古建筑防雷工程设计与施工技术

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：古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。古建筑直击雷防护装置的形式接闪器古建筑防雷工程设计和施工中，须遵守不改变文物原状的文物保护原则。选择使用接闪器的颜色应与古建筑物相应位置的颜色协调一致。既要做到保证其防雷效果，也要做到不影响古建筑的外观与其周围环境协调一致；并尽可能做到避免对古建筑造成破坏。选用避雷带作为其接闪器时，宜使用铜质材料，而不使用热镀锌钢材。在古建筑物上敷设避雷带，其支持卡子不能靠在古建筑上打孔来固定，这会破坏古建筑，可以采用U型（抱箍式）固定件、固定螺丝与瓦面之间应加橡胶垫进行保护[5]，接闪导线的固定支件的高度不宜小于150mm，可选用25mm×4mm的热镀锌钢。攒尖顶古建筑物接闪器的敷设古建筑直击雷防护装置的形式引下线古建筑物引下线敷设时，应避开建筑物的正面，尽量在建筑物的侧面、后面等不经常被人注意到的地方敷设；并做到分段固定，并以最短路径敷设到接地体，敷设应平正顺直、无急弯。引下线可选热镀锌钢材或铜材。木立柱引下时，采用环形抱箍固定。古建筑直击雷防护装置的形式接地装置接地装置的材料选择和现代建筑物类似，采用热镀锌角钢和扁钢敷设就行。古建筑接地装置的形式，要充分考虑古建周围场地、环境施工时受局限的情况，应本着为节约经费和有利于防止跨步电压危害的原则。采用A型接地装置（见图3A型）。反之，在土壤电阻率较高和古建筑周围较空旷且便于施工时，可采用B型接地装置（见图3B型）。敷设时还需注意接地装置与地下管线路的安全距离。注意在进行接地施工时应避免掘到地宫或其他文物，在挖掘之前要进行仔细勘测。接地装置开挖时，需对地面所敷设的古砖、石做好方位标记和编号，回填时，将其恢复原貌。古建斜筑物竹防侧波击雷逐、球称雷措亡施古建着筑物犯防侧鸦击雷申，要挣根据眯古建眨的地梦理位杨置和年其遭糟雷历铲史来惭决定款。一练般情障况下燥，位箱于城显市里如的古话建筑耳物一屡般不迅需要桨设防锋侧击片雷；连对建莫在海煮拔较睡高的努山体肯、水左体附蹄近的服且较糕为孤掏立高息大的匀古建畜筑物叨（如毁古塔橡），黑可以说每隔6m沿古课建四真周外糠伸的考脊檐判设置姥环形筛避雷众带，须并使齿环形良避雷杂带和扛古建尾四周方的金鄙属窗澡等与慢防雷脖引下弃线可悉靠连爆接。肤而防厚球雷魂的最骆好措并施是制对古深建上映的开陵放式您门、身窗安津装金份属屏蒜蔽网它并可隔靠接添地，包但古校建有锡时是分很难雁做到窃的。庆比较魄适宜链的方警法是跑把古热建的渴所有醉窗都祸装上奔玻璃协，并建应注在意在弓雷雨帮天紧毯闭门移窗，档以防射球雷陈的进盾入室翁内。古树捕的防怖雷技拦术措督施被列为种国家级谱文物保弊护单位屿的名贵字古树，消也是防厨雷的保拐护对象弟之一。页一般情般况下，末古树的吐防雷往漫往在树辜上做防识雷装置兄，即在饺古树树友冠的主幼要干叉冤上装设霸圆钢制招成的避丈雷针，俊支持其咬避雷针遣的支承所杆必须为固定在谜树干上穴，因为同树木要堵逐渐长穗粗，因搞此支承仇杆的抱泡箍以及冬固定引罚下线的煤抱箍必识须做成宿能松紧请的圆形徒卡箍，辱以便不粗影响树途木的生箭长；引许下线用照绝缘软来铜线上迫端与接绿闪器电集气连接估、中间叙部分弯叨曲布设置，并与着树根附仪近的环合形（B型）人阔工垂直沃接地极尝连接。对古究树群凑或者隶古建高筑群还可在穴古树做群或演者古洋建筑测群的爹中央圈部位奔设置壮不影究响古梁建筑巩整体飞观瞻充的仿蛋真树猛（仿延真树黑太高优就和裙周围淋环境腿不协眉调）郑形式绸的避父雷针期，使薄周边赢古树她或者支古建笼筑群怜在其校保护曲范围烘内古建瓦筑群贡可在疑古树汽群或饶者古虑建筑酒群的良中央受部位洋设置峰不影椒响古骂建筑玻整体苹观瞻损的仿雄真树家（仿盯真树此太高饶就和适周围简环境铅不协哥调）沃形式葬的避沸雷针贞，使滤周边指古树拳或者哀古建煤筑群敏在其抢保护炼范围给内仿真树屈防雷设扭施古树的摄防雷技州术措施通过实蛛践，我卸们认为女，对于肠古建筑哈群、古倚树群或塘无法在田其上敷茶设避雷最带或架宾立避雷剧针，且隶其自身斯高度低么于20米时，短使用常糕规避雷肚针难于饼将被保气护的古州建筑群鬼落、古纸树群置纤于保护翁范围内停，可采醋用仿真往树树顶革安装具菜有提前欺放电功掀能的避为雷针，晕以达到躁不增加滨接闪杆纽奉高度而删扩大保削护范围送的目的吃。用这皱种方式医保护古岛建筑既雪不影响汽其原貌近也与周肠围环境壮协调一秤致。防雷克电波奋侵入架和雷屯击电愁磁脉宋冲的洽措施当古建躬筑内安部装有低询压电气服系统和厕（或）渣电子系慎统时，巾古建筑易内有大滥型金属槽构件或内存有体订积较大宏的金属生物体时枯，应有蛾防雷电淡波侵入傲和雷击扩电磁脉际冲（LEM益P）的问技术武措施劣。如球采取翅等电胖位连齐接措详施和补在低茎压电倡气系维统及盒电子染系统斧中安挎装电者涌保播护器旧（SPD）等。样防LE被MP的主要门技术措供施为：慢等电位桑连接、识屏蔽、出综合布犬线和安猴装SPD。防雷电程波侵入板和雷击怖电磁脉益冲的措剧施（1）等视电位矮连接愿要求古建筑乖上和其找内有金柜属物体亿，如金框属宝顶芦、宝盒沿、锡被巩、铜被笼等金属么物，要艳和防雷厨装置作嫌等电位销连接。歉同时还北需考虑库到古建浙筑檐下抓的防鸟星铁丝网莫（主要岸是指引忙下线均膝与防鸟皮铁丝网困连成一涨体，构骄成一个拔等电位苗体）、竹所有金去属管线醉的屏蔽枣层、设绍备金属占外壳等迷设施的冷等电位木连接。控制机拢房（如鱼监控、繁消防）续的等电勾位连接劣，应根练据电子框系统的覆工作频逆率分别读采用星瓦形（S型）系结构伞或网桑形（M型）桐结构器。（2）屏柏蔽要纠求对于肿进入勉古建拢筑的扩供电宋线路净、电怖话线份等不美宜架醒空引复入。相当其乌架空纱引入于时，承应在缩慧进入亦古建徐筑前醒用埋液地电膀缆或掩穿金罩属管庙屏蔽臂埋地总引入掠，并献在进艰入古症建筑齐物时稠与古旗建筑挣的防雕雷装网置相标连。（3）综冶合布提线要门求建筑餐物内贯传输爹网络没的综咏合布鞋线施蝇工应召符合鞠现行员国家周标准《综合布汤线系统敬工程验求收规范》GB粗503叙12-见200姨7的要求好。需统好一考虑绑其走向边和相互蕉间的距絮离，使抚各种室朽内布线践合理。烤最低的军要求是咐，将这猜些系统旬穿金属锐管或采捷用有金辛属外皮访的电缆假，并可外靠接地况。防雷话电波桌侵入岩和雷罢击电幸磁脉追冲的士措施防雷电皇波侵入慕和雷击要电磁脉摇冲的措脖施（4）安健装电饭涌保位护器疲的要壮求古建内锈不应随地便引入撤架空电到力线、颗通讯线相缆；如朗果架空拌引入时叠，必须营在进户源处加装迹适配的伙低压避菊雷器。对所轨安装遵防雷快设施棋的要求：尽可能艺采取既盒安全又贸隐蔽的栽施工工彩艺技术舱，以不谜影响古售建的建格筑艺术荣风格和谋观瞻为开原则。综述（1）从辞古建行筑物循的整嫌体风海貌，黄到大研量的周珍贵传木刻辰、砖兽雕、狗绘画枝等艺纺术品承，许乒多都邮是无切价之捡宝，状是世合界人熟类文浅化珍场贵遗耐产，厕多属哥于国借家重解点文垫物保步护单畅位。脾因此偷，古努建筑悟物防萄雷，摔须首逝先对平古建骑筑物讽有全虎面了夕解，硬对它警的雷雕击历告史、先结构唉特性惜、自借然环山境、厅地质芳地理向、建墓筑物自内的贡电器率设备对