhǔn)都沒有得到有效地落實，并且在方案設(shè)計的過程中，預(yù)防方案和評估標(biāo)準(zhǔn)不在同一個起點上，對方案設(shè)計并沒有起到任何有效性的幫助，從而進一步提高了對古建筑防雷技術(shù)的難度系數(shù)。

3 我國古代建筑中自身具有的防雷技術(shù)

破壞我國古建筑資源中的雷電災(zāi)害屬于自然災(zāi)害其中的一種，它具有很強的破壞力，使我國古建筑資源在極大程度上遭受了破損。并且由于雷電災(zāi)害的襲擊，還會伴隨著其他各種災(zāi)害的發(fā)生，例如：火災(zāi)事故、爆炸事故等，現(xiàn)階段對我國古建筑的防雷設(shè)計水平的要求進一步提高。我國現(xiàn)階段主要存在的古建筑的頂部大多是硬山、懸山、歇山、廡殿、攢尖頂?shù)刃问剑⑶以诠沤ㄖ捻敳孔罴獾奈恢靡苍O(shè)有吻獸及寶頂，古建筑在設(shè)計上，對頂部的脊道上有各種象征意義的圖案。但這些圖案的存在并不是只是為了裝飾，經(jīng)過相關(guān)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在古建筑中圖案的設(shè)計位置上，都是最容易遭受雷電災(zāi)害的部位，可見，我國古代早就有相關(guān)的避免雷電攻擊的安全性措施。我國古代的建筑物，在寶頂?shù)南旅婢蜁ㄔO(shè)一個雷公柱子，這根柱子的材質(zhì)是由木頭做成，但這根雷公柱遭受雷電的概率要比屋頂上圖案遭受雷電的概率要小得多。經(jīng)過科技的不斷發(fā)展，人們對自然界的了解進一步加深，從而了解到，雷電災(zāi)害在攻擊建筑物的時候，將整體的雷電中心都放在了古代建筑物上面，在屋頂?shù)募沟郎系膱D案很多都呈現(xiàn)尖凸的狀態(tài)，在雷電攻擊時，會使其產(chǎn)生變化，形成威力巨大的雷電攻擊。但我國古建筑通過屋頂?shù)募沟郎系难b飾“吸收”了雷電，從而達到古代建筑不被雷電攻擊的效果，極大程度上巧妙地避開了雷電的攻擊性，可見我國古代早就有了相關(guān)防火防雷設(shè)計。

4 我國古建筑防雷與防火設(shè)計

經(jīng)過上述材料分析發(fā)現(xiàn)，我國古代在設(shè)計建筑物結(jié)構(gòu)時，自身就具有防雷電的作用，它的屋頂脊部的裝飾物可以很好地起到在面對雷電攻擊時的一個保護作用，但經(jīng)過現(xiàn)階段的各種設(shè)計研究發(fā)現(xiàn)，古代的防雷電設(shè)計并不完善，其中還存在著很多并不合理的設(shè)計思路，還可以在原有的基礎(chǔ)上繼續(xù)進行下一步的研究，使整體的古建筑防雷設(shè)計水平可以進一步的發(fā)展。

4.1 提高我國古建筑中設(shè)計評估水平

在對我國古建筑進行相關(guān)的雷電防護設(shè)計方案建設(shè)時，要先對古建筑的整體結(jié)構(gòu)地形進行相關(guān)方面的專業(yè)考察，相關(guān)人員要及時對古建筑的具體情況進行了解，例如：嚴格觀察古建筑的建設(shè)結(jié)構(gòu)、建設(shè)種類、建設(shè)年份等；了解古建筑的屋頂結(jié)構(gòu)、屋頂?shù)亩盖统潭?；對古建筑周邊的地形進行仔細考察；最重要的是不要忘記對古建筑所在地區(qū)的氣候、風(fēng)速、地理特征的考察；并且針對古建筑下的管道設(shè)施、下水情況進行分析設(shè)計，從整體上對古建筑的整體結(jié)構(gòu)進行有效的安全程度測評，最大限度幫助提高我國古建筑的防雷電設(shè)計水平。

4.2 古建筑中防雷電直擊的設(shè)計

4.2.1 接閃器的設(shè)計

在對古建筑進行接閃器設(shè)計方面，相關(guān)設(shè)計人員要堅持不改變古建筑原本的結(jié)構(gòu)和形狀，最大限度設(shè)計接閃器的安裝區(qū)域，并且最好將接閃器安裝在古建筑的外部，不破壞內(nèi)部原有的建筑結(jié)構(gòu)。同時，我國部分古建筑本身并不支持安裝接閃器，比如我國古代的一些村落的建設(shè)，整體屋面都是由瓦片構(gòu)成，接閃器并不能完整的安裝到上面，這種類型的古建筑就需要設(shè)計其他的防雷電裝置，例如可以在合適的區(qū)域設(shè)立接閃桿，從而達到不破壞古建筑又能很好的防雷電的效果。其中，接閃桿的安裝也是隨機而定的，例如在粗大的古老樹木上進行安裝時，就要根據(jù)實際情況，讓古樹同古建筑之間存在一定的距離，同時也要注意將接閃器放置到樹木頂端部位，在保護古建筑的同時，也要保護好古樹。

還有的古建筑，在以往的設(shè)計過程中，接閃器和接閃桿都不能很好的在其身上進行安裝，就需要及時更新設(shè)計方案，將接閃帶和接閃短桿相結(jié)合，在安裝在屋頂上，在保護古建筑的同時，也要注意古建筑的視覺美觀感，在進行操作前，要嚴格計算兩者之間的距離，并減少在古建筑上的防雷電裝備的安裝。

4.2.2 防雷引下線的設(shè)計

防雷電中的引下線的主要構(gòu)成材質(zhì)、類型和使用量的多少都會直接給雷電帶來影響，極大程度上使雷電形成分流的效果。引下線的數(shù)量多，那在引下線上的電流就弱，從而產(chǎn)生的雷電災(zāi)害危險就較小，要在合理范圍內(nèi)，在設(shè)計方案中要提高引下線的數(shù)量。我國古建筑中的戶外墻體可以安裝引下線，但部分古建筑并不支持設(shè)立引下線，就需要結(jié)合具體的情況進行分析，找出合適的設(shè)計方案，從而更好的保護古建筑。

4.2.3 古建筑中的防雷電接地設(shè)計

我國現(xiàn)階段的有放射型和環(huán)形的接地設(shè)計模式。在我國古建筑戶外允許的情況下，可以使用環(huán)形的接地設(shè)計；如果我國古建筑戶外情況不能允許，就可以使用第一種放射型的接地設(shè)計方案，要根據(jù)不同的實際情況采取不同的設(shè)計方案。另外，我國古建筑的接地設(shè)計方案中不可以損壞相關(guān)的古建筑設(shè)施、周邊環(huán)境、所在區(qū)域的排水等，相關(guān)建設(shè)人員要嚴格按照接地設(shè)計方案進行施工。

4.2.4 防止閃電電涌侵入的設(shè)計

我國古建筑資源較為寶貴，在對古建筑防雷防火方面的保護時，要注意各種現(xiàn)代的安全系統(tǒng)對古建筑的影響?，F(xiàn)代的保護系統(tǒng)會導(dǎo)致將閃電電涌帶入到古建筑內(nèi)，現(xiàn)階段相關(guān)設(shè)計人員要設(shè)計出從根本上避免對古建筑工程產(chǎn)生危害的方案。對于我國珍貴的古建筑來說，將現(xiàn)代化的保護系統(tǒng)放進古建筑中是十分必要的，就可以適當(dāng)?shù)脑诜桨钢性O(shè)計采用埋地敷設(shè)的方式，將電纜線的外套同對應(yīng)的防雷電裝置進行結(jié)合，以此來達到很好的保護效果。我國現(xiàn)階段對古建筑的防雷設(shè)計工作正處于發(fā)展階段，在古建筑內(nèi)部設(shè)置的一系列安全系統(tǒng)裝置已經(jīng)是非常廣泛化的，但其中缺乏對各個防護系統(tǒng)之間很好的聯(lián)系，不能完整的將整體系統(tǒng)進行統(tǒng)一的設(shè)計，同時也缺乏具體防止閃電電涌進入的具體有效的設(shè)計方案。

4.2.5 在古建筑防雷中加大安全隔離的設(shè)計

我國古代建筑的防雷電設(shè)計思路不同于我國現(xiàn)階段的防雷電設(shè)計思路，古代的設(shè)計思路是用木質(zhì)的材料進行防雷電工程的設(shè)計建造，打造出的防雷電工程內(nèi)所有的設(shè)施都是沒有經(jīng)過電磁屏蔽的。在電流經(jīng)過部分設(shè)備時，就會有阻抗壓降發(fā)生，沒有任何屏蔽的阻擋，使部分裝置系統(tǒng)受壓降的影響要大于我國現(xiàn)代運用的混凝土建筑。在雷電攻擊時，要將雷電分出支流，并流到其他導(dǎo)體上，并同設(shè)備進行安全距離的相連。

此外，當(dāng)下我國古建筑中防火防雷在設(shè)計方面缺少全面整體的設(shè)計理念和設(shè)計技術(shù)，不能將安全防護和防火防雷更好的結(jié)合在一起，需要相關(guān)設(shè)計人員加大這方面的設(shè)計思路，使我國古建筑防雷防火設(shè)計更加系統(tǒng)化、專業(yè)化。換言之，現(xiàn)階段相關(guān)設(shè)計人員不僅需要對古建筑中接閃方式、引下線和接地進行合理設(shè)計，還要從多角度上分析古建筑防護中電力安全和火源安全的設(shè)計，從整體上考慮到古建筑的安全性，并根據(jù)專業(yè)的設(shè)計思維設(shè)計出科學(xué)的防雷防火方案，以不斷提高我國古建筑防雷設(shè)計水平。

4.3 古建筑中的防火設(shè)計

我國古建筑發(fā)生火災(zāi)的原因一部分是由于建筑內(nèi)安全體系統(tǒng)發(fā)生電力故障而產(chǎn)生火災(zāi)，或者是相關(guān)管理人員沒有正確使用火源，還有一部分原因是在古建筑維修的過程中，沒有利用專業(yè)的手段進行修理，不注重安全問題?，F(xiàn)階段我國的雷電攻擊引起火災(zāi)的概率并不是很高，但還要積極提高我國古建筑中的防雷電設(shè)計，在設(shè)計過程中，要規(guī)范電氣系統(tǒng)，根據(jù)實際情況進行設(shè)計調(diào)整和改進，極大程度上降低我國古建筑的火災(zāi)發(fā)生率。

5 結(jié)束語

綜上所述，近年來，國家為更好地保護古建筑資源，從而統(tǒng)一的對古建筑實行了安防措施、防火措施、防雷措施“三防”工程。然而，據(jù)了解，目前我國相關(guān)的防雷設(shè)計人員對雷電的發(fā)展認知較淺，不能制定出專業(yè)性的設(shè)計方案來進行古建筑的防護工作。因此，國家相關(guān)部門今后要重視培訓(xùn)設(shè)計人員在防雷設(shè)計方面的知識，不斷加大設(shè)計研究力度，在最大程度上提高我國古建筑工程的防雷防火技術(shù)和對雷電風(fēng)險的評估水平，從而更好地保護我國古建筑。