古建筑物的防雷设计与技术措施

古建筑物的防雷设计与技术措施

梅春会

湖北天地雷电科技有限公司，湖北 宜昌 443000

摘要：本文首先就古建筑容易受到雷击的原因开展分析，并在此基础上，从古建筑内部防雷和外部防雷两个方面，论述了古建筑防雷的具体手段，希望能够为从事雷防工作的企业员工，带来有效参考。

关键词：古建筑 原因分析 防雷措施

中国作为一个具有五千年悠久历史的国家，保存有大量珍贵的古建筑，具有极高的研究价值，而作为一种常见的自然现象，雷电又会对古建筑带来巨大的威胁，因此，分析古建筑容易遭受雷击的原因，并从各个层面开展对古建筑的防雷工作，是每一个该领域工作人员所必须要关注的重要问题。

1. 古建筑遭受雷击的原因分析

基于笔者多年雷防工作经验，结合古建筑的结构、材料等方面的特征，针对古建筑容易遭受雷击的现象，分析出了以下几点原因：第一，中国古建筑多使用砖木构造，木质材料占据其中较大一部分，经过长时间使用，这些木料内部含水量降低，非常容易燃烧，同时木料内部结构松散，给静电积蓄提供了良好环境，导致这些木料非常容易引导雷电；第二，从地理环境特征角度进行分析，中国古建筑的修建地点地势较高，较为典型的有寺庙、宝塔等，高地势地区受到雷击的概率自然会大幅度增加；第三，分析我国古建筑的结构，其飞墙、翘角、梁柱、屋脊、吻兽等突出位置都非常容易被雷电所击中；第四，中国有大量古建筑在其大殿正中位置埋设有金属宝盒，部分建筑室内顶部设置有锡背，这些金属物质的存在，大幅度提升了建筑物接闪雷点的概率；第五，在古建筑群落当中，存在有大量高大树木陪衬，而这些高大树木本身便非常容易遭到雷击，同时，这些高大树木还具有引雷针的作用，增加了古建筑受到雷击的风险。

2. 古建筑防雷设计和技术措施

基于笔者及所在单位对古建筑防雷的相关工作经验，认为在开展古建筑防雷设计工作的过程中，需要对上文提出的各种因素进行考量。并从古建筑的内外部制定防雷策略，基于这一目的，笔者提出了如下防雷方案。

1. 古建筑的外部防雷方法

所谓外部防雷，指的是对古建筑和相关配套室外设施容易遭受的直击雷、 侧击雷以及球雷进行防护。所使用的外部防雷设备主要由接闪器、引下线以及接地体组成。

1. 接闪器的设置

按照古建筑受到雷击所表现出的规律，在其飞檐、斗拱、屋脊、梁柱、吻兽等重要位置容易遭受雷击，所以，不能单纯凭借避雷针进行防护，需要使用避雷带和避雷针嘴和，按照《建筑物防雷设施安装》中所指出的做法，并参考国内古建筑结构，应在古建筑容易受到雷击的位置安装φ12或φ16的圆钢避雷针，让古建筑易受到雷击的区域均处在闪接器的保护当中，值得注意的是，在进行避雷带的敷设时，需要沿着建筑正脊、屋檐、吻兽、斜脊的方向。

2. 引下线的设置

引下线和接地体与接闪器相连，它是雷电流动的通路，按照电学中的分流理论，引下线的数量越多，其对雷电的分流作用将会越明显，每一个引下线所通过的雷电电流也就会越低，由此降低雷电对古建筑的损害，所以，在古建筑防雷设计工作中，需要尽可能多进行引下线的设置。当下，国内古建筑在防雷设计工作中都或多或少存在有引下线数量不达标的情况，在我国防雷设计规范要求中明确规定，针对我国二类防雷古建筑，其引下线数量至少需要在两根以上，同时必须要沿着建筑周围进行均匀布置，间隔距离需要在18m以下，三类防雷古建筑引下线间隔距离需要在25m以下。同时对于引下线的规格也有明确要求，应优先使用规格在φ8以上的圆钢。值得注意的是，因为我国古建筑多采用砖木结构，所以引下线最好使用明敷的形式，沿着建筑物外墙最近距离进行敷设，若在此过程中发生弯曲现象，需要沿着古建筑轮廓进行弯折。

3. 接地体的设置

因为古建筑以砖木构造为主，同时引下线采用明敷形式，所以接地体通常也采用人工接地形式。其安装位置需要在土层电阻率较低且人流量较少的区域，防止形成跨步电压，造成人员伤亡。接地体最好采用独立接地的形式，钻孔深埋接地体4-12m为最佳效果。值得注意的是，使用深孔接地极容易与地下水水位接近，同时可以降低接地体的钢材用量，如果建筑物所在地区的土层电阻率较大，无法实现技术规范要求时，可以适当增加人工接地体的埋设深度和接地总面积。

2. 古建筑的内部防雷方法

除了上文所论述的外部防雷方法之外，针对古建筑的防雷，还需要在建筑内部设置预防直雷击与雷电感应现象的设备，设计人员需要充分考量雷击现象发生时所形成的巨大接触电压和跨步电压所造成的危害。因此在古建筑内部，需要设置火灾报警装置、消防装置、监控装置、照明装置等，这些装置的安装，能够让古建筑在遭受雷击以后，相关人员及时利用这些装置进行应对，降低雷电对建筑造成的后续伤害。

同时，为了预防高电位引入和雷电反击对古建筑所带来的伤害，还需要采取以下内部防雷措施：第一，在古建筑中，其电源进户线需要使用电缆埋地或者金属管埋地的方式。如果针对国内的部分旧式民居建筑，因为技术条件制约只能采取低压架空方式入户时，应当在进户区域进行避雷器加装，并把避雷器和绝缘子铁脚以及金属连接接地；第二，需要把进户电缆金属外层绝缘皮、电缆金属进户管以及建筑物当中的金属类导管等，在进户位置，与防雷装置进行电位连接，让电缆和金属管中存在的雷电电流可以顺利进入大地；第三，施工人员需要把该建筑中的金属导管、电气装置等外露的金属部分（如暖气片、金属物件、金属支架等）和防雷接地装置进行等电位连接，预防雷电过电压对建筑物内部造成雷电反击现象。

总体来讲，古建筑的防雷设计思想，就是需要充分考量内外部因素，通过外部搭建防雷设备，内部进行充分准备，提升古建筑对雷电的应对能力。

结束语：

古建筑具有十分重要的研究价值，因此，针对古建筑的防雷、防火设计一直是相关部门和企业在日常工作中的重点，笔者基于自身在雷防企业中的工作经验，就古建筑的雷防工作开展，提出了自己的看法，可能还存在有很多不成熟的地方，希望本文可以起到抛砖引玉的效果，让我国针对古建筑雷防工作更上一层楼。

参考文献：

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[3]朴文,马海鹏.基于古建筑物雷击事故分析的防雷设计和施工要点[J].科技资讯,2018,16(06):65+67.

作者简介：梅春会（1976—）男 ，汉族，湖北秭归人，大专，工程师，从事防雷检测、防雷工程工作。