古建筑防雷技術淺探

□趙靜

前言

山西省的古建筑多數以木系結構為主，建筑的耐火等級較低、建筑密度結構較大，在建筑中缺少防火隔離層，建筑物內的可燃物較多，如發生火災將發生嚴重的后果。同時，由于部分古建筑所處地理環境較為特殊，且年久失修，再加上沒有設置防雷裝置，一旦遭遇雷擊極易引發火災事故。因此，應加強古建筑防雷技術的應用，使國家級文物保護的古建筑更為安全。

一、古建筑防雷技術概述

我國的古建筑與多數歷史文物一樣，有著自身獨有的歷史價值。同時，古建筑有著不可再生、不可再建造的特點，一旦古建筑受到了破壞，將會對古建筑造成無法挽回的創傷。因此，山西省國家級文物保護的古建筑防雷應在保持古建筑藝術特點及古建筑原貌的基礎上，對防雷技術進行改進，結合當代的先進技術，使防雷技術更加安全可靠、經濟合理。同時，也應認真調查當地的環境，如氣象、溫度、雷雨季節、雷活動率等，將環境因素與國家級文物保護的古建筑的特點相結合，在兼顧古建筑原貌基礎上，認真研究防雷技術在古建筑中的應用，選擇最為合理的防雷布置方式[1]。

二、古建筑防雷設計原則

1.災害安全性

國家級文物保護的古建筑防雷設計必須具有較高的安全性，在防雷技術應用中，應嚴格按照我國現行的防雷設計規范執行，落實國家文物保護的相關政策，保證古建筑的安全性，使防雷技術能夠充分體現出其實際價值。因此，在古建筑防雷設計施工中，應選用優質的防雷設備材料，以優質的防雷材料及防雷技術有效保障古建筑的安全，使古建筑的防雷裝置能切實發揮其作用。

2.技術先進性

古建筑的防雷是保護我國古建筑避免受到雷電災害的重要工作，因此若想使古建筑的防雷效果明顯提升，就需要采用先進的現代化科學技術，對原有的防雷技術不斷改進。同時，也應加強防雷新術的研究與推廣，并借鑒或引用國外較為先進的防雷技術，以多種現代化科技手段來保障國家級文物古建筑的安全。

3.經濟合理性

古建筑的防雷技術在實際應用時，不僅要考慮到防雷技術的實用性，還要綜合多種因素保障防雷技術應用的經濟性，使防雷技術應用的造價成本得到有效控制。

4.持久性

古建筑應不斷完善防雷工程建設，為古建筑的安全性提供有效保障。同時，在保障古建筑文物安全性的同時，應確保所設計安裝的防雷裝置工藝精湛、持久有效，確保古建筑中安裝的防雷裝置與建筑本體的協調一致。在古建筑防雷工程施工時，應選用質量更優、壽命更長的防雷材料，以保證防雷裝置在古建筑中的持久性。

三、防雷裝置

1.接閃器

接閃器主要安裝在易受雷擊位置，通常情況下會應用接閃帶或短接閃桿，接閃器可以直接接受雷擊，從而保護古建筑的安全。接閃帶通常安裝在古建筑的屋面，一般安裝在古建筑屋面的吻獸、正脊、垂脊、檐角、屋檐等易受雷擊的部位。為確保屋面接閃帶安裝的規范性、美觀性，接閃帶的安裝應采用隨彎就彎的施工工藝，將吻獸、垂獸、小獸等特殊部位都處于接閃帶的保護范圍內。對特殊形式的古建筑如亭、閣等古建筑，一般都有寶頂，如寶頂為金屬寶頂可以直接利用寶頂作為接閃器[2]。

2.引下線

引下線的安裝應選擇在古建筑的側、背立面等對古建筑景觀影響較少或遠離游人的部位，盡量避免在古建筑的正立面安裝引下線（極特殊情況除外）。具體安裝中，盡量選擇在山墻、后檐墻或檐柱等人員較少地方，在布置時引下線需要順直，引下線的安裝注意周圍（1米內）是否有電線和監控線，防止電磁感應對弱點設備的影響，安裝中做好相應的防護措施。由于古建筑檐下到砍墻處多為斗栱和彩畫，結構一般較為復雜，因此，引下線時如遇彎曲段，需要避免彎曲段形成銳角。同時，引下線盡量與木結構保持適當的安全距離，避免距離過近存在安全隱患。

3.接地裝置

古建筑防雷接地裝置的安裝，如具備條件盡量擇土壤電阻率較低的區域進行布設與安裝，避開主要出入口，防止跨步電壓的產生對人員的危害。但現實情況是，古建筑所處地理位置一般情況都較為特殊，個別接地裝置的安裝無法避開主要出入口時，需要考慮出入口接地裝置布置的防跨步電壓措施。

根據古建筑基礎地質的特性，結合近十多年來防雷接地裝置新技術的應用，防雷接地裝置普遍采用電解離子接地極，其特性主要體現在：對古建筑基礎部分影響較小，產品使用周期較長（30年以上），接地電阻值指標穩定性好，適合土壤電阻率較高的地區，符合古建筑修繕周期特性。

四、國家級文物保護的古建筑防雷技術的應用措施

1.案例概述

古中廟位于山西省高平市神農鎮中廟村村中，該廟創建年代不詳，元、明、清歷代均有修葺，現存無梁殿為元代建筑，其余清代重修。坐北朝南，分為上下兩院，建筑規模宏大，東西寬41米，南北長65.4米，占地面積2655平方米。是第六批全國重點文物保護單位。所在地區屬于溫帶半干旱性季風氣候，該地區的主要自然災害有大風、冰雹、雷雨、暴雨等，其中暴雨及雷雨對古中廟的危害最大。古中廟周圍的建設土壤以沙土為主，且建筑回填土較多，通過測量得出結果，土壤電阻率為460Ω·m，同年的平均雷暴日為30.3d/a。古中廟的建筑結構為磚木結構，周邊的低矮建筑，層高不超過二層，因此通過計算，可以得出古中廟年預計受雷擊次數為0.06次/a。

2.接閃引線設計

在古中廟防雷設計中，按照設計圖的安裝位置進行閃導線的安裝敷設工作，并且實現閃導線的有效連接，連接點處采用放熱熔焊接的施工工藝，連接處的金屬接閃帶采用焊接模具，將焊點接頭完全焊接包裹其中，防止接頭外漏[3]，影響連接點的美觀性。使接閃帶之間根據屋面情況，形成T字或十字型連接。在古中廟的防雷裝置的安裝中，使所有的閃導線高度保持一致，并按照古建筑屋面和外墻的形狀進行相應的調整，確保屋面接閃帶的整體外觀平直美觀。在建筑屋面的特殊部位，接閃導線需要根據建筑特點采用隨彎就彎的施工工藝，使所安裝的接閃導線與建筑形態和諧一致，更加利于古建筑防雷后的觀賞效果和防雷安裝的統一。

3.固定支架安裝

古中廟利用固定支架安裝保障了接閃器的牢固性。固定支架安裝由卡箍、支撐桿及頂片組成。在古中廟防雷安裝中，首先將卡片焊接在支撐桿的上端，在安裝支架時，依據設計圖紙及施工交底情況進行施工安裝，所有支架之間的間距保持在規定范圍內，使每一個支架之間的距離保持均等。支架的安裝工作需要保持卡緊的狀態，使支架能處于平、直狀態，所有支架的尺寸是在對古中廟屋面瓦件尺寸進行測量后進行加工制作的。值得注意的是，固定支架安裝與閃導線的焊接方式不同，支架的加工焊接采用氬弧焊接施工工藝。

4.引下線的安裝

古中廟在引下線的安裝，應按照設計圖紙安裝，每條引下線要安裝斷接卡和護套管，根據防雷設計規范，斷接卡安裝位置應在地上0.3米到1.8米之間，護套管應采用交聯聚乙烯管，其管壁厚度大于3毫米，護套管的安裝高度2.7米，斷接卡將引下線分為上下兩部分，上部分為引下線，下部分為接地母線，斷接卡的主要功能是檢測每條引下線接地電阻值的大小。古中廟的引下線保護管的安裝，采用分上下段處理，通過斷接卡接頭使兩節保護管保持一致，斷接卡接頭保障了引下線安裝的穩定性。在古中廟防雷工程引下線安裝中，利用了護套管避免了游客及管理人員接觸到雷電流，防止了引下線出現受損的情況。在古中廟的防雷工程中，由于需要經過臺階才能進行入地操作，因此在臺階類似的位置進行緩坡加強型的鍍鋅鋼槽的安裝，避免了人們在路過時出現磕碰。

5.雷電峰值記錄儀的安裝

古中廟在防雷設計時，為了更好地掌握當地的雷電活動規律，對該地區的雷電活動進行實時記錄，設計了雷電峰值記錄儀，并在設計圖上標示了其安裝位置。在實際施工中，要求將雷電峰值記錄儀按照圖紙所標位置，安裝在保護套的上方引下線上，防止雷電峰值記錄儀受損，同時能夠準確記錄古中廟地區雷電詳細活動狀況，為今后該地區的防雷保護提供有力的數據支撐。

[1]姚東升、高超、劉通、胡旻、李曉磊《古建筑防雷設計的探討》，《陜西氣象》2019年第 4期，53～55頁。

[2]虞悅、馮丹丹、包炳生《國家級文物保護的古建筑防雷技術探討》，《科技通報》2019年第4期，189～193頁。

[3]胡登峰、厲守生《古建筑防雷設計與防火》，《智能建筑》2018年第 4期，51～55頁。