古建筑物雷电防护设计(闪盾防雷)

古建筑物雷电防护设计

中国的古代建筑遗存是几千年中国古老文明的宝贵遗产，由于战乱和人为破坏，仅存的文物古迹弥足珍贵。中国的古建筑物以其独特的结构、无法估量的历史价值而在中华民族悠久的发展史上占有特殊的地位。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，值得我们继承和发扬光大。因此，保护古代建筑遗存的重要性就显得尤为突出，尤其是古建筑物的防雷保护。

古建筑火灾原因分析

回溯历史上已经发生的火灾使古建筑遭受灭顶之灾的原因，大致可以归为两大类，即天灾与人祸。

天灾方面，最常见的是：雷击起火

古建筑物遭雷击，或因雷电起火被焚毁的事件不胜枚举。如文献记载，明朝时北京故宫前朝三大殿三次遭雷击被焚，永乐十九年，奉天、华盖、谨身三殿遭雷击焚毁；嘉靖三十六年“大雷雨，戌刻火作”，三殿被焚

殃及午门；万历二十五年归极门雷

击起火，延至三殿，一时具烬。清

光绪十五年，天坛祈年殿遭雷击焚

毁。1969年承德避暑山庄普佑寺，

因未安装避雷设备，遭雷击起火，

著名的法轮殿和周围群楼、配殿94

间全部付之一炬；2004年5月11日山西运城稷山县省级文物保护单位大

佛寺遭雷击发生火灾，经消防人员奋力扑救，大殿才免遭劫难，但仍有部分建筑被毁坏;如2005年8月1日大同市市级文物保护单位——总镇署遭雷击起火内蒙古兴安盟乌兰浩特普惠寺大雄宝殿遭遇雷击起火大雄宝殿完全被烧毁。经初步调查，大火烧损钢筋混凝土结构建筑920平方米，直接经济损失逾2千万元。2010年7月24日内蒙古兴安盟乌兰浩特市普惠

寺大雄宝殿发生火灾。经初步调查，

起火原因为雷击，烧损钢筋混凝土结

构建筑920平方米。乌兰浩特市普惠寺大雄

宝殿受雷击发生火灾

雷击引起古建筑起火，有两种情

况：一是古建筑没有安装避雷设施而透受雷击；二是古建筑虽然设有避雷设施，但避雷设施的保护范围没有达到要求，同样可以遭受雷击。

现代建筑防雷技术和技法，是建立在西洋式的建筑形式和现代建筑结构基础上的。依据建筑物防雷原理如何进行中式古建筑防雷保护，目前尚无相应的规范标准，这需要文物界、建筑界和防雷界共同努力，制定适合中式建筑的防雷设计标准和施工工艺标准。中国古代建筑在世界建筑史上是无以伦比的，中国古代建筑，以其用途、规制、等级区分，外形上总体有庑殿式、歇山式、悬山式、硬山式；按屋顶形式区分有攒尖顶、卷棚顶等；按格局区分有殿、堂、楼、阁、亭、榭、廊、厦、坊、塔等；按建筑层级区分有单檐、重檐，以致多檐。除石坊、砖塔外，屋架主要为木结构，梁、柱、斗、拱、檩、椽、窗、扉均为木材制作。

雷电灾害是文物古建筑遭受破坏的主要自然灾害，雷击除直接击毁古代建筑物构件外，还因为中国传统古建筑物大多为木结构，雷击将直接导致古建筑物起火，这将使古建筑大面积遭受损毁。据了解，目前大部分古建筑物未得到有效的防雷保护或防雷装置设施不完善，亟待在全社会加强古建筑物的防雷保护意识，使珍贵的古代建筑遗存免遭雷击毁坏。千百年的古建筑遗存一旦损毁，将不可复得。所以建立和完善古建筑物的防雷击措施迫在眉睫。

关于古建筑物防雷类别的确定

目前普遍将国家防雷标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94，2000版）作为新、改、扩建建筑物防雷标准执行。如何根据古建筑物的特殊结构和对防雷的要求，将古建筑物防雷标准纳入到GB50057-94之中，确定古建筑物防雷类别，是做好古建筑防雷工程设计、施工的基础。

按GB50165-92第5.3.1条的规定，古建筑物分为三类：

第一类：国家级重点文物保护单位的古建筑物；

第二类：省级重点文物保护单位的古建筑物；

第三类：其它古建筑物。

以上的古建筑分类如何与防雷分类结合，GB50165-92第5.3.4条第一款做了如下规定：防雷装置的选择与构造要求，对第一类古建筑，应专门研究，对第二类古建筑，应按第一类民用建筑考虑，对第三类古建筑，应按第二类民用建筑考虑。

根据国家现行建筑物防雷设计规范（GB50057-94，2000版），建筑

物的防雷分类根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果来确定。国家级重点文物保护单位的古建筑物根据其大小至少应划为二类以上防雷建筑物。

在GB50057-94中，第一类防雷建筑物是指有爆炸危险，因电火花而引起爆炸，会造成巨大损失和人身伤亡者。但古建筑屋架大多为木结构，亟易起火燃烧，在第一类古建筑物中属于“国宝”级的和列入联合国世界人类文化遗产的大型古建筑群应参照第一类防雷建筑物标准进行防护。因为这些古建筑物一旦遭雷击焚毁，将是国家和民族无可挽回的莫大损失，同时也是人类文化遗产的莫大损失，所以第一类古建筑物上述部分应划入第一类防雷建筑物重点保护，第一类古建筑物其余部分及第二类古建筑物应划为第二类防雷建筑物。第三类古建筑物中，当古建筑物有电源线、信号线等引入内部，有大型金属构件、金属物体、使用电子设备时，也应划为第二类防雷建筑物。除此之外的第三类古建筑物可划为第三类防雷建筑物。

古建筑物的防雷措施

根据IECl024-1和GB50057-94（2000版）的有关规定，建筑物防雷

可分为内、外部防雷，并按人、物和设备对雷电灾害的感受强度不同可把建筑物内、外环境划分为LPZ0A、LPZ0B、LPZl、LPZn+1等不同的防雷区。LPZ0A为建筑物的外部防雷保护区域，LPZ0B～LPZn+1为建筑物内部防雷保护区域。古建筑物的防雷设计必须将外部防雷装置和内部防雷装置作为整体统一考虑。

按照《古建筑木结构维护与加固技术规范》GB50165-92第5.3.3条的规定，古建筑物装设防雷装置，应符合下列要求：

1．应有防直击雷和防雷击电磁脉冲的装置；

2．应考虑雷击时所产生的接触电压、跨步电压和各种架空线路引来的危害；

3．若建筑物内部有大型金属构件或存放有金属物体、金属设备，尚应考虑雷击电磁感应的影响。

（一）第一、二类古建筑物的防雷措施

1．直击雷的防护

外部防雷装置（即传统的常规避雷装置）由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器有三种形式：避雷针、避雷带和避雷网。它位于建筑物的顶部，其作用是引雷，即把雷电流引下。引下线上与接闪器连接，下与接地装置连接，它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度，它的作用是使雷电流顷刻流散到大地中去古建筑物的直击雷防护，除满足GB50057-94的要求外，还应满足下列要求：

（1）接闪器应采用避雷带和短避雷针。

为保持古建筑物原貌和艺术特点，接闪器宜采用避雷带与短避雷针（30～50cm）的组合形式，宜在敷有引下线屋角的避雷带上焊接30～50cm 左右的短避雷针，以便有效接闪泄流人地。根据雷击规律，避雷带应沿建筑物屋面的正脊、吻兽、屋顶檐部、斜脊、垂兽和高出建筑物的烟囱等易