古建筑防雷技术浅探

□赵静

前言

山西省的古建筑多数以木系结构为主，建筑的耐火等级较低、建筑密度结构较大，在建筑中缺少防火隔离层，建筑物内的可燃物较多，如发生火灾将发生严重的后果。同时，由于部分古建筑所处地理环境较为特殊，且年久失修，再加上没有设置防雷装置，一旦遭遇雷击极易引发火灾事故。因此，应加强古建筑防雷技术的应用，使国家级文物保护的古建筑更为安全。

一、古建筑防雷技术概述

我国的古建筑与多数历史文物一样，有着自身独有的历史价值。同时，古建筑有着不可再生、不可再建造的特点，一旦古建筑受到了破坏，将会对古建筑造成无法挽回的创伤。因此，山西省国家级文物保护的古建筑防雷应在保持古建筑艺术特点及古建筑原貌的基础上，对防雷技术进行改进，结合当代的先进技术，使防雷技术更加安全可靠、经济合理。同时，也应认真调查当地的环境，如气象、温度、雷雨季节、雷活动率等，将环境因素与国家级文物保护的古建筑的特点相结合，在兼顾古建筑原貌基础上，认真研究防雷技术在古建筑中的应用，选择最为合理的防雷布置方式[1]。

二、古建筑防雷设计原则

1.灾害安全性

国家级文物保护的古建筑防雷设计必须具有较高的安全性，在防雷技术应用中，应严格按照我国现行的防雷设计规范执行，落实国家文物保护的相关政策，保证古建筑的安全性，使防雷技术能够充分体现出其实际价值。因此，在古建筑防雷设计施工中，应选用优质的防雷设备材料，以优质的防雷材料及防雷技术有效保障古建筑的安全，使古建筑的防雷装置能切实发挥其作用。

2.技术先进性

古建筑的防雷是保护我国古建筑避免受到雷电灾害的重要工作，因此若想使古建筑的防雷效果明显提升，就需要采用先进的现代化科学技术，对原有的防雷技术不断改进。同时，也应加强防雷新术的研究与推广，并借鉴或引用国外较为先进的防雷技术，以多种现代化科技手段来保障国家级文物古建筑的安全。

3.经济合理性

古建筑的防雷技术在实际应用时，不仅要考虑到防雷技术的实用性，还要综合多种因素保障防雷技术应用的经济性，使防雷技术应用的造价成本得到有效控制。

4.持久性

古建筑应不断完善防雷工程建设，为古建筑的安全性提供有效保障。同时，在保障古建筑文物安全性的同时，应确保所设计安装的防雷装置工艺精湛、持久有效，确保古建筑中安装的防雷装置与建筑本体的协调一致。在古建筑防雷工程施工时，应选用质量更优、寿命更长的防雷材料，以保证防雷装置在古建筑中的持久性。

三、防雷装置

1.接闪器

接闪器主要安装在易受雷击位置，通常情况下会应用接闪带或短接闪杆，接闪器可以直接接受雷击，从而保护古建筑的安全。接闪带通常安装在古建筑的屋面，一般安装在古建筑屋面的吻兽、正脊、垂脊、檐角、屋檐等易受雷击的部位。为确保屋面接闪带安装的规范性、美观性，接闪带的安装应采用随弯就弯的施工工艺，将吻兽、垂兽、小兽等特殊部位都处于接闪带的保护范围内。对特殊形式的古建筑如亭、阁等古建筑，一般都有宝顶，如宝顶为金属宝顶可以直接利用宝顶作为接闪器[2]。

2.引下线

引下线的安装应选择在古建筑的侧、背立面等对古建筑景观影响较少或远离游人的部位，尽量避免在古建筑的正立面安装引下线（极特殊情况除外）。具体安装中，尽量选择在山墙、后檐墙或檐柱等人员较少地方，在布置时引下线需要顺直，引下线的安装注意周围（1米内）是否有电线和监控线，防止电磁感应对弱点设备的影响，安装中做好相应的防护措施。由于古建筑檐下到砍墙处多为斗栱和彩画，结构一般较为复杂，因此，引下线时如遇弯曲段，需要避免弯曲段形成锐角。同时，引下线尽量与木结构保持适当的安全距离，避免距离过近存在安全隐患。

3.接地装置

古建筑防雷接地装置的安装，如具备条件尽量择土壤电阻率较低的区域进行布设与安装，避开主要出入口，防止跨步电压的产生对人员的危害。但现实情况是，古建筑所处地理位置一般情况都较为特殊，个别接地装置的安装无法避开主要出入口时，需要考虑出入口接地装置布置的防跨步电压措施。

根据古建筑基础地质的特性，结合近十多年来防雷接地装置新技术的应用，防雷接地装置普遍采用电解离子接地极，其特性主要体现在：对古建筑基础部分影响较小，产品使用周期较长（30年以上），接地电阻值指标稳定性好，适合土壤电阻率较高的地区，符合古建筑修缮周期特性。

四、国家级文物保护的古建筑防雷技术的应用措施

1.案例概述

古中庙位于山西省高平市神农镇中庙村村中，该庙创建年代不详，元、明、清历代均有修葺，现存无梁殿为元代建筑，其余清代重修。坐北朝南，分为上下两院，建筑规模宏大，东西宽41米，南北长65.4米，占地面积2655平方米。是第六批全国重点文物保护单位。所在地区属于温带半干旱性季风气候，该地区的主要自然灾害有大风、冰雹、雷雨、暴雨等，其中暴雨及雷雨对古中庙的危害最大。古中庙周围的建设土壤以沙土为主，且建筑回填土较多，通过测量得出结果，土壤电阻率为460Ω·m，同年的平均雷暴日为30.3d/a。古中庙的建筑结构为砖木结构，周边的低矮建筑，层高不超过二层，因此通过计算，可以得出古中庙年预计受雷击次数为0.06次/a。

2.接闪引线设计

在古中庙防雷设计中，按照设计图的安装位置进行闪导线的安装敷设工作，并且实现闪导线的有效连接，连接点处采用放热熔焊接的施工工艺，连接处的金属接闪带采用焊接模具，将焊点接头完全焊接包裹其中，防止接头外漏[3]，影响连接点的美观性。使接闪带之间根据屋面情况，形成T字或十字型连接。在古中庙的防雷装置的安装中，使所有的闪导线高度保持一致，并按照古建筑屋面和外墙的形状进行相应的调整，确保屋面接闪带的整体外观平直美观。在建筑屋面的特殊部位，接闪导线需要根据建筑特点采用随弯就弯的施工工艺，使所安装的接闪导线与建筑形态和谐一致，更加利于古建筑防雷后的观赏效果和防雷安装的统一。

3.固定支架安装

古中庙利用固定支架安装保障了接闪器的牢固性。固定支架安装由卡箍、支撑杆及顶片组成。在古中庙防雷安装中，首先将卡片焊接在支撑杆的上端，在安装支架时，依据设计图纸及施工交底情况进行施工安装，所有支架之间的间距保持在规定范围内，使每一个支架之间的距离保持均等。支架的安装工作需要保持卡紧的状态，使支架能处于平、直状态，所有支架的尺寸是在对古中庙屋面瓦件尺寸进行测量后进行加工制作的。值得注意的是，固定支架安装与闪导线的焊接方式不同，支架的加工焊接采用氩弧焊接施工工艺。

4.引下线的安装

古中庙在引下线的安装，应按照设计图纸安装，每条引下线要安装断接卡和护套管，根据防雷设计规范，断接卡安装位置应在地上0.3米到1.8米之间，护套管应采用交联聚乙烯管，其管壁厚度大于3毫米，护套管的安装高度2.7米，断接卡将引下线分为上下两部分，上部分为引下线，下部分为接地母线，断接卡的主要功能是检测每条引下线接地电阻值的大小。古中庙的引下线保护管的安装，采用分上下段处理，通过断接卡接头使两节保护管保持一致，断接卡接头保障了引下线安装的稳定性。在古中庙防雷工程引下线安装中，利用了护套管避免了游客及管理人员接触到雷电流，防止了引下线出现受损的情况。在古中庙的防雷工程中，由于需要经过台阶才能进行入地操作，因此在台阶类似的位置进行缓坡加强型的镀锌钢槽的安装，避免了人们在路过时出现磕碰。

5.雷电峰值记录仪的安装

古中庙在防雷设计时，为了更好地掌握当地的雷电活动规律，对该地区的雷电活动进行实时记录，设计了雷电峰值记录仪，并在设计图上标示了其安装位置。在实际施工中，要求将雷电峰值记录仪按照图纸所标位置，安装在保护套的上方引下线上，防止雷电峰值记录仪受损，同时能够准确记录古中庙地区雷电详细活动状况，为今后该地区的防雷保护提供有力的数据支撑。

[1]姚东升、高超、刘通、胡旻、李晓磊《古建筑防雷设计的探讨》，《陕西气象》2019年第 4期，53～55页。

[2]虞悦、冯丹丹、包炳生《国家级文物保护的古建筑防雷技术探讨》，《科技通报》2019年第4期，189～193页。

[3]胡登峰、厉守生《古建筑防雷设计与防火》，《智能建筑》2018年第 4期，51～55页。