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。古建筑直擊擊雷防護裝裝置的形式式接閃器古建筑防雷雷工程設計計和施工中中，須遵守守不改變文文物原狀的的文物保護護原則。選選擇使用接接閃器的顏顏色應與古古建筑物相相應位置的的顏色協調調一致。既既要做到保保證其防雷雷效果，也也要做到不不影響古建建筑的外觀觀與其周圍圍環境協調調一致；并并盡可能做做到避免對對古建筑造造成破壞。。選用避雷帶帶作為其接接閃器時，，宜使用銅銅質材料，，而不使用用熱鍍鋅鋼鋼材。在古建筑物物上敷設避避雷帶，其其支持卡子子不能靠在在古建筑上上打孔來固固定，這會會破壞古建建筑，可以以采用U型（抱箍式式）固定件件、固定螺螺絲與瓦面面之間應加加橡膠墊進進行保護[5]，接閃導線線的固定支支件的高度度不宜小于于150mm，可選用25mm××4mm的熱鍍鋅鋼鋼。攢尖頂古建建筑物接閃閃器的敷設設古建筑直擊擊雷防護裝裝置的形式式引下線古建筑物引引下線敷設設時，應避避開建筑物物的正面，，盡量在建建筑物的側側面、后面面等不經常常被人注意意到的地方方敷設；并并做到分段段固定，并并以最短路路徑敷設到到接地體，，敷設應平平正順直、、無急彎。。引下線可選選熱鍍鋅鋼鋼材或銅材材。木立柱柱引下時，，采用環環形抱箍固固定。古建筑直擊擊雷防護裝裝置的形式式接地裝置接地裝置的的材料選擇擇和現代建建筑物類似似，采用熱熱鍍鋅角鋼鋼和扁鋼敷敷設就行。。古建筑接接地裝置的的形式，要要充分考慮慮古建周圍圍場地、環環境施工時時受局限的的情況，應應本著為節節約經費和和有利于防防止跨步電電壓危害的的原則。采用A型接地裝置置（見圖3A型）。反之之，在土壤壤電阻率較較高和古建建筑周圍較較空曠且便便于施工時時，可采用用B型接地裝置置（見圖3B型）。敷設時還需需注意接地地裝置與地地下管線路路的安全距距離。注意意在進行接接地施工時時應避免掘掘到地宮或或其他文物物，在挖掘掘之前要進進行仔細勘勘測。接地地裝置開挖挖時，需對對地面所敷敷設的古磚磚、石做好好方位標記記和編號，，回填時，，將其恢復復原貌。古建筑物防防側擊雷、、球雷措施施古建筑物防防側擊雷，，要根據古古建的地理理位置和其其遭雷歷史史來決定。。一般情況況下，位于于城市里的的古建筑物物一般不需需要設防側側擊雷；對對建在海拔拔較高的山山體、水體體附近的且且較為孤立立高大的古古建筑物（（如古塔）），可以每每隔6m沿古建四周周外伸的脊脊檐設置環環形避雷帶帶，并使環環形避雷帶帶和古建四四周的金屬屬窗等與防防雷引下線線可靠連接接。而防球球雷的最好好措施是對對古建上的的開放式門門、窗安裝裝金屬屏蔽蔽網并可靠靠接地，但但古建有時時是很難做做到的。比比較適宜的的方法是把把古建的所所有窗都裝裝上玻璃，，并應注意意在雷雨天天緊閉門窗窗，以防球球雷的進入入室內。古樹的防雷雷技術措施施被列為國家家級文物保保護單位的的名貴古樹樹，也是防防雷的保護護對象之一一。一般情情況下，古古樹的防雷雷往往在樹樹上做防雷雷裝置，即即在古樹樹樹冠的主要要干叉上裝裝設圓鋼制制成的避雷雷針，支持持其避雷針針的支承桿桿必須固定定在樹干上上，因為樹樹木要逐漸漸長粗，因因此支承桿桿的抱箍以以及固定引引下線的抱抱箍必須做做成能松緊緊的圓形卡卡箍，以便便不影響樹樹木的生長長；引下線線用絕緣軟軟銅線上端端與接閃器器電氣連接接、中間部部分彎曲布布設，并與與樹根附近近的環形（（B型）人工垂垂直接地極極連接。對古樹群或或者古建筑筑群可在古古樹群或者者古建筑群群的中央部部位設置不不影響古建建筑整體觀觀瞻的仿真真樹（仿真真樹太高就就和周圍環環境不協調調）形式的的避雷針，，使周邊古古樹或者古古建筑群在在其保護范范圍內古建筑群可可在古樹群群或者古建建筑群的中中央部位設設置不影響響古建筑整整體觀瞻的的仿真樹（（仿真樹太太高就和周周圍環境不不協調）形形式的避雷雷針，使周周邊古樹或或者古建筑筑群在其保保護范圍內內仿真樹防雷雷設施古樹的防雷雷技術措施施通過實踐，，我們認為為，對于古古建筑群、、古樹群或或無法在其其上敷設避避雷帶或架架立避雷針針，且其自自身高度低低于20米時，使用用常規避雷雷針難于將將被保護的的古建筑群群落、古樹樹群置于保保護范圍內內，可采用用仿真樹樹樹頂安裝具具有提前放放電功能的的避雷針，，以達到不不增加接閃閃桿高度而而擴大保護護范圍的目目的。用這這種方式保保護古建筑筑既不影響響其原貌也也與周圍環環境協調一一致。防雷電波侵侵入和雷擊擊電磁脈沖沖的措施當古建筑內內安裝有低低壓電氣系系統和（或或）電子系系統時，古古建筑內有有大型金屬屬構件或存存有體積較較大的金屬屬物體時，，應有防雷雷電波侵入入和雷擊電電磁脈沖（（LEMP）的技術措措施。如采采取等電位位連接措施施和在低壓壓電氣系統統及電子系系統中安裝裝電涌保護護器（SPD）等。防LEMP的主要技術措施施為：等電位連連接、屏蔽、綜綜合布線和安裝裝SPD。防雷電波侵入和和雷擊電磁脈沖沖的措施（1）等電位連接要要求古建筑上和其內內有金屬物體，，如金屬寶頂、、寶盒、錫被、、銅被等金屬物物，要和防雷裝裝置作等電位連連接。同時還需需考慮到古建筑筑檐下的防鳥鐵鐵絲網（主要是是指引下線均與與防鳥鐵絲網連連成一體，構成成一個等電位體體）、所有金屬屬管線的屏蔽層層、設備金屬外外殼等設施的等等電位連接。控制機房（如監監控、消防）的的等電位連接，，應根據電子系系統的工作頻率率分別采用星形形（S型）結構或網形形（M型）結構。（2）屏蔽要求對于進入古建筑筑的供電線路、、電話線等不宜宜架空引入。當當其架空引入時時，應在進入古古建筑前用埋地地電纜或穿金屬屬管屏蔽埋地引引入，并在進入入古建筑物時與與古建筑的防雷雷裝置相連。（3）綜合布線要求求建筑物內傳輸網網絡的綜合布線線施工應符合現現行國家標準《綜合布線系統工工程驗收規范》GB50312-2007的要求。需統一一考慮其走向和和相互間的距離離，使各種室內內布線合理。最最低的要求是，，將這些系統穿穿金屬管或采用用有金屬外皮的的電纜，并可靠靠接地。防雷電波侵入和和雷擊電磁脈沖沖的措施防雷電波侵入和和雷擊電磁脈沖沖的措施（4）安裝電涌保護護器的要求古建內不應隨便便引入架空電力力線、通訊線纜纜；如果架空引引入時，必須在在進戶處加裝適適配的低壓避雷雷器。對所安裝防雷設設施的要求：盡可能采取既安安全又隱蔽的施施工工藝技術，，以不影響古建建的建筑藝術風風格和觀瞻為原原則。綜述（1）從古建筑物的的整體風貌，到到大量的珍貴木木刻、磚雕、繪繪畫等藝術品，，許多都是無價價之寶，是世界界人類文化珍貴貴遺產，多屬于于國家重點文物物保護單位。因因此，古建筑物物防雷，須首先先對古建筑物有有全面了解，對對它的雷擊歷史史、結構特性、、自然環境、地地質地理、建筑筑物內的電器設設備、金屬器物物等等做出全面面分析，統籌規規劃古建筑的防防雷工程設計和和施工。（2）古建筑是不可可再生的資源，，一旦由于保護護不當，造成不不應有的破壞，，責任重大。因因此，古建筑防防雷工程的設計計要遵循以保留留古建筑原狀為為準則，堅持古古建筑保護與環環境保護并重，，遺產