古建筑防雷工程设计与施工技术讲义

古建筑防雷工程设计与施工技术郭红晨河南省防雷中心2012年手机号建筑防雷工程设计与施工技术探讨

我国是一个历史悠久文明古国，在这几千年璀璨的历史长河中，我们的祖先为我们留下为数众多、造型各异的古建筑。这些古建筑种类繁多，结构独特，是古代工程技术、建筑艺术与工艺和人类创造智慧的结晶，是前人认识社会、创造居住环境的重要体现和历史见证，是不可再生的，任何损坏和破坏都将无法弥补。

雷电是古建文物遭受自然灾害破坏的主要原因之一。除造成直接损毁外，因我国传统古建筑多为木结构，雷击还易导致古建筑起火造成大面积损失。中国古建筑种类繁多、造型各异、结构独特，因此防雷设计和施工须根据其特点进行，使安装的防雷设施既安全可靠、又美观隐蔽。让古建筑物获取最大的美观和最可靠的安全保障。本文根据所接触过的古建筑物防雷工程设计和施工及从事防雷工程多年的实践经验，就古建筑物防雷设计和施工技术措施，浅谈一些经验体会与大家共同探讨研究一、我国古建筑物的特点我国古建筑以木材、砖瓦为主要建筑材料，以木构架结构为主要的结构方式，木结构作为建筑物的基本骨架，起到支撑屋面、承重和维持结构等作用，其中粗大的木材作为建筑物的梁、柱等，边材作为建筑物的门窗等物。砖石作为建筑物的墙体，起来承重、分隔的作用，同时砖石也可铺作地板，埋设成为建筑物周边的基台。其平面布局以“间”为单座建筑单位，再以单座建筑组成庭院，进而组成各种形式的建筑群落。古建筑平面呈圆形、正方形、十字形等几何形状。屋顶造型各异、种类繁多，主要有庑殿、歇山、悬山、硬山、攒尖、卷棚等形式。屋顶中直线和曲线组合，形成向上翘的飞檐，不但扩大了采光面、有利于雪、雨水排泄，而且增添了建筑物的美感。我国古建筑在进行设计时都十分注意周围的山川形势、地理特点、气候条件、水体、林木植被等，务使建筑布局、形式、色调等跟周围的环境相适应，而相互融合为一体。二、古建筑物易遭受雷击的原因分析古建筑物遭受雷击的外部因素分析

1、古建筑物多数建在地势较高的山上，或建在山脚边或者水体附近，是不同导电土壤相接、土壤电阻发生畸变的地方，易遭雷电侵袭。

2、现代化元素的引入增加了古建筑物遭雷击的几率。二、古建筑物易遭受雷击的原因分析古建筑物易遭受雷击的原因分析古建筑遭受雷击的内部因素分析1、我国的古建筑绝大多数为砖木结构，这些也都是极易燃烧的材料。一旦遭受雷击，极易引起木质构件燃烧。2、多数古建筑物大殿正脊中部埋设有用于辟邪金属宝盒，有的建筑物屋顶内部还有锡背，铜质宝顶，还有的建筑物屋面有金属链条作装饰用。这些金属物均没有任何接地处理，而且通常都安置在建筑物的最顶端，这些金属物都大大增加了建筑物遭受雷击的概率。3、从结构上看，古代建筑多以坡屋顶为主，坡度较大，且大多有高翘的飞檐和高耸的屋顶且屋脊比较多。而这些高翘的飞檐，高耸的屋脊也正好为带电云层放电创造条件。古建筑物防雷现状分析有相当一部分古建筑缺少有效的防雷保护措施，或防雷措施不完善。国内尚无关于古建筑的防雷规范和标准，简单地应用现代建筑防雷措施安装在古建筑物上的防雷装置，既影响了古建原有的艺术风貌，也降低了其防雷效果。古建筑防雷类别的划分古建筑防雷类别的定性划分参照国家现行《建筑物防雷设计规范》、《古建筑木结构维护与加固技术规范》，古建筑防雷类别应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，宜划分为三个防雷类别。被联合国教科文组织列入“世界文化遗产”目录的和属于国家级重点文物保护的古建筑；省、自治区和直辖市级重点文物保护单位的古建筑；市县级文物保护的古建筑三类。当古建筑为园林式群体建筑时，应以其中最高类别来确定。古建筑防雷类别的划分古建筑防雷类别的定量划分计算古建物的年预计雷击次数定量划分对于园林式的古建群落，应以其占地面积换算成规则几何图形的面积来计算，其高度则以该古建群落中最高建筑（或者为古树）的高度来确定。古建筑直击雷雷防护装置的的形式接闪器古建筑防雷工工程设计和施施工中，须遵遵守不改变文文物原状的文文物保护原则则。选择使用用接闪器的颜颜色应与古建建筑物相应位位置的颜色协协调一致。既既要做到保证证其防雷效果果，也要做到到不影响古建建筑的外观与与其周围环境境协调一致；；并尽可能做做到避免对古古建筑造成破破坏。选用避雷带作作为其接闪器器时，宜使用用铜质材料，，而不使用热热镀锌钢材。。在古建筑物上上敷设避雷带带，其支持卡卡子不能靠在在古建筑上打打孔来固定，，这会破坏古古建筑，可以以采用U型（抱箍式））固定件、固固定螺丝与瓦瓦面之间应加加橡胶垫进行行保护[5]，接闪导线的的固定支件的的高度不宜小小于150mm，可选用25mm×4mm的热镀锌钢。。攒尖顶古建筑筑物接闪器的的敷设古建筑直击雷雷防护装置的的形式引下线古建筑物引下下线敷设时，，应避开建筑筑物的正面，，尽量在建筑筑物的侧面、、后面等不经经常被人注意意到的地方敷敷设；并做到到分段固定，，并以最短路路径敷设到接接地体，敷设设应平正顺直直、无急弯。。引下线可选热热镀锌钢材或或铜材。木立立柱引下时，，采用环形形抱箍固定。。古建筑直击雷雷防护装置的的形式接地装置接地装置的材材料选择和现现代建筑物类类似，采用热热镀锌角钢和和扁钢敷设就就行。古建筑筑接地装置的的形式，要充充分考虑古建建周围场地、、环境施工时时受局限的情情况，应本着着为节约经费费和有利于防防止跨步电压压危害的原则则。采用A型接地装置（（见图3A型）。反之，，在土壤电阻阻率较高和古古建筑周围较较空旷且便于于施工时，可可采用B型接地装置（（见图3B型）。敷设时还需注注意接地装置置与地下管线线路的安全距距离。注意在在进行接地施施工时应避免免掘到地宫或或其他文物，，在挖掘之前前要进行仔细细勘测。接地地装置开挖时时，需对地面面所敷设的古古砖、石做好好方位标记和和编号，回填填时，将其恢恢复原貌。古建筑物防侧侧击雷、球雷雷措施古建筑物防侧侧击雷，要根根据古建的地地理位置和其其遭雷历史来来决定。一般般情况下，位位于城市里的的古建筑物一一般不需要设设防侧击雷；；对建在海拔拔较高的山体体、水体附近近的且较为孤孤立高大的古古建筑物（如如古塔），可可以每隔6m沿古建四周外外伸的脊檐设设置环形避雷雷带，并使环环形避雷带和和古建四周的的金属窗等与与防雷引下线线可靠连接。。而防球雷的的最好措施是是对古建上的的开放式门、、窗安装金属属屏蔽网并可可靠接地，但但古建有时是是很难做到的的。比较适宜宜的方法是把把古建的所有有窗都装上玻玻璃，并应注注意在雷雨天天紧闭门窗，，以防球雷的的进入室内。。古树的防雷技技术措施被列为国家级级文物保护单单位的名贵古古树，也是防防雷的保护对对象之一。一一般情况下，，古树的防雷雷往往在树上上做防雷装置置，即在古树树树冠的主要要干叉上装设设圆钢制成的的避雷针，支支持其避雷针针的支承杆必必须固定在树树干上，因为为树木要逐渐渐长粗，因此此支承杆的抱抱箍以及固定定引下线的抱抱箍必须做成成能松紧的圆圆形卡箍，以以便不影响树树木的生长；；引下线用绝绝缘软铜线上上端与接闪器器电气连接、、中间部分弯弯曲布设，并并与树根附近近的环形（B型）人工垂直直接地极连接接。对古树群或者者古建筑群可可在古树群或或者古建筑群群的中央部位位设置不影响响古建筑整体体观瞻的仿真真树（仿真树树太高就和周周围环境不协协调）形式的的避雷针，使使周边古树或或者古建筑群群在其保护范范围内古建筑群可在在古树群或者者古建筑群的的中央部位设设置不影响古古建筑整体观观瞻的仿真树树（仿真树太太高就和周围围环境不协调调）形式的避避雷针，使周周边古树或者者古建筑群在在其保护范围围内仿真树防雷设设施古树的防雷技技术措施通过实践，我我们认为，对对于古建筑群群、古树群或或无法在其上上敷设避雷带带或架立避雷雷针，且其自自身高度低于于20米时，使用常常规避雷针难难于将被保护护的古建筑群群落、古树群群置于保护范范围内，可采采用仿真树树树顶安装具有有提前放电功功能的避雷针针，以达到不不增加接闪杆杆高度而扩大大保护范围的的目的。用这这种方式保护护古建筑既不不影响其原貌貌也与周围环环境协调一致致。防雷电波侵入入和雷击电磁磁脉冲的措施施当古建筑内安安装有低压电电气系统和（（或）电子系系统时，古建建筑内有大型型金属构件或或存有体积较较大的金属物物体时，应有有防雷电波侵侵入和雷击电电磁脉冲（LEMP）的技术措施施。如采取等等电位连接措措施和在低压压电气系统及及电子系统中中安装电涌保保护器（SPD）等。防LEMP的主要技术措措施为：等电电位连接、屏屏蔽、综合布布线和安装SPD。防雷电波侵入入和雷击电磁磁脉冲的措施施（1）等电位连接接要求古建筑上和其其内有金属物物体，如金属属宝顶、宝盒盒、锡被、铜铜被等金属物物，要和防雷雷装置作等电电位连接。同同时还需考虑虑到古建筑檐檐下的防鸟铁铁丝网（主要要是指引下线线均与防鸟铁铁丝网连成一一体，构成一一个等电位体体）、所有金金属管线的屏屏蔽层、设备备金属外壳等等设施的等电电位连接。控制机房（如如监控、消防防）的等电位位连接，应根根据电子系统统的工作频率率分别采用星星形（S型）结构或网网形（M型）结构。（2）屏蔽要求对于进入古建建筑的供电线线路、电话线线等不宜架空空引入。当其其架空引入时时，应在进入入古建筑前用用埋地电缆或或穿金属管屏屏蔽埋地引入入，并在进入入古建筑物时时与古建筑的的防雷装置相相连。（3）综合布线要要求建筑物内传输输网络的综合合布线施工应应符合现行国国家标准《综合布线系统统工程验收规规范》GB50312-2007的要求。需统统一考虑其走走向和相互间间的距离，使使各种室内布布线合理。最最低的要求是是，将这些系系统穿金属管管或采用有金金属外皮的电电缆，并可靠靠接地。防雷电波侵入入和雷击电磁磁脉冲的措施施防雷电波侵入入和雷击电磁磁脉冲的措施施（4）安装电涌保保护器的要求求古建内不应随随便引入架空空电力线、通通讯线缆；如如果架空引入入时，必须在在进户处加装装适配的低压压避雷器。对所安装防雷雷设施的要求：尽可能采取既既安全又隐蔽蔽的施工工艺艺技术，以不不影响古建的的建筑艺术风风格和观瞻为为原则。综述（1）从古建筑物物的整体风貌貌，到大量的的珍贵木刻、、砖雕、绘画画等艺术品，，许多都是无无价之宝，是是世界人类文文化珍贵遗产产，多属于国国家重点文物物保护单位。。因此，古建建筑物防雷，，须首先对古古建筑物有全全面了解，对对它的雷击历历史、结构特特性、自然环环境、地质地地理、建筑物物内的电器设设备、金属器器物等等做出出全面分析，，统筹规划古古建筑的防雷雷工程设计和和施工。（2）古建筑是不不可再生的资资源，一旦由由于保护不当当，造成不应应有的破坏，，责任重大。。因此，古建建筑防雷工程程的设计要遵遵循以保留古古建筑原状为为准则，坚持持古建筑保护护与环境保护护并重，遗产产保护与人身身保护并重，，应因地制宜宜