簋 鲞簋 翅 ２０１０年９月 防灾科技学院学报 Ｖｏ１．１２．ＮＯ．３ Ｊ．Ｏｆ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ Ｓｅｐ．２０１０ 古建筑防雷探讨 杨世冈ｌｊ，张华明，陶 彪 （山西省雷电防护监测中心，太原摘０３０００２） 要：本文通过对古建筑物易遭受雷击的特点分析，提出古建筑物的雷电防护应在调查地理环境、土壤、 气象和雷电活动规律以及被保护物的特点等条件的基础上，详细研究防雷装置的形式及其布置方式。防雷装 置的安装应做到保持古建筑物原貌和艺术特点，防雷装置应与古建筑及其周围环境相协调。 关键词：古建筑；拦截防雷；艺术防雷 中图分类号：ＴＵ８９５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－８０４７（２０１Ｏ）０３－００４０－０４ ０ 引言 中国的古建筑物数量庞大、各具特色，以她无 １）古建筑物多数建在地势较高的山上，或建 在土壤电阻率有突变的山脚边，易被雷电侵袭。 法估量的历史价值编织着中华民族悠久的发展史， 其承载的建筑思想、建筑美学和营造法式贯穿于秦 汉以至明清两千余年。因此，古建筑物的安全保护 显得尤为重要，防雷保护就是其中之一。 ２）从结构上看，为了体现建筑的雄伟、挺拔， 古建筑物都建有高耸的屋脊，而这些高耸的屋脊也 正好为带电云层放电创造条件。 ３）多数古建筑物大殿正脊中部埋设金属宝盒， 为了使古建筑物因地制宜地采取防雷措施，防 止或减少雷击古建筑所造成的无法估量的文物损 失，在保持古建筑物原貌和艺术特点的基础上，做 到安全可靠、技术先进、经济合理，古建筑防雷设 计，应在认真调查地理、土质、气象、环境、雷电 活动规律以及被保护物特点等条件的基础上，详细 研究防雷装置的形式及其布置方式。 有的建筑物屋顶内部还有锡背，这些金属物都大大 增加了建筑物接闪放电的可能性。 ４）古建筑绝大多数为砖木结构，一旦遭受雷 击，极易引起木质构件燃烧。 ５）古建筑所在之处，大都有高大树木相依， 而这些高大的古树最容易成为雷电的落脚点，特别 许多古建筑防雷设计仅仅从雷电防护的角度 考虑【ｌ Ｊ，而忽略古建筑物的自身特点，形成了避雷 系统与古建筑（群）原有风貌相冲突的问题。还有 一是易受直击雷的侵袭，引起雷电反击，增大了古建 筑受雷击的概率。 ６）重建或修复的古建筑物内部结构已经发生 了变化，增加了不少现代元素，比如修复的大梁， 为了结实，在内部嵌入了钢板之类的金属物。为了 些古建筑，本身很脆弱，经不起安装常规避雷设 备（针、带等）的施工过程。在本文中我们对古建 筑物防雷装置的形式及其布置方式进行了研究，提 出了古建筑宜采用拦截防雷和艺术防雷装置，防雷 装置的安装应做到保持古建筑物原貌和艺术特点， 与古建筑及其周围环境相协调为原则。 安全，安装了监控、消防报警等信息线路、设备， 给古建筑带来了更多的雷电入侵通道。 ７）不少古建筑物，年久失修，长年累月经受 风雨侵蚀，原有的绝缘性能得到了破坏，一些立柱、 砖墙为电荷的聚集和向上运行提供了通道，增加了 古建筑物本身的雷击概率。 １ 古建筑物具有以下易遭受雷击的特点 古建筑易受到雷电的侵袭，与其建筑结构特 点、所用建筑材质、所处地理环境等因素有关，归 ２ 古建筑物的雷电防护分级 纳来主要有以下一些原因 。 许多作者 ．７ 按古建筑物文物的保护级别划分 收稿日期：２０１０—３～１５ 基金项目：山西省气象局资助项目（ＳＸＫＹＢＬＤ２００９２０１７） 作者简介：杨世刚（１９６６一），男，山西稷山人，硕士，高级工程师，主要从事雷电监测和防护方面的研究 第３期 杨世刚等：古建筑防雷探讨 防雷等级，实际上许多古建筑物遭雷击，并不是因 为建筑物的文物保护级别，而是以上７方面的因素 综合作用的结果。因而，对古建筑物进行风险评估 并确定古建筑物雷电防护等级，是保证古建筑物安 全的重要步骤。 我们通过对古建筑现状的调查研究，得出古建 筑物的重要性、年预计雷击次数、自身结构、内部 环境变化、雷击史是评估古建筑雷击风险的主要项 目 ｊ，其中重要性占２０％、年预计雷击次数占２５％、 自身结构１５％、内部环境变化２５％、雷击史１５％。 根据风险系数给出了古建筑物雷电防护等级的计 算公式：Ｅ＝∑Ｘｉ ｏｉ＝Ｘ１＊２０％＋Ｘ２＂２５％＋ Ｘ３ １５％＋Ｘ４＂２５％４－Ｘ５ １５％。 我们根据古建筑的雷击风险将其雷电防护等 级划分为Ａ、Ｂ、Ｃ三级，当风险评估值≥９０以上 时，可按Ａ级防雷等级作防雷保护，当评估值在 ８０￣８９时，可按Ｂ级防雷等级进行防护，风险评估 取值≤７９的则按ｃ类防雷等级进行防护。 下列情况下首先应进行雷电防护风险评估，然 后确定雷电防护等级：１）古建筑物重建或修复时。 ２）古建筑物开发利用时。３）古建筑的重要性和价 值级别提高时。４）古建筑物需要引入电源、信号 线路或增设消防、防盗防火报警、监视系统等信息 设备时。５）其它有可能给古建筑增加雷电危害的 情况发生时，如周围环境变化、敷设高压线路、埋 设地下管道等。 之所以这样要求，是为了从源头上减少雷击隐 患。所有这些情况，都会加大古建筑物遭受雷击的 概率。因此，对古建筑物进行雷击风险评估并确定 雷电防护等级是保证古建筑物安全的重要步骤。 ３古建筑的防雷措施 一般讲占建筑主要为防直击雷，但近年来，在 古建筑物结构维护与加固时，很多古建筑物内安装 了大量电子设备，其内部结构已经发生了不少变 化，增加了一些现代元素和引雷概率，因而提出防 雷电波侵入的措施。所以古建筑物防雷应参照《建 筑物防雷设计规范》Ｉ， 等技术要求，将古建筑物与 各种设施以及周围环境作为一个整体来进行全面 的防雷规划。 防雷装置的安装应尽量做到保持古建筑物原 貌和艺术特点，可采用拦截防雷方式或采用艺术防 雷装置，要以所安装的防雷装置尽可能与古建筑及 其周围环境相协调为原则。 ３．１采用拦截方式保护古建筑物 有一类古建筑，由于建筑物自身条件限制，施 工难度较大，古建筑本身不能够承担安装防雷设施 过程，而且装设的防雷设施很容易影响古建筑的美 观和破坏文物结构，例如建筑物的外形结构也比较 复杂、雕刻精美的石质牌楼、石碑等。还有一类古 建筑所在地雷电活动的频度和雷害的严重程度低， 例如有些几千年历史的古建筑，雷击概率非常小。 在我们进行古建筑雷灾调查时发现很多古建 筑周围有许多高大的树木，并且许多古建筑周围的 树木曾遭受过雷击，而古建筑却没有，可以认为古 建筑周围的树木起到了拦截避雷的作用。由此提出 古建筑物防雷可以采用拦截方式，即在古建筑的外 围，雷电来向的上风方，安装独立避雷针，避雷针 高度可高出古建筑３—５ ｍ。 ３－２古建筑的艺术避雷 对古建筑的防雷保护既要考虑实用性，也要保 证其美观性。对于一些无法敷设避雷带的古建筑， 按照传统的方式，一般采用架设避雷塔进行，但是 这种方式往往对古建筑的原貌有较大破坏，而且影 响周围环境的美观。图ｌ的两幅照片一是在古建筑 院内安装了避雷针，对古建筑物的原有风貌有一定 影响；二是在一个小亭子上安装了避雷带，似乎也 有喧宾夺主之嫌。这两种安装方式都对文物本身的 和谐产生了负面影响。 对这样的一类古建筑物，可以根据不同形状的 古建筑造型，将针、带做成一种艺术品，这样，就 可以部分解决古建筑物防雷与古建筑原有风貌相 矛盾的问题，这里我们暂时称之为艺术避雷。 如图２所示，近年来我国很多地区，对风景区 架设的天线，安置的基站采用仿真树木进行伪装， 效果很好。既不影响设备工作，也很好保护了景区 景观。同样的，我们可以把这种方式借鉴到防雷装 置安装上，在景区也大量使用这种方式对避雷装置 进行隐蔽伪装。 这类仿真树内部多为镀锌钢管或水泥杆，外包 高分子仿真树皮，我们可以把避雷针做在树木顶 端，引下线沿仿真树内部敷设。我们可以根据古建 筑周边高大乔木的种类，选择仿真树的树种。这样 的避雷装置架设在古建筑物周围，对古建筑的原貌 ．４２ 防灾科技学院学报 第１２卷 影响很小。 图１防雷装置对古建筑的影响 图２防雷装置的伪装 ４古建筑防雷设施的管理与维护 古建筑防雷装置的的管理和维护是古建筑防 的防雷施工应尽量安排在古建筑物进行维护和修 复时进行。当发生雷击事故后，应及时向当地防雷 机构上报情况，应由防雷专家参与雷害评估、雷害 原因分析。 雷的重要环节之一。为了使建筑物的防雷装置有可 靠的保护效果，不仅要有合理的设计和正确的施 工，还要注意经常维护检查。 ４．２防雷装置的维护 防雷装置的维护分为周期性维护和日常性维 ４．１防雷设施的管理 古建筑防雷装置的管理，应由熟悉雷电防护技 术的专职或兼职人员负责，应建立各项防雷减灾管 护两类，周期性维护宜每隔半年或一年定期检查一 次。日常性维护应在每次雷暴之后进行。在雷电活 动强烈的地区，对防雷装置应随时进行检查。检测 理规章，落实防雷装置的定期检测、日常维护和雷 害灾情上报。 外部防雷装置的电气连续性，若发现有脱焊、松动 和锈蚀等，应进行相应的处理，特别是在断接卡或 接地测试点处，应测量电气联结性能。检查避雷针、 避雷带（网、线）、杆塔和引下线的腐蚀情况及机 械损伤，包括由雷击放电所造成的损伤情况。检测 内部防雷装置和设备（金属外壳、机架）等电位连 接的电气连续性，若发现连接处松动或断路，应及 古建筑周围环境发生变化（如敷设高压线路、 埋设地下管道等），有可能增加雷电危害时，应及 时进行雷电风险评估和采取相应的防护措施。古建 筑的防雷装置的设计、安装、隐蔽工程图纸资料、 年检测试记录等，均应归档，妥善保管。古建筑物 第３期 杨世刚等：古建筑防雷探讨 时修复。检查种类浪涌保护器的运行情况：有无接 触不良、漏电流是否过大、发热、绝缘是否良好、 参考文献： ［１］龚家军，刘国臻．古建筑防雷措施探讨［Ｊ］．低压电 器．２００８．１４：３３ ３６． 积尘是否过多等。测试接地装置的接地电阻值，若 测试值大于规定值，应检查接地装置和土壤条件， 找出变化原因，采取有效的整改措施。 ［２］方琼玉，黎梓华，姚立宏．桂林靖江王城防雷方案初探 ［Ｊ］．气象研究 应用，２００７．２８：５９～６１． ［３］龚家军，刘国臻．武当ｌｈ古建筑物防雷措旌探讨［Ｊ］．电 器应用．２００８，２０（１５）：１８—２１． ５结论 通过对古建筑物易遭受雷击的特点分析，提出 古建筑物的雷电防护应在调查地理环境、土壤、气 ［４］石拥军，李建字．占建筑物防雷略论［Ｊ］．消防技术与产 品信息．２００４，１２（６）：１７－１９． 象、和雷电活动规律以及被保护物的特点等条件的 基础上进行。防雷装置的安装应尽量做到保持古建 筑物原貌和艺术特点，提倡采用拦截防雷或艺术防 雷方式，防雷装置应与古建筑及其周围环境相协 ［５］陶彪，张华明，杨世刚．古建筑雷击风险评估探讨［Ｊ］． 灾害学．２００９（４）：７７—８０． ［６］童凌．古建筑防雷设计措施初探［Ｊ］．四川建筑．２００７． ２７（３）：６３～６５． 调。古建筑防雷装置的的管理和维护时古建筑防雷 的重要环节之～。 ［７］国家技术监督局．ＧＢ ５００５７—９４建筑物防雷设计规范 （２０００版）［Ｓ］．北京．中国计划出版社，２００１． Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ａｂｏｕｔ Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ａｎｃｉｅｎｔ Ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ Ｙａｎｇ ｓｈｉｇａｎｇ，Ｚｈａｎｇ Ｈｕａｍｉｎｇ，ＴａｏＢｉａｏ （Ｔｈｕｎｄｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｔａｉｙｕａｎ， Ｓｈａｎｘｉ，０３０００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ａｎｃｉｅｎｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｖｕｌｎｅｒａｂｌｅ ｔｏ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｓｔｉｋｅ，ｉｒｔ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ｓｏｉｌ，ｗｅａｔｈｅｒ，ａｎｄ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｂｊｅｃｔｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ａｎｃｉｅｎｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｔｈｅ ｆｏｒｍ ｏｆ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｄｅｖｉｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｍａｉｎｔａｉｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ａｐｐｅａｒａｎｃｅ ｏｆ ｈｉｓｔｏｒｉｃａｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｎｄ ａｒｔｉｓｔｉｃ ｆｅａｔｕｒｅｓ，ａｎｄ ｋｅｅｐ ｉｎ ｈａｒｍｏｎｙ ｉｔｈ ｔｈｅ ａｎｃｉｅｎｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｃｉｅｎｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ；ｉｎｔｅｒｒｃｅｐｔ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ａｒｔ ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ