淺析古建筑物防雷理論及措施

■羅錦波梁藝鵬

（1廣東佛山市防雷工程有限公司 廣東佛山528000；2廣東佛山市防雷設施檢測所 廣東佛山528000）

淺析古建筑物防雷理論及措施

■羅錦波1梁藝鵬2

（1廣東佛山市防雷工程有限公司 廣東佛山528000；2廣東佛山市防雷設施檢測所 廣東佛山528000）

本文通過論述古代建筑的防雷現狀及工作存在的問題，對當前古代建筑防雷措施進行了分析研究。

古建筑防雷防雷檢測防雷工程

雷電災害是文物古建筑遭受破壞的主要自然災害，雷擊除直接擊毀古代建筑物構件外，還因為中國傳統古建筑物大多為木結構，雷擊將直接導致古建筑物起火，這將使古建筑大面積遭受損毀。據了解，目前大部分古建筑物未得到有效的防雷保護或防雷裝置設施不完善，亟待在全社會加強古建筑物的防雷保護意識，使珍貴的古代建筑遺存免遭雷擊毀壞。所以建立和完善古建筑物的防雷擊措施迫在眉睫。

1　古建筑易遭雷擊的原因和規律

（1）古建筑易遭雷擊的原因。一般雷擊類型可分為直擊雷、感應雷、雷電波侵入和球雷四種。對古建筑危害較大的主要是直擊雷和球雷。而要產生雷擊，首先必須有足夠的電量積累，達到一定的強度，擊穿絕緣空氣，形成電流通道；其次要有突出的物體造成其周圍電場突變，感應出異號電荷。古建筑多為木結構，木材經過千百年變得十分干燥，在雨天潮濕，電阻率變小，并且內部年久積滿灰塵，易積蓄凈電，帶有電荷容易引來雷電流。還有很多古建筑建于高山上，本身地勢較高，且位置突出，更容易遭受雷擊；同時有些古建筑內高大樹木較多，也容易引雷殃及古建筑。

（2）古建筑的雷擊規律。雷擊規律的影響因素。大量雷害事故統計資料和試驗研究證明，雷擊的地點和建筑物遭受雷擊的部位是有一定規律的，這些規律稱為雷擊規律。地面上建筑物的性質、形狀，以及建筑物的結構、內部設備情況對雷擊的選擇都會產生影響。當雷電先驅發展到離地面不遠的空中時，地面上的電場不斷增強，在高大建筑物的尖頂和邊緣上場強最大，構成雷電發展的良好條件。雷電先驅就自然被吸引到這些地方，因此高大建筑物就容易遭雷擊。

2　古建筑物防雷現狀和存在的缺陷分析

（1）絕大多數古建筑物均未安防雷裝置。由于人類最初是把雷電和鬼神相聯系的，對雷電的危害和防御缺乏科學的認識，因此直到1753年富蘭克林發明了避雷針，人類才開始從迷信轉為科學防雷。而我國到1982年11月19日“中華人民共和國文物保護發”頒布后，全國大多省、市才根據古建筑物的重要性陸續補安防雷裝置。

（2）部分通過修建、改建、擴建的古建筑物以及較高的寶塔型建筑物多數安裝了防雷裝置。但實際檢測發現，這些古建筑物雖補做了防雷裝置，仍存在不少缺陷，如：接閃器大多采用“蘇式”長針，易受雷擊部位未在保護范圍內、防雷引下線少、獨立垂直接地體數量少、接地裝置位置不適宜、無均壓措施、無防側擊雷措施、室內外的電氣管線路及設備與防雷系統的安全距離不夠等。另外古建筑物通過改建、擴建后室內增設了許多現代設備和管線路，防雷對象發生了變化，由原來單一的建筑物防雷變為除建筑物之外的設備和游客的防雷，然而這些傳統的保護建筑物的防雷設施卻沒有擴充。

3　古建筑物的防雷措施

（1）為保持古建筑物原貌和藝術特點，接閃器宜采用避雷帶與短避雷針（30～50cm）的組合形式，宜在敷有引下線屋角的避雷帶上焊接30～50cm左右的短避雷針，以便有效接閃泄流人地。根據雷擊規律，避雷帶應沿建筑物屋面的正脊、吻獸、屋頂檐部、斜脊、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設。為減小雷電流產生的電動力危害，在敷設避雷帶時應盡量避免直、銳角彎曲，應采用圓弧形彎曲，其引下彎曲的弦長應大于對應弧長的十分之一。

（2）避雷帶應沿古建筑物屋脊的輪廓彎曲，避雷帶應高出正脊、斜脊、屋檐瓦當的高度，以及其上的吻獸、法輪寶頂和斜脊下端的垂獸等20cm。避雷帶外側的保護范圍，應按滾球法計算，當脊或檐不在保護范圍時，應增加避雷帶的高度。避雷帶應設計成古建筑物屋面的輪廓線，須精選優質耐用材料，精細加工，安裝工藝要求精良，市防雷設施與古建筑物融為一體。安裝避雷帶的支持架間距不大于1m，支持架用U型卡固定在脊瓦、筒瓦和瓦當上。

（3）攢尖頂的亭、塔、殿等古建筑物的寶頂處，以及大型古建筑正脊上的吻獸、正脊中間較突出的尖塔、法輪寶頂處可安裝短避雷針，原則上應安裝在頂端中心位置，不破壞古建筑物的對稱平衡原貌。沿斜脊和四檐安裝避雷帶，避雷帶的外口沿檐角走向安裝短避雷針。金屬寶頂其外部金屬層厚度大于4mm時，可做接閃器，但必須與避雷帶連接。

（4）古建筑物接地裝置的布設應根據其用途、性質、地理環境和人員多少等情況來選擇結構方式和位置。對重要的游客集中的古建筑物內部應做均壓措施。對寬度較窄的古建筑物可采用水平周圈式接地裝置，并注意接地裝置與地下管線的安全距離。若達不到規范要求的一律連接成一體，構成均壓接地網。這樣可以使接地網界面以內的電場分布比較均勻，可以減小跨步電壓對人員的危害，也可以減小室內在被雷擊時由于地面電位梯度大易產生高壓反擊危害。

（5）古長城防直擊雷的重點是城樓和敵樓，保護對象是古建筑物和游人，敵樓防直擊雷可采用周圈安裝避雷帶，四角安裝短避雷針，避雷針除保護古建外，在樓外人體高度平面上（2m），保護范圍應大于30m。雕塑精美的石質牌樓，不易在其上安裝避雷帶，可在兩側安裝避雷針。

（6）防側擊的措施。古建筑物防側擊雷，要根據所在地地理位置來決定。對于周圍空曠，或建在山區的古建筑物應根據實際情況確定，確實需要的可以每隔6m沿建筑物四周設置圈式防雷均壓帶，并使均壓帶和建筑物四周的所有金屬物均與防雷接地可靠連接。防球雷的最好措施是安裝金屬屏蔽網并可靠接地，最低要求是把建筑物的所有門窗都裝上玻璃，使其沒有孔洞，以防球雷沿孔洞鉆進室內。此外，還應注意附近高大樹木引來的球雷，要考慮樹木與建筑物的安全距離。

4　結束語

文物古建筑是國家重要和珍貴的的文化遺產，具有不可復原性，古建筑的防雷安全工作并非小事。因此，避雷設施建設應是文物保護基本建設的項目。全社會都應當增強古建筑雷電災害憂患意識，切實做好古文物建筑的防雷安全保護工作。

S761.5[文獻碼]B

1000-405X（2016）-2-368-1