古建筑防雷工程設計與施工技術郭紅晨河南省防雷中心2012年手機號建筑防雷工程設計與施工技術探討

我國是一個歷史悠久文明古國，在這幾千年璀璨的歷史長河中，我們的祖先為我們留下為數眾多、造型各異的古建筑。這些古建筑種類繁多，結構獨特，是古代工程技術、建筑藝術與工藝和人類創造智慧的結晶，是前人認識社會、創造居住環境的重要體現和歷史見證，是不可再生的，任何損壞和破壞都將無法彌補。

雷電是古建文物遭受自然災害破壞的主要原因之一。除造成直接損毀外，因我國傳統古建筑多為木結構，雷擊還易導致古建筑起火造成大面積損失。中國古建筑種類繁多、造型各異、結構獨特，因此防雷設計和施工須根據其特點進行，使安裝的防雷設施既安全可靠、又美觀隱蔽。讓古建筑物獲取最大的美觀和最可靠的安全保障。本文根據所接觸過的古建筑物防雷工程設計和施工及從事防雷工程多年的實踐經驗，就古建筑物防雷設計和施工技術措施，淺談一些經驗體會與大家共同探討研究一、我國古建筑物的特點我國古建筑以木材、磚瓦為主要建筑材料，以木構架結構為主要的結構方式，木結構作為建筑物的基本骨架，起到支撐屋面、承重和維持結構等作用，其中粗大的木材作為建筑物的梁、柱等，邊材作為建筑物的門窗等物。磚石作為建筑物的墻體，起來承重、分隔的作用，同時磚石也可鋪作地板，埋設成為建筑物周邊的基臺。其平面布局以“間”為單座建筑單位，再以單座建筑組成庭院，進而組成各種形式的建筑群落。古建筑平面呈圓形、正方形、十字形等幾何形狀。屋頂造型各異、種類繁多，主要有廡殿、歇山、懸山、硬山、攢尖、卷棚等形式。屋頂中直線和曲線組合，形成向上翹的飛檐，不但擴大了采光面、有利于雪、雨水排泄，而且增添了建筑物的美感。我國古建筑在進行設計時都十分注意周圍的山川形勢、地理特點、氣候條件、水體、林木植被等，務使建筑布局、形式、色調等跟周圍的環境相適應，而相互融合為一體。二、古建筑物易遭受雷擊的原因分析古建筑物遭受雷擊的外部因素分析

1、古建筑物多數建在地勢較高的山上，或建在山腳邊或者水體附近，是不同導電土壤相接、土壤電阻發生畸變的地方，易遭雷電侵襲。

2、現代化元素的引入增加了古建筑物遭雷擊的幾率。二、古建筑物易遭受雷擊的原因分析古建筑物易遭受雷擊的原因分析古建筑遭受雷擊的內部因素分析1、我國的古建筑絕大多數為磚木結構，這些也都是極易燃燒的材料。一旦遭受雷擊，極易引起木質構件燃燒。2、多數古建筑物大殿正脊中部埋設有用于辟邪金屬寶盒，有的建筑物屋頂內部還有錫背，銅質寶頂，還有的建筑物屋面有金屬鏈條作裝飾用。這些金屬物均沒有任何接地處理，而且通常都安置在建筑物的最頂端，這些金屬物都大大增加了建筑物遭受雷擊的概率。3、從結構上看，古代建筑多以坡屋頂為主，坡度較大，且大多有高翹的飛檐和高聳的屋頂且屋脊比較多。而這些高翹的飛檐，高聳的屋脊也正好為帶電云層放電創造條件。古建筑物防雷現狀分析有相當一部分古建筑缺少有效的防雷保護措施，或防雷措施不完善。國內尚無關于古建筑的防雷規范和標準，簡單地應用現代建筑防雷措施安裝在古建筑物上的防雷裝置，既影響了古建原有的藝術風貌，也降低了其防雷效果。古建筑防雷類別的劃分古建筑防雷類別的定性劃分參照國家現行《建筑物防雷設計規范》、《古建筑木結構維護與加固技術規范》，古建筑防雷類別應根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和后果，宜劃分為三個防雷類別。被聯合國教科文組織列入“世界文化遺產”目錄的和屬于國家級重點文物保護的古建筑；省、自治區和直轄市級重點文物保護單位的古建筑；市縣級文物保護的古建筑三類。當古建筑為園林式群體建筑時，應以其中最高類別來確定。古建筑防雷類別的劃分古建筑防雷類別的定量劃分計算古建物的年預計雷擊次數定量劃分對于園林式的古建群落，應以其占地面積換算成規則幾何圖形的面積來計算，其高度則以該古建群落中最高建筑（或者為古樹）的高度來確定。古建筑直直擊雷防防護裝置置的形式式接閃器古建筑防防雷工程程設計和和施工中中，須遵遵守不改改變文物物原狀的的文物保保護原則則。選擇擇使用接接閃器的的顏色應應與古建建筑物相相應位置置的顏色色協調一一致。既既要做到到保證其其防雷效效果，也也要做到到不影響響古建筑筑的外觀觀與其周周圍環境境協調一一致；并并盡可能能做到避避免對古古建筑造造成破壞壞。選用避雷雷帶作為為其接閃閃器時，，宜使用用銅質材材料，而而不使用用熱鍍鋅鋅鋼材。。在古建筑筑物上敷敷設避雷雷帶，其其支持卡卡子不能能靠在古古建筑上上打孔來來固定，，這會破破壞古建建筑，可可以采用用U型（抱箍箍式）固固定件、、固定螺螺絲與瓦瓦面之間間應加橡橡膠墊進進行保護護[5]，接閃導導線的固固定支件件的高度度不宜小小于150mm，可選用用25mm×4mm的熱鍍鋅鋅鋼。攢尖頂古古建筑物物接閃器器的敷設設古建筑直直擊雷防防護裝置置的形式式引下線古建筑物物引下線線敷設時時，應避避開建筑筑物的正正面，盡盡量在建建筑物的的側面、、后面等等不經常常被人注注意到的的地方敷敷設；并并做到分分段固定定，并以以最短路路徑敷設設到接地地體，敷敷設應平平正順直直、無急急彎。。引下線可可選熱鍍鍍鋅鋼材材或銅材材。木立立柱引下下時，，采用環環形抱箍箍固定。。古建筑直直擊雷防防護裝置置的形式式接地裝置置接地裝置置的材料料選擇和和現代建建筑物類類似，采采用熱鍍鍍鋅角鋼鋼和扁鋼鋼敷設就就行。古古建筑接接地裝置置的形式式，要充充分考慮慮古建周周圍場地地、環境境施工時時受局限限的情況況，應本本著為節節約經費費和有利利于防止止跨步電電壓危害害的原則則。采用A型接地裝裝置（見見圖3A型）。反反之，在在土壤電電阻率較較高和古古建筑周周圍較空空曠且便便于施工工時，可可采用B型接地裝裝置（見見圖3B型）。敷設時還還需注意意接地裝裝置與地地下管線線路的安安全距離離。注意意在進行行接地施施工時應應避免掘掘到地宮宮或其他他文物，，在挖掘掘之前要要進行仔仔細勘測測。接地地裝置開開挖時，，需對地地面所敷敷設的古古磚、石石做好方方位標記記和編號號，回填填時，將將其恢復復原貌。。古建筑物物防側擊擊雷、球球雷措施施古建筑物物防側擊擊雷，要要根據古古建的地地理位置置和其遭遭雷歷史史來決定定。一般般情況下下，位于于城市里里的古建建筑物一一般不需需要設防防側擊雷雷；對建建在海拔拔較高的的山體、、水體附附近的且且較為孤孤立高大大的古建建筑物（（如古塔塔），可可以每隔隔6m沿古建四四周外伸伸的脊檐檐設置環環形避雷雷帶，并并使環形形避雷帶帶和古建建四周的的金屬窗窗等與防防雷引下下線可靠靠連接。。而防球球雷的最最好措施施是對古古建上的的開放式式門、窗窗安裝金金屬屏蔽蔽網并可可靠接地地，但古古建有時時是很難難做到的的。比較較適宜的的方法是是把古建建的所有有窗都裝裝上玻璃璃，并應應注意在在雷雨天天緊閉門門窗，以以防球雷雷的進入入室內。。古樹的的防雷雷技術術措施施被列為為國家家級文文物保保護單單位的的名貴貴古樹樹，也也是防防雷的的保護護對象象之一一。一一般情情況下下，古古樹的的防雷雷往往往在樹樹上做做防雷雷裝置置，即即在古古樹樹樹冠的的主要要干叉叉上裝裝設圓圓鋼制制成的的避雷雷針，，支持持其避避雷針針的支支承桿桿必須須固定定在樹樹干上上，因因為樹樹木要要逐漸漸長粗粗，因因此支支承桿桿的抱抱箍以以及固固定引引下線線的抱抱箍必必須做做成能能松緊緊的圓圓形卡卡箍，，以便便不影影響樹樹木的的生長長；引引下線線用絕絕緣軟軟銅線線上端端與接接閃器器電氣氣連接接、中中間部部分彎彎曲布布設，，并與與樹根根附近近的環環形（（B型）人人工垂垂直接接地極極連接接。對古樹樹群或或者古古建筑筑群可可在古古樹群群或者者古建建筑群群的中中央部部位設設置不不影響響古建建筑整整體觀觀瞻的的仿真真樹（（仿真真樹太太高就就和周周圍環環境不不協調調）形形式的的避雷雷針，，使周周邊古古樹或或者古古建筑筑群在在其保保護范范圍內內古建筑筑群可可在古古樹群群或者者古建建筑群群的中中央部部位設設置不不影響響古建建筑整整體觀觀瞻的的仿真真樹（（仿真真樹太太高就就和周周圍環環境不不協調調）形形式的的避雷雷針，，使周周邊古古樹或或者古古建筑筑群在在其保保護范范圍內內仿真樹樹防雷雷設施施古樹的的防雷雷技術術措施施通過實實踐，，我們們認為為，對對于古古建筑筑群、、古樹樹群或或無法法在其其上敷敷設避避雷帶帶或架架立避避雷針針，且且其自自身高高度低低于20米時，，使用用常規規避雷雷針難難于將將被保保護的的古建建筑群群落、、古樹樹群置置于保保護范范圍內內，可可采用用仿真真樹樹樹頂安安裝具具有提提前放放電功功能的的避雷雷針，，以達達到不不增加加接閃閃桿高高度而而擴大大保護護范圍圍的目目的。。用這這種方方式保保護古古建筑筑既不不影響響其原原貌也也與周周圍環環境協協調一一致。。防雷電電波侵侵入和和雷擊擊電磁磁脈沖沖的措措施當古建建筑內內安裝裝有低低壓電電氣系系統和和（或或）電電子系系統時時，古古建筑筑內有有大型型金屬屬構件件或存存有體體積較較大的的金屬屬物體體時，，應有有防雷雷電波波侵入入和雷雷擊電電磁脈脈沖（（LEMP）的技技術措措施。。如采采取等等電位位連接接措施施和在在低壓壓電氣氣系統統及電電子系系統中中安裝裝電涌涌保護護器（（SPD）等。。防LEMP的主要要技術術措施施為：：等電電位連連接、、屏蔽蔽、綜綜合布布線和和安裝裝SPD。防雷電電波侵侵入和和雷擊擊電磁磁脈沖沖的措措施（1）等電電位連連接要要求古建筑筑上和和其內內有金金屬物物體，，如金金屬寶寶頂、、寶盒盒、錫錫被、、銅被被等金金屬物物，要要和防防雷裝裝置作作等電電位連連接。。同時時還需需考慮慮到古古建筑筑檐下下的防防鳥鐵鐵絲網網（主主要是是指引引下線線均與與防鳥鳥鐵絲絲網連連成一一體，，構成成一個個等電電位體體）、、所有有金屬屬管線線的屏屏蔽層層、設設備金金屬外外殼等等設施施的等等電位位連接接。控制機機房（（如監監控、、消防防）的的等電電位連連接，，應根根據電電子系系統的的工作作頻率率分別別采用用星形形（S型）結結構或或網形形（M型）結結構。。（2）屏蔽蔽要求求對于進進入古古建筑筑的供供電線線路、、電話話線等等不宜宜架空空引入入。當當其架架空引引入時時，應應在進進入古古建筑筑前用用埋地地電纜纜或穿穿金屬屬管屏屏蔽埋埋地引引入，，并在在進入入古建建筑物物時與與古建建筑的的防雷雷裝置置相連連。（3）綜合合布線線要求求建筑物物內傳傳輸網網絡的的綜合合布線線施工工應符符合現現行國國家標標準《綜合布布線系系統工工程驗驗收規規范》GB50312-2007的要求求。需需統一一考慮慮其走走向和和相互互間的的距離離，使使各種種室內內布線線合理理。最最低的的要求求是，，將這這些系系統穿穿金屬屬管或或采用用有金金屬外外皮的的電纜纜，并并可靠靠接地地。防雷電電波侵侵入和和雷擊擊電磁磁脈沖沖的措措施防雷電電波侵侵入和和雷擊擊電磁磁脈沖沖的措措施（4）安裝裝電涌涌保護護器的的要求求古建內內不應應隨便便引入入架空空電力力線、、通訊訊線纜纜；如如果架架空引引入時時，必必須在在進戶戶處加加裝適適配的的低壓壓避雷雷器。。對所安安裝防防雷設設施的的要求：：盡可能能采取取既安安全又又隱蔽蔽的施施工工工藝技技術，，以不不影響響古建建的建建筑藝藝術風風格和和觀瞻瞻為原原則。。綜述（1）從古古建筑筑物的的整體體風貌貌，到到大量量的珍珍貴木木刻、、磚雕雕、繪繪畫等等藝術術品，，許多多都是是無價價之寶寶，是是世界界人類類文化化珍貴貴遺產產，多多屬于于國家家重點點文物物保護護單位位。因因此，，古建建筑物物防雷雷，須須首先先對古古建筑筑物有有全面面了解解，對對它的的雷擊擊歷史史、結結構特特性、、自然然環境境、地地質地地理、、建筑筑物內內的電電器設設備、、金屬