防雷方案

古建筑物防雷解决方案

时间:2020/1/3 9:29:19  作者:沃德  来源:转载  查看:130  评论:0
内容摘要:中国的古建筑物数量庞大、历史悠久,无法估量的历史价值,是中华民族悠久历史的结晶,因此古建筑物的保护工作就显得十分重要,尤其是古建筑物的雷电保护。雷电对古建筑危害主要表现在直击雷的破坏作用及雷电引起火灾而毁坏古建筑的原貌。而古建筑的防雷又不同于一般建筑的防雷,因为对古建筑做防雷...
中国的古建筑物数量庞大、历史悠久,无法估量的历史价值,是中华民族悠久历史的结晶,因此古建筑物的保护工作就显得十分重要,尤其是古建筑物的雷电保护。
雷电对古建筑危害主要表现在直击雷的破坏作用及雷电引起火灾而毁坏古建筑的原貌。而古建筑的防雷又不同于一般建筑的防雷,因为对古建筑做防雷时不能破坏原古建筑又不能影响其古建筑的美观,所以古建筑的防雷是一项很值得探讨的课题。
一、古建筑雷击史
千百年来古建筑物被雷电击毁或因雷电引起火灾被焚的事件举不胜举,雷电也成为了对古建筑破坏最大的自然危害。
1、1957年7月6日明十三陵长陵陵恩殿西部的兽头被雷击掉一半,横梁被炸裂、楠木大柱劈裂20厘米,同时造成一死三伤;
2、1969年9月,河北省承德市避暑山庄外八庙之一的普佑寺,因未安装避雷设备,遭雷击起火,著名的法轮殿和周围的群楼、配殿94间全部付之一炬;
3、2002年9月7日,应县木塔遭强雷电袭击,塔顶戗脊被炸开长约1.1米的裂缝;
4、2004年5月11日,稷山县大佛寺遭到强雷电袭击,大佛寺主殿及殿内众多珍贵文物化为灰烬,损失无法估量;
5、2005年8月13日,稷山县大佛寺再次遭到强雷暴袭击,寺内新建文殊殿失火,因发现及时没有造成大的损失;
上面只是古建筑被雷击破坏的几件,对古建筑的雷电防护是唯一保护古建筑遭雷击的方法,但对古建筑防雷要保证不破坏古建筑原有的风貌还要达到保护效果,1982年11月19日《中华人民共和国文物保护法》颁布,全国各省、市开始对古建筑物根据其重要性陆续安装防雷装置。
二、古建筑遭雷击原因
古建筑多数由于追求美观而不可避免有许多坡度和棱角(尤其是古塔),这些正是在GB50057-94(2000版)中指出易遭雷击的部位。
    坡度大雷击部位增多,而雷击概率增大。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尤其是古塔等古建筑,其坡度大、棱角多,并在塔等有突出的金属(与地绝缘),这很容易遭受雷击。
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,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,使古建筑烧毁或破坏其原貌。
三、古建筑防雷措施
根据《建筑物防雷设计规范》GB50057—94(2000年版),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及后果来确定,国家级重点文物保护的建筑物根据其大小至少应划为二类及以上防雷建筑物,一般古建筑防雷类别确定为二类。
古建筑防雷主要是针对于外部直击雷防护,因感应雷主要是电源信号线路,而古建筑电源信号等线路是后来敷设的,其防护相对容易。外部防雷难度主要集中在不破坏古建筑原貌前提下,并且古建筑物的结构主要为木结构和砖木结构两种,有些建筑物上饰有金属材料,但因当时金属加工工艺所限,没有承担柱、梁等承重作用,给古建筑防雷带来了很大难度。
3.1、接闪装置
接闪装置的作用是直接拦截雷电,避免破坏古建筑。而古建筑不同于一般现代建筑,在安装时不能破坏其原貌,一般对于小于15米古建筑可以在距离古建筑不小于5米地方移植高大树木(如果古建筑周围有高大建筑,也可在高大建筑装设避雷针),在树木上装设避雷针,引下线沿树干敷设。其冲击接地电阻不大于10Ω,其保护范围按“滚球法”计算,使古建筑处于保护区内。
最好的方法是沿屋脊、屋檐、屋角等处敷设避雷带。避雷带可以按照建筑物的走向作出造型。
对于大于15米古建筑物利用树木上安装避雷针就是现实了,因为高度太高尤其是古塔,那就保护不到古建筑了。对于比较高的古塔,因为高度比较高,好的办法就是在古建筑上安装避雷带配合避雷短针,网格尺寸不大于10m×10m或12m×8m的避雷网,如果古建筑上有金属装饰物等,尽量在不破坏古建筑的前提下,将所有金属装饰物与避雷带做等电位连接,如果古建筑上有吻兽,可以把吻兽等电位连接,使吻兽起到避雷短针的作用。
在屋脊、屋檐上敷设避雷带之外,还可以在脊顶、宝顶、兽头、挑檐等处用Ф16以上的紫铜棒做避雷小针并避雷带材质选择好与古建筑相协调,可选紫铜,紫铜较耐腐蚀并古建相匹配,不会影响古建筑的原貌。
3.2、引下线布置
防雷引下线根数少,雷电流分流就小,每根引下线所承受的雷电流就越大,容易产生雷电反击和雷电二次效应危害。因此在布设引下线时尽量多设几根,尽量利用建筑物的柱子和钢筋。但古建筑物多为砖木结构,故只能采用明敷。敷设时应注意引下线要对称,沿古建筑轮廓弯曲,并保证其弯曲段开口部分的直线距离,不小于弯曲全长的1/10,不的弯成折角或直角,弯曲应采用弧形弯曲,在引下线距地面1.8m--0.3m处应有良好的保护覆盖物,避免与游客接触产生接触电压危害,引下线也用注意用的材质,应与古建筑相协调。
3.3、接地装置
古建筑物接地装置的布设应根据其用途、性质、地理环境和游客多少等情况来选择接地方式和位置,对重要的游客集中的古建筑物内部应做均压措施。对于占地面积不大的古建筑物(如古塔)可采用双环接地装置,对于有的古建筑所处的特殊地理位置,土壤电阻率很高,可以采用双环接地结构,尽量增加环行的接地面积,如果接地电阻不能满足要求,根据GB50057-94标准可以使环型接地面积不小于80m2,这样就可以不计及接地电阻的大小。
为降低雷电跨步电压对游客的危害,当接地体距建筑物出人口或人行道小于3米时,接地体局部应埋深1m以下,若深埋有困难,则应敷设50~80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2米。
3.4、防侧击雷、球雷措施
当古建筑高度超过45米时,要考虑古建筑物的防侧击雷。根据古建筑地理位置来决定防护,对于建在城市里并古建筑周围有高大建筑物体时古建筑物一般不需要设防侧击雷;对建在海拔较高的古建筑(如古塔)物应根据实际情况确定,确实需要的可以每隔6米沿建筑物四周设置圈式防雷均压环,并使均压环和建筑物四周的所有金属物均与防雷地可靠连接。
对古建筑最难防的是球形雷,防球形雷的最好措施是安装金属屏蔽网并可靠接地,最低要求是把建筑物的所有门窗都装上玻璃(最好有金属网格),使其没有孔洞,以防球雷沿孔洞钻进古建筑内,以至爆炸使古建筑部分损坏或造成人身伤亡。
金属窗要做等电位连接,一般在窗框或窗扇的四角处,采用┓型镀锌扁钢(作防锈处理)将框内的衬钢连为一个闭合体,通过四颗金属连接螺丝与衬钢连接为一体,用16mm2多股铜线做等电位连接。
此外,还应注意附近高大树木引来的球雷,要考虑树木与建筑物的安全距离,满足树干距古建筑不应小于5米,树冠距古建筑不应小于3米。
3.5、古建筑内部防雷
古建筑内部防雷相对容易一些,因为如供电线路、各种监控信号线路的防护与一般的防雷几乎没什么区别,因为这些线路都是后期为了一些需要而安装的,就避免了保持原古建筑的难度。
内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装置外,所有为达到此目的所采用的设施、手段和措施均为内部防雷装置,它包括等电位连接设施(物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。
四、结束语
本文主要有针对性的探讨了古建筑防雷的方法和措施,鉴于古建筑防雷要保证不破坏古建筑原貌的情况下,所以古建筑防雷的难度比较大,但根据古建筑的特殊性,实施具有针对性的防雷措施。
中国古建筑及文物是我家重要的人文旅游资源和珍贵文化遗产,具有不可复原性,古建筑的防雷安全工作要重视。各级政府及主管部门应因地制宜,将避雷设施建设纳入文物保护基本建设和维修项目中,加大经费投入,保障中国璀璨的瑰宝永远屹立于世界的东方。


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