浅析古建筑物防雷理论及措施

2016-04-14罗锦波梁艺鹏

地球 2016年2期

关键词：正脊避雷针接地装置

■罗锦波梁艺鹏

（1广东佛山市防雷工程有限公司广东佛山528000；2广东佛山市防雷设施检测所广东佛山528000）

浅析古建筑物防雷理论及措施

■罗锦波1梁艺鹏2

（1广东佛山市防雷工程有限公司广东佛山528000；2广东佛山市防雷设施检测所广东佛山528000）

本文通过论述古代建筑的防雷现状及工作存在的问题，对当前古代建筑防雷措施进行了分析研究。

古建筑防雷防雷检测防雷工程

雷电灾害是文物古建筑遭受破坏的主要自然灾害，雷击除直接击毁古代建筑物构件外，还因为中国传统古建筑物大多为木结构，雷击将直接导致古建筑物起火，这将使古建筑大面积遭受损毁。据了解，目前大部分古建筑物未得到有效的防雷保护或防雷装置设施不完善，亟待在全社会加强古建筑物的防雷保护意识，使珍贵的古代建筑遗存免遭雷击毁坏。所以建立和完善古建筑物的防雷击措施迫在眉睫。

1　古建筑易遭雷击的原因和规律

（1）古建筑易遭雷击的原因。一般雷击类型可分为直击雷、感应雷、雷电波侵入和球雷四种。对古建筑危害较大的主要是直击雷和球雷。而要产生雷击，首先必须有足够的电量积累，达到一定的强度，击穿绝缘空气，形成电流通道；其次要有突出的物体造成其周围电场突变，感应出异号电荷。古建筑多为木结构，木材经过千百年变得十分干燥，在雨天潮湿，电阻率变小，并且内部年久积满灰尘，易积蓄净电，带有电荷容易引来雷电流。还有很多古建筑建于高山上，本身地势较高，且位置突出，更容易遭受雷击；同时有些古建筑内高大树木较多，也容易引雷殃及古建筑。

（2）古建筑的雷击规律。雷击规律的影响因素。大量雷害事故统计资料和试验研究证明，雷击的地点和建筑物遭受雷击的部位是有一定规律的，这些规律称为雷击规律。地面上建筑物的性质、形状，以及建筑物的结构、内部设备情况对雷击的选择都会产生影响。当雷电先驱发展到离地面不远的空中时，地面上的电场不断增强，在高大建筑物的尖顶和边缘上场强最大，构成雷电发展的良好条件。雷电先驱就自然被吸引到这些地方，因此高大建筑物就容易遭雷击。

2　古建筑物防雷现状和存在的缺陷分析

（1）绝大多数古建筑物均未安防雷装置。由于人类最初是把雷电和鬼神相联系的，对雷电的危害和防御缺乏科学的认识，因此直到1753年富兰克林发明了避雷针，人类才开始从迷信转为科学防雷。而我国到1982年11月19日“中华人民共和国文物保护发”颁布后，全国大多省、市才根据古建筑物的重要性陆续补安防雷装置。

（2）部分通过修建、改建、扩建的古建筑物以及较高的宝塔型建筑物多数安装了防雷装置。但实际检测发现，这些古建筑物虽补做了防雷装置，仍存在不少缺陷，如：接闪器大多采用“苏式”长针，易受雷击部位未在保护范围内、防雷引下线少、独立垂直接地体数量少、接地装置位置不适宜、无均压措施、无防侧击雷措施、室内外的电气管线路及设备与防雷系统的安全距离不够等。另外古建筑物通过改建、扩建后室内增设了许多现代设备和管线路，防雷对象发生了变化，由原来单一的建筑物防雷变为除建筑物之外的设备和游客的防雷，然而这些传统的保护建筑物的防雷设施却没有扩充。

3　古建筑物的防雷措施

（1）为保持古建筑物原貌和艺术特点，接闪器宜采用避雷带与短避雷针（30～50cm）的组合形式，宜在敷有引下线屋角的避雷带上焊接30～50cm左右的短避雷针，以便有效接闪泄流人地。根据雷击规律，避雷带应沿建筑物屋面的正脊、吻兽、屋顶檐部、斜脊、垂兽和高出建筑物的烟囱等易受雷击的部位敷设。为减小雷电流产生的电动力危害，在敷设避雷带时应尽量避免直、锐角弯曲，应采用圆弧形弯曲，其引下弯曲的弦长应大于对应弧长的十分之一。

（2）避雷带应沿古建筑物屋脊的轮廓弯曲，避雷带应高出正脊、斜脊、屋檐瓦当的高度，以及其上的吻兽、法轮宝顶和斜脊下端的垂兽等20cm。避雷带外侧的保护范围，应按滚球法计算，当脊或檐不在保护范围时，应增加避雷带的高度。避雷带应设计成古建筑物屋面的轮廓线，须精选优质耐用材料，精细加工，安装工艺要求精良，市防雷设施与古建筑物融为一体。安装避雷带的支持架间距不大于1m，支持架用U型卡固定在脊瓦、筒瓦和瓦当上。

（3）攒尖顶的亭、塔、殿等古建筑物的宝顶处，以及大型古建筑正脊上的吻兽、正脊中间较突出的尖塔、法轮宝顶处可安装短避雷针，原则上应安装在顶端中心位置，不破坏古建筑物的对称平衡原貌。沿斜脊和四檐安装避雷带，避雷带的外口沿檐角走向安装短避雷针。金属宝顶其外部金属层厚度大于4mm时，可做接闪器，但必须与避雷带连接。

（4）古建筑物接地装置的布设应根据其用途、性质、地理环境和人员多少等情况来选择结构方式和位置。对重要的游客集中的古建筑物内部应做均压措施。对宽度较窄的古建筑物可采用水平周圈式接地装置，并注意接地装置与地下管线的安全距离。若达不到规范要求的一律连接成一体，构成均压接地网。这样可以使接地网界面以内的电场分布比较均匀，可以减小跨步电压对人员的危害，也可以减小室内在被雷击时由于地面电位梯度大易产生高压反击危害。

（5）古长城防直击雷的重点是城楼和敌楼，保护对象是古建筑物和游人，敌楼防直击雷可采用周圈安装避雷带，四角安装短避雷针，避雷针除保护古建外，在楼外人体高度平面上（2m），保护范围应大于30m。雕塑精美的石质牌楼，不易在其上安装避雷带，可在两侧安装避雷针。

（6）防侧击的措施。古建筑物防侧击雷，要根据所在地地理位置来决定。对于周围空旷，或建在山区的古建筑物应根据实际情况确定，确实需要的可以每隔6m沿建筑物四周设置圈式防雷均压带，并使均压带和建筑物四周的所有金属物均与防雷接地可靠连接。防球雷的最好措施是安装金属屏蔽网并可靠接地，最低要求是把建筑物的所有门窗都装上玻璃，使其没有孔洞，以防球雷沿孔洞钻进室内。此外，还应注意附近高大树木引来的球雷，要考虑树木与建筑物的安全距离。