文物保護與古建筑物防雷措施探討

文物保護與古建筑物防雷辦法探索(楊波 王鳳山華云)中國的古代建筑遺存是幾千年中國稀罕文明的尷尬遺產，因為戰亂和人為破碎摧毀，僅存的文物事業彌足尷尬。中國的古建筑物以其合營的布局、沒法估計的歷史價值而在中華民族久長的發展史上占據稀罕的職位。其承載的建筑頭腦、建筑美學和營建次序遞次貫通于秦漢以致明清兩千余年，值得咱們承襲和發揮光大。是以，保護古代建筑遺存的重要性就顯得尤其突出，特別是古建筑物的防雷保護。千百年來古建筑物遭雷擊，或因雷電動怒被焚毀的工作不勝羅列。譬喻：明朝時北京故宮前朝三大殿三次遭雷擊被焚，永樂十九年，三殿（那時名奉天、華蓋、謹身）遭雷擊焚毀，十年后，明正統五年時才修復；嘉靖三十六年“大雷雨，戌刻火作”，三殿被焚殃及午門，至嘉靖四十一年才修復，更名為皇極殿、中極殿和建極殿；萬歷二十五年歸極門雷擊動怒，延至三殿，暫且具燼，20年后，天啟四年才重修完工。清光緒十五年，天壇祈年殿遭雷擊焚毀。1969年，承德避暑山莊普佑寺，因未安裝避雷設備，遭雷擊動怒，馳譽的法輪殿和周圍群樓、配殿94間全數付之一炬；2004年5月11日，山西運城稷山縣省級文物保護單位大梵剎遭雷擊產生失火，經消防人員奮力撲救，大殿才免遭災難，但仍有部分建筑被損壞。當代建筑防雷技術和技法，是創立在泰西式的建筑模式和當代建筑布局基礎上的。根據建筑物防雷原理若何舉辦中式古建筑防雷保護，現在還沒有相應的規范標準，這需求文物界、建筑界和防雷界合營努力，擬訂適宜中式建筑的防雷方案標準和施工工藝標準。中國古代建筑在天下建筑史上是無以倫比的，中國古代建筑，以其用途、規制、等第區分，形狀上整體有廡殿式、歇山式、懸山式、硬山式；按屋頂模式區分有攢尖頂、卷棚頂等；按格局區分有殿、堂、樓、閣、亭、榭、廊、廈、坊、塔等；按建筑層級區分有單檐、重檐，以致多檐。除石坊、磚塔外，屋架重要為木布局，梁、柱、斗、拱、檁、椽、窗、扉均為木柴制作。雷電災難是文物古建筑遭遇破碎摧毀的重要天然災難，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布局，雷擊將直接招致古建筑物動怒，這將使古建筑大面積遭遇損毀。據了解，現在大部分古建筑物未獲得無效的防雷保護或防雷裝配舉措措施不完滿，亟待在全社會加強古建筑物的防雷保護認識，使尷尬的古代建筑遺存免遭雷擊損壞。千百年的古建筑遺存一旦損毀，將不可復得。以是創立和完滿古建筑物的防雷擊辦法迫在眉睫。現就咱們所接觸過的古建筑物防雷工程方案和施工，談一些體味。1、對于古建筑物防雷類別切實其實定現在寬泛將國家防雷標準《建筑物防雷方案規范》（gb50057-94，2000版）作為新、改、擴建建筑物防雷標準實施。若何憑證古建筑物的稀罕布局和對防雷的要求，將古建筑物防雷標準歸入到gb50057-94當中，確定古建筑物防雷類別，是做好古建筑防雷工程方案、施工的基礎。按gb50165-92第5.3.1條的規定，古建筑物分為三類：第一類：國家級重點文物保護單位的古建筑物；第二類：省級重點文物保護單位的古建筑物；第三類：其它古建筑物。以上的古建筑分類若何與防雷分類連絡，gb50165-92第5.3.4條第一款做了以下規定：防雷裝配的決定與構造要求，對第一類古建筑，應專門研討，對第二類古建筑，應按第一類民用建筑思索，對第三類古建筑，應按第二類民用建筑思索。憑證國家現行建筑物防雷方案規范（gb50057-94，2000版），建筑物的防雷分類憑證其重要性、應用性子、產生雷電工作的也許性和后果來確定。國家級重點文物保護單位的古建筑物憑證其大小至多應劃為二類以上防雷建筑物。在gb50057-94中，第一類防雷建筑物是指有爆炸損害，因電火花而誘發爆炸，會形成偉大損失和人身傷亡者。但古建筑屋架大多為木布局，亟易動怒焚燒，在第一類古建筑物中屬于“國寶”級的和染指聯合國天下人類文明遺產的大型古建筑群應參照第一類防雷建筑物標準舉辦防護。因為這些古建筑物一旦遭雷擊焚毀，將是國家和民族無可挽回的莫大損失，同時也是人類文明遺產的莫大損失，以是第一類古建筑物上述部分應劃入第一類防雷建筑物重點保護，第一類古建筑物別的部分考中二類古建筑物應劃為第二類防雷建筑物。第三類古建筑物中，當古建筑物有電源線、信號線等引入外部，有大型金屬構件、金屬物體、應用電子設備時，也應劃為第二類防雷建筑物。除此之外的第三類古建筑物可劃為第三類防雷建筑物。2、古建筑物的防雷辦法憑證iecl024-1和gb50057-94（2000版）的無關規定，建筑物防雷可分為內、外部防雷，并按人、物和設備對雷電災難的感觸強度不同可把建筑物內、外環境劃分為lpz0a、lpz0b、lpzl、lpzn 1等不同的防雷區。lpz0a為建筑物的外部防雷保護地域，lpz0b～lpzn 1為建筑物外部防雷保護地域。古建筑物的防雷方案必須將外部防雷裝配和外部防雷裝配作為全部統一思索。憑證《古建筑木布局維護與加固技術規范》gb50165-92第5.3.3條的規定，古建筑物裝布防雷裝配，應切合以下要求：1．應有防直擊雷和防雷擊電磁脈沖的裝配；2．應思索雷擊時所產生的接觸電壓、跨步電壓和各類架空路線引來的危險；3．若建筑物外部有大型金屬構件或寄放有金屬物體、金屬設備，尚應思索雷擊電磁認為的影響。（一）第1、二類古建筑物的防雷辦法1．直擊雷的防護外部防雷裝配（即傳統的常逃避雷裝配）由接閃器、引下線和接地裝配三部分構成。接閃器有三種模式：避雷針、避雷帶和避雷網。它位于建筑物的頂部，其作用是引雷，即把雷電流引下。引下線上與接閃器銜接，下與接地裝配銜接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝配。接地裝配位于公開確定深度，它的作用是使雷電流瞬息飄泊到大地中去古建筑物的直擊雷防護，除愜心gb50057-94的要求外，還應愜心以下要求：（1）接閃器應給與避雷帶和短避雷針。為摒棄古建筑物原貌和藝術特性，接閃器宜給與避雷帶與短避雷針（30～50cm）的組合模式，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，以便無效接閃泄流人地。憑證雷擊軌則，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能源危險，在敷設避雷帶時應只管住手直、銳角彎曲勉強，應給與圓弧形彎曲勉強，其引下彎曲勉強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勉強，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疇，應按滾球法打算，當脊或檐不在保護范疇時，應添加避雷帶的高度。避雷帶應方案成古建筑物屋面的輪廓線，須精選優秀耐用材料，緊密加工，安裝工藝要求柔美，市防雷舉措措施與古建筑物融為一體。（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、正脊中央較突出的尖塔、法輪寶頂處可安裝短避雷針，原則上應安裝在頂端中心地位，不破碎摧毀古建筑物的對稱均衡原貌。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。（4）金屬寶頂其外部金屬層厚度大于4mm時，可做接閃器，但必須與避雷帶銜接。（5）引下線應從古建筑物外立面四角、山墻、后檐墻布設，均勻間距18米，須盡也許對稱潛在安裝。古建筑物側面為恬適及好看起見不宜設引下線，面闊較大的大殿前屋檐避雷帶可選直徑較粗的材料敷設，兩端引下線也須加大材料直徑。引下線一般不得少于2組，大型古建筑物不得少于4組。引下線根數少，雷電流分流就小，每根引下線所經受的雷電流就越大，容易產生雷電還擊和二次危險。是以，在布設引下線時應按規范要求敷設。但古建筑物多為磚木布局，故只能給與明敷。敷設時應屬意引下線要對稱。為縮短序下線自己電感所誘發的雷電認為過電壓，應以最短的接地路子敷設。引下線彎曲勉強應給與弧形彎曲勉強。在引下線距空中1.8～0.3m處應有杰出的保護籠罩物，住手與人員接觸產生觸電損害。（6）古建筑物接地裝配的布設應憑證其用途、性子、地理環境和人員多少等環境來決定布局形勢和地位。對重要的游客會集的古建筑物外部應做均壓辦法。對寬度較窄的古建筑物可給與程度周圈式接地裝配，并屬意接地裝配與公開管線的恬適距離。若達不到規范要求的分歧銜接成一體，形成均壓接地網。這樣能夠使接地網界面以內的電場散布對照均勻，能夠減小跨步電壓對人員的危險，也能夠減小室外延被雷擊時因為空中電位梯度大易產生高壓還擊危險。其它，為低落雷電跨步電壓對人員的危險，當接地體距建筑物出進口或人行道小于3m時，接地體部分應深埋空中1m以下。接地體的襲擊接地電阻應不大于10ω。（7）安裝避雷帶的阻擋架間距不大于1m，阻擋架用u型卡安穩在脊瓦、筒瓦和瓦當上。（8）古長城防直擊雷的重點是城樓和敵樓，保護工具是古建筑物和游人，敵樓防直擊雷可給與周圈安裝避雷帶，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），保護范疇應大于30m。（9）雕塑精彩的石質牌坊，不容易在其上安裝避雷帶，可在雙側安裝避雷針。（10）古樹頂安裝一支或多支短避雷針，引下線不要環繞糾纏在樹桿上，有前提的處所可環繞糾纏樹身周圍做環形接地體。2．防側擊的辦法古建筑物防側擊雷，要憑證地點地地理地位來決定。對付周圍空曠，或建在山區的古建筑物應憑證實踐環境確定，險些需求的能夠每隔6m沿建筑物四處設置圈式防雷均壓帶，并使均壓帶和建筑物四處的悉數金屬物均與防雷接地穩定銜接。防球雷的最佳辦法是安裝金屬樊籬網并穩定接地，最低要求是把建筑物的悉數門窗都裝上玻璃，使其沒有孔洞，以防球雷沿孔洞鉆進室內。別的，還應屬意四處高大樹木引來的球雷，要思索樹木與建筑物的恬適距離。（1）自力的古塔，塔身的上部應有防側擊的辦法。一般在塔頂下三層外檐上安裝避雷帶，檐角加裝短避雷針，并與該層的避雷帶銜接。（2）具備2、三層檐的古建筑物，除頂層裝避雷帶外，為防側擊，2、三層檐宜裝避雷帶。（3）樹木枝葉距古建筑物3米以內時，樹木應安裝避雷針，其接地體與古建防直擊雷的接地體銜接。3．防雷電波侵入和雷擊電磁脈沖的辦法（1）制止架空線纜直接引入建筑物，進入建筑物的電源線、信號線應穿鋼管直接埋地引入，其埋地長度不應小于15米。在低壓電源架空電纜埋地前，應安裝切合ⅰ級分類試驗的防雷器。信號線在室內進入設備端安裝適配的信號防雷器。（2）架空金屬管道，在進入建筑物前，應與防雷接地相連。（3）古建筑物外部防雷外部防雷裝配的作用是縮小建筑物內的雷電流和所產生的電磁認為以及住手還擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害。除外部防雷裝配外，為達到此目的所給與的舉措措施均為外部防雷裝配，它蘊含等電位銜接、樊籬、加裝避雷器以及公允布線和杰出接地等辦法。大多半國家、省、市級重點文物保護單位的古建筑物外部都增設了消防、報警、把守系統等。這些弱電系統受雷電認為的危險是很大的。為此，隨著科技發展，古建筑物外部防雷也顯得無比重要。細心辦法以下：①把從lpz0a區進入lpzi區各類金屬管蘊含鎧裝電纜的金屬外皮在lpz0a與lpzl接壤處就近與防雷接地或建筑基礎地作等電位銜接，使沿各類金屬管和電纜侵入的雷電泄流人地。②把從lpz0b區進入lpzl區各類天饋路線在lpz0b與lpzl接壤處串接相應的天饋電涌保護器(電涌保護器)；把從lpz0a區進入lpzl區的各類通訊、數據信號路線在lpz0a與lpzl接壤處串接相應的信號防雷器；把從lpz0a區進入upzl區的電源路線在lpz0a與lpzl接壤處并接相應的電源防雷器。電涌保護器的設置、施工應屬意以下幾方面：①電涌保護器的最大鉗壓加之其兩端引線的認為電壓應與所屬系統的根本絕緣水和藹設備準許的最大電涌電壓融洽分歧；電涌保護器還應與其相應的能量經受手段相分歧。②在天饋、通訊、數據等信號路線上一般給與一至二級電涌保護器保護，而在電源配電路線上要憑證被保護設備的重要性和雷災環境來決定在不同防雷區的接壤處設一至三級電涌保護器保，但每級之間應有確定的間距（憑證決定電涌保護器類型不同，間距應不小于5～15m）。③電涌保護器的接地線規格應切合規范，并以最短的距離在lpz接壤處就近接地（接地線一般應不大于50cm）。（4）當古建筑物外部有大型金屬構件或寄放金屬物體、金屬設備；將電源線、信號線等引入古建筑物內時，應加強對雷擊電磁認為的防護。（5）防護辦法應切合gb50057-94第3．3．7條的規定（6）在建筑物電源的進線處（或配電箱內），安裝切合ⅱ級分類試驗的電涌保護器。（7）室外的恬適監控攝像頭，應在避雷針的保護范疇內，金屬外殼應接地，并與建筑物的防雷接地銜接。其視頻線、掌握線、電源線應安裝電涌保護器。（8）電話線在終端設備前應安裝電涌保護器。（9）在古建筑物內應設一個或多個等電位銜接端子，將設備機殼、電源pe線、電涌保護器的接地線、較大的金屬物，就近銜接到端子或等電位銜接線上，等電位銜接端子必須與防雷接地銜接。（10）樊籬辦法①外門窗安裝金屬紗窗、紗門或較密的金屬保護網，并穩定接地。可減小雷擊電磁認為的影響，同時又可防球形雷侵入；②在室內的線纜，只管給與樊籬電纜或穿金屬管，樊籬電纜外層或金屬管兩端接地。4．防接觸電壓每條引下線，在空中以上1.8米加裝絕緣套管，以住手接觸電壓對人員的挫傷。5．防跨步電壓在空中下，盤繞建筑物四處做閉合環形接地體，在該接地體突圍的空中上電位根本均衡，住手了雷電流上天后產生的跨步電壓對人員的挫傷。引下線與接地體間的接地引線、接地體的敷設，要切合gb50057-94第4．3．5條的規定。（二）第三類古建筑物的防雷辦法1．直擊雷的防護（1）接閃器一般給與避雷帶和短避雷針。（2）避雷帶應沿古建筑物屋脊的輪廓彎曲勉強，避雷帶應高出屋脊及其上的吻獸、塑像等20cm。避雷帶外側的保護范疇，應按滾球法打算，當脊或檐不在保護范疇時，應添加避雷帶的高度。（3）正脊上較突出的尖塔、塑像、寶頂等處安裝短避雷針，避雷帶的外口沿垂脊飛檐的走向安裝短避雷針。（4）金屬寶頂其外金屬層厚度大于4mm時，可做接閃器，但必須與避雷帶銜接。（5）引下線應從正脊的兩端、屋宇外立面四角布設，均勻間距24米。但有些古建受外觀或地基的限定，很難達到要求，可適宜縮短序下線的數量，加大引下線材料的直徑。但一般不得少于1組，大型古建筑物不得少于2組。（6）接地體的襲擊接地電阻應不大于10ω。（7）安裝避雷帶的阻擋架間距不大于1米，阻擋架用u型卡安穩在脊瓦上。（8）建筑精彩的牌坊，不容易在其上安裝避雷帶，可在雙側安裝避雷針。（9）古樹頂安裝一支或多支短避雷針，引下線不要環繞糾纏在樹桿上，有前提的處所可環繞糾纏樹身周圍做環形接地體。2．防側擊的辦法（1）自力的古塔，塔身的上部應有防側擊的辦法。一般在塔頂下三層外檐上安裝避雷帶，檐角加裝短避雷針，并與該層的避雷帶銜接。（2）具備2、三層檐的古建，除頂層裝避雷帶外，為防側擊，2、三層檐宜裝避雷帶。（3）樹木枝葉距古建3米以內時，樹木應安裝避雷針，其接地體與古建防直擊雷的接地體銜接。3．防雷電波侵入的辦法（1）制止架空線纜直接引入古建筑物，進入古建筑物的電源線、信號線應穿鋼管埋地引入，其埋地長度不應小于15米。在低壓電源架空電纜埋地前，應安裝切合ⅰ級分類試驗的電涌保護器。信號線在室內進入設備端安裝適配的信號防雷器。（2）架空金屬管道，在進入建筑物前，應與防雷接地相連。4．防接觸電壓每條引下線，在空中以上1.8m加裝絕緣套管.以住手接觸電壓對人員的挫傷。5．防跨步電壓在空中下，盤繞建筑物四處做閉合環行接地體，在該接地體突圍的空中上電位根本均衡，住手了雷電流上天后產生的跨步電壓對人員的挫傷。引下線與接地體間的接地引線接地體的敷設，要切合gb50057-94第4.3.5條的規定。3、古建筑物防雷工程方案、施工中存在的難點1．古建筑物避雷針（帶）引下線的間距，無意偶爾很難達到防雷規范的要求。2．良多古建筑物建在崇山峻嶺當中，地表多為巖石，接地電阻很難達到規范要求。3．有些古建筑物的基座很高大，并附有很厚的石臺階盤繞，做接地體和接地線很艱巨。4．有些古建筑物年久失修，磚瓦碎裂，檐木腐爛很難在其上加裝防雷裝配。5．最重要的是現在古建筑物防雷沒有統一的標準。與當代建筑物比擬，大多古建筑物周圍的地理環境、地質前提不志向，建筑物的形狀布局也對照煩復。是以，給古建筑物防雷裝配的施工安裝帶來了確定的難度，防雷結果絕對當代建筑物要差一些。對建筑物做直擊雷防護，需求敷設避雷針、避雷帶、引下線和接地體。但這些物體的安裝敷設，若不能與古建布局、狀況巧妙地融為一體，將直接影響古建風儀和古建筑的藝術展示。對付屋面敷設避雷帶，方案施工在切合防雷技術標準的前提下，應將避雷帶方案成為古建筑屋面的輪廓線，選材應力求與屋面的顏色分歧。現在避雷帶的支撐架通常應用u型卡安穩在筒瓦和屋脊上，但因安穩水和藹施工安裝工藝題目，避雷帶易倒伏，并對u型卡安穩處的灰瓦易形成不同程度的毀壞。創議制定標準，方案對古建筑屋面不形成毀壞的避雷針（帶）安穩要領。4、完結語當代防雷技術夸張的是全方位防護，綜合治理、層層布防，把防雷看作一個系統工程。文物古建筑是國家重要和尷尬的的文明遺產，具備不可規復性，古建筑的防雷恬適任務并非大事。是以，避雷舉措措施建樹應是文物保護根本建樹的名目。全社會都該當加強古建筑雷電災難憂患認識，著實做好古文物建筑的防雷恬適保護任務。