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【摘 要】本文是针对古建筑防雷设计与施工的探讨。笔者结合自己的工作经验，在文章中首先分析了古建筑容易遭受雷击的原因及危害，而后从设计与施工细节方面都做出了详细的保护措施分析。
【关键词】古建筑；防雷工程；设计与施工
Discussion on ancient architectural mine engineering design and construction techniques
Yuan Lin-ru，Chen Ming-fa，Wang Su-li
（Southeast Electronic System Engineering Co.， Ltd.， Henan Province Zhengzhou Henan 450000）
【Abstract】This article is to explore the ancient buildings for design and construction of the mine. The author combines his experience in the article analyzes the ancient buildings vulnerable to lightning causes and hazards， and then from the design and construction details have made a detailed analysis of protective measures.
【Key words】Mine engineering；Design and construction of ancient buildings
1. 前言
古建筑承载着我国灿烂的历史文明，是我国建筑文化中的重要组成部分。而就有记载的历史来看，古建筑因雷击而引发的火灾事故是我国古建筑遭受损坏的主要原因之一。如北京故宫从明朝到清朝末期共发生火灾50余起左右，而这其中因雷击造成的就多达34起，造成了严重的经济和文化损失。目前就我国境内的古建筑物来讲，普遍都缺少相应的防雷保护措施，是未来建筑发展进程中急需解决的重要任务。
2. 古建筑容易遭雷击的原因分析
古建筑因其建筑年限、地理环境以及结构等性质与普通建筑物存在着一定的差异，其容易遭受雷击的主要原因表现在：
（1）常见的雷击有直击雷、闪电电涌侵入和闪电感应三种，而古建筑物遭受的主要是直击雷危害。直击雷产生时需要电量积累到一定的强度可击穿绝缘空气从而形成电流通道，并且要有突出的物体造成周围电场突变来感应异号电荷，许多古建筑多为木质结构且经过千年的风雨侵蚀，木材干燥，遇到雨天之后潮湿，电阻率变小，容易积蓄静电引来电流。而且古建筑多建在高山上，位置突出，也是引发雷击的重要因素。
（2）古建筑在结构和形式上多追求挺拔、雄伟，因此多建有高耸的屋脊，为带电云层放电创造了条件。
（3）多数古建筑因年久失修，使得建筑原有的绝缘性能遭受到了严重损害，如建筑的立柱、砖墙等部位极容易聚集电荷并提供了电荷向上运行的通道，增加了古建筑遭受雷击的可能性。
（4）古建筑物内或周边多植有高大的树木，来增加建筑沧桑的气氛，但这些树木久而久之也成了雷电的最佳落脚点，容易引发雷击。
3. 古建筑防雷类别的确定
（1）根据GB50165-92中5.3.1条规定，我国古建筑按照其历史文化价值主要可分为三个类别：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。
（2）在GB50165-92中第5.3.4条针对上述不同类别的古建筑物如何做好相应的防雷措施，有下述规定：在防雷构造与装置的选择方面，第一类古建筑应做专门的研究；第二类古建筑可按照第一类民用建筑考虑；第三类古建筑则按照第二类民用建筑防雷措施考虑。
（3）目前我国建筑防雷设计和施工的主要依据标准为《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010），无论是新建工程还是扩建、改建项目，都需要首先针对上述古建筑的分类、结构与防雷要求，将其标准纳入到GB50057-2010 之中来确定防雷的类别，这是做好古建筑物防雷工程的前提。另外，根据我国现行的建筑物防雷设计规范（GB50057-2010），建筑的防雷分类需要按照其使用性质、重要性以及发生雷电事故后的危害性来确定，国家级重点文物保护单位古建筑物则根据其大小，至少应划分为二类以上防雷建筑物。
4. 古建筑防雷保护的设计与施工技术
4.1 直击雷防护。
用来防止直击雷的常规避雷设施主要由接闪器、引下线和接地三部分构成。其中常见的接闪器如避雷针、避雷网和避雷带，主要设置在建筑的顶端，其作用在于将雷电中的电流引下，通过引下线装置引入到接地装置中，最终流散到大地内。安装在建筑外部的这种防直击雷装置，首先要确保不能对建筑本身的使用性能、结构等造成破坏，在施工过程中严格遵守施工规范和操作章程；其次，建筑外部避雷装置要尽可能与建筑整体形成统一的风格，不至于破坏建筑外部美观效果。在具体的工程施工中，直击雷防护装置的形式主要有：
（1）接闪器——古建筑屋面和屋脊部分多兽类造型，在安装接闪器时应选择最为合适的形式、材质以及外观来与之相吻合。如接闪导向的颜色应与建筑物相应位置颜色协调，不影响建筑本身以及周围环境的美观效果。又如，在设置避雷带时，要注意支持卡子要用抱箍式固定件、固定螺丝以及橡胶垫等进行固定和保护，而不能用普遍的直接在建筑上打孔的方法，以避免对古建筑的破坏。接闪导线通常用热镀锌钢，其固定支架高度不宜大于1.5米。另外，避雷带相互之间可以用铜管进行压接，三根以上避雷带连接时要注意在每根避雷带上压铜鼻子，并用螺丝对铜鼻子进行固定和连接，以保证电气的连通性和机械强度。 （2）引下线——古建筑在敷设引下线时需要注意尽量避开建筑的正面，从后面或侧面等隐蔽部位敷设，敷设时要遵循到接地体最短的路径原则，并且要平直、没有急转弯等，每敷设一段要做好分段的固定。通常每条引下线在距离地面1.8米以上的部位都需要装绝缘套，主要用来防止人为触电伤害。若需要沿着建筑木立柱向下铺设引下线时，可采用绝缘的多股铜线并用圆形抱箍进行固定。引下线可根据需求涂成与建筑面详尽的颜色以增强其整体融合性。
（3）接地装置——古建筑安装接地装置时，需要对地面进行挖掘，首先要注意对地下进行勘测，避免损耗地下文物等设施。其次敷设过程中重点要考虑接地装置与地下管线路的安全距离，如不满足规范要求可连接成一体形成均压接地网，从而使接地网界面以内的电场均分分布，减小跨步电压对人的伤害。
4.2 防侧击雷的措施。
古建筑物如所在地区周围空旷或建立在山顶部位，可在建筑物四周每隔6米设置圈式防雷均压带，并且将均压带与建筑四周所有的金属物均与防雷接地进行可靠的连接。如古建筑为独立的古塔，塔身上端应有防侧击雷措施，而且塔顶下三层外檐上也要安装避雷带，檐角加装短避雷针，并与该层的避雷带连接。对于球雷的最佳防护措施为安装金属屏蔽网并可靠接地，并做好建筑室内的封闭措施，如在门窗上都安装玻璃，避免有球雷从孔洞钻入室内。对于有二、三层檐的古建筑来讲，除了顶层要装避雷针之外，二、三层檐上要安装避雷带防止侧击雷。
4.3 树木防雷。
我国《古建筑木结构维护与加固技术规范》（GB50165-92）中有相关规定，当古建筑附近有高大树木且树木枝叶离建筑距离在3米以内时，应做好以下防护措施：（1）需要在树顶上安装避雷针，通过树干敷设引下线然后将接地体与古建筑的防直击雷的接地体相连接。（2）树木附近不断堆放大量的金属物体，更不能在树木周身及根部缠绕钢筋。（3）对于枯朽树木的洞穴应采用灰膏进行封堵密实，防止树洞内积水而导致树木接闪。（4）需要在古建筑周围区域重新栽种树木时，应保证树干距离建筑物在5米以外，其树冠与枝叶距离建筑物在3米以外。
4.4 雷电波侵入和雷击电磁脉冲的防护。
若古建筑物内部安装有电子系统、低压电气系统或大型金属构件时，应做好雷电波侵入和雷击电磁脉冲的相关防护措施。常用到的做法有：
（1）等电位连接。古建筑需要做等电位连接的如金属宝顶、宝盒，建筑檐下的防鸟铁丝网、设备金属外壳、金属管线的屏蔽层等，在对控制机房进行等电位连接时，需要根据电子系统不同的工作频率采用不同的星形或网形结构。
（2）屏蔽要求。古建筑内部的电话线、供电线路不宜进行架空引入，如必须架空时应在引入到古建筑前先用埋地电缆或穿金属管屏蔽埋地处理，同时在进入建筑后与建筑内部的防雷装置连接。
5. 结语
古建筑因修建年代和自身结构、环境等问题，存在着许多雷击隐患，但作为国家重点保护文物，古建筑的防雷措施又不能简单地等同于普通民用和商业建筑防雷措施。这就要求在具体的项目中，根据实际的情况并结合国家的规范标准，既要做好完善的古建筑防雷措施，又不能破坏建筑原有的设施，同时还要在形象上符合古建筑整体的风格，其工作难度可谓是相当大的。
参考文献
[1] GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S].中华人民共和国建设部，2010，10.
[2] 石拥军，李建宇.古建筑物防雷略论[J].消防技术与产品信息，2004（12） ：17 -19.
[3] 杨世刚，陶彪.古建筑防雷探讨[J].防灾科技学院学报，2010（3） ：40-43.
【关键词】古建筑；防雷工程；设计与施工
Discussion on ancient architectural mine engineering design and construction techniques
Yuan Lin-ru，Chen Ming-fa，Wang Su-li
（Southeast Electronic System Engineering Co.， Ltd.， Henan Province Zhengzhou Henan 450000）
【Abstract】This article is to explore the ancient buildings for design and construction of the mine. The author combines his experience in the article analyzes the ancient buildings vulnerable to lightning causes and hazards， and then from the design and construction details have made a detailed analysis of protective measures.
【Key words】Mine engineering；Design and construction of ancient buildings
1. 前言
古建筑承载着我国灿烂的历史文明，是我国建筑文化中的重要组成部分。而就有记载的历史来看，古建筑因雷击而引发的火灾事故是我国古建筑遭受损坏的主要原因之一。如北京故宫从明朝到清朝末期共发生火灾50余起左右，而这其中因雷击造成的就多达34起，造成了严重的经济和文化损失。目前就我国境内的古建筑物来讲，普遍都缺少相应的防雷保护措施，是未来建筑发展进程中急需解决的重要任务。
2. 古建筑容易遭雷击的原因分析
古建筑因其建筑年限、地理环境以及结构等性质与普通建筑物存在着一定的差异，其容易遭受雷击的主要原因表现在：
（1）常见的雷击有直击雷、闪电电涌侵入和闪电感应三种，而古建筑物遭受的主要是直击雷危害。直击雷产生时需要电量积累到一定的强度可击穿绝缘空气从而形成电流通道，并且要有突出的物体造成周围电场突变来感应异号电荷，许多古建筑多为木质结构且经过千年的风雨侵蚀，木材干燥，遇到雨天之后潮湿，电阻率变小，容易积蓄静电引来电流。而且古建筑多建在高山上，位置突出，也是引发雷击的重要因素。
（2）古建筑在结构和形式上多追求挺拔、雄伟，因此多建有高耸的屋脊，为带电云层放电创造了条件。
（3）多数古建筑因年久失修，使得建筑原有的绝缘性能遭受到了严重损害，如建筑的立柱、砖墙等部位极容易聚集电荷并提供了电荷向上运行的通道，增加了古建筑遭受雷击的可能性。
（4）古建筑物内或周边多植有高大的树木，来增加建筑沧桑的气氛，但这些树木久而久之也成了雷电的最佳落脚点，容易引发雷击。
3. 古建筑防雷类别的确定
（1）根据GB50165-92中5.3.1条规定，我国古建筑按照其历史文化价值主要可分为三个类别：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。
（2）在GB50165-92中第5.3.4条针对上述不同类别的古建筑物如何做好相应的防雷措施，有下述规定：在防雷构造与装置的选择方面，第一类古建筑应做专门的研究；第二类古建筑可按照第一类民用建筑考虑；第三类古建筑则按照第二类民用建筑防雷措施考虑。
（3）目前我国建筑防雷设计和施工的主要依据标准为《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010），无论是新建工程还是扩建、改建项目，都需要首先针对上述古建筑的分类、结构与防雷要求，将其标准纳入到GB50057-2010 之中来确定防雷的类别，这是做好古建筑物防雷工程的前提。另外，根据我国现行的建筑物防雷设计规范（GB50057-2010），建筑的防雷分类需要按照其使用性质、重要性以及发生雷电事故后的危害性来确定，国家级重点文物保护单位古建筑物则根据其大小，至少应划分为二类以上防雷建筑物。
4. 古建筑防雷保护的设计与施工技术
4.1 直击雷防护。
用来防止直击雷的常规避雷设施主要由接闪器、引下线和接地三部分构成。其中常见的接闪器如避雷针、避雷网和避雷带，主要设置在建筑的顶端，其作用在于将雷电中的电流引下，通过引下线装置引入到接地装置中，最终流散到大地内。安装在建筑外部的这种防直击雷装置，首先要确保不能对建筑本身的使用性能、结构等造成破坏，在施工过程中严格遵守施工规范和操作章程；其次，建筑外部避雷装置要尽可能与建筑整体形成统一的风格，不至于破坏建筑外部美观效果。在具体的工程施工中，直击雷防护装置的形式主要有：
（1）接闪器——古建筑屋面和屋脊部分多兽类造型，在安装接闪器时应选择最为合适的形式、材质以及外观来与之相吻合。如接闪导向的颜色应与建筑物相应位置颜色协调，不影响建筑本身以及周围环境的美观效果。又如，在设置避雷带时，要注意支持卡子要用抱箍式固定件、固定螺丝以及橡胶垫等进行固定和保护，而不能用普遍的直接在建筑上打孔的方法，以避免对古建筑的破坏。接闪导线通常用热镀锌钢，其固定支架高度不宜大于1.5米。另外，避雷带相互之间可以用铜管进行压接，三根以上避雷带连接时要注意在每根避雷带上压铜鼻子，并用螺丝对铜鼻子进行固定和连接，以保证电气的连通性和机械强度。 （2）引下线——古建筑在敷设引下线时需要注意尽量避开建筑的正面，从后面或侧面等隐蔽部位敷设，敷设时要遵循到接地体最短的路径原则，并且要平直、没有急转弯等，每敷设一段要做好分段的固定。通常每条引下线在距离地面1.8米以上的部位都需要装绝缘套，主要用来防止人为触电伤害。若需要沿着建筑木立柱向下铺设引下线时，可采用绝缘的多股铜线并用圆形抱箍进行固定。引下线可根据需求涂成与建筑面详尽的颜色以增强其整体融合性。
（3）接地装置——古建筑安装接地装置时，需要对地面进行挖掘，首先要注意对地下进行勘测，避免损耗地下文物等设施。其次敷设过程中重点要考虑接地装置与地下管线路的安全距离，如不满足规范要求可连接成一体形成均压接地网，从而使接地网界面以内的电场均分分布，减小跨步电压对人的伤害。
4.2 防侧击雷的措施。
古建筑物如所在地区周围空旷或建立在山顶部位，可在建筑物四周每隔6米设置圈式防雷均压带，并且将均压带与建筑四周所有的金属物均与防雷接地进行可靠的连接。如古建筑为独立的古塔，塔身上端应有防侧击雷措施，而且塔顶下三层外檐上也要安装避雷带，檐角加装短避雷针，并与该层的避雷带连接。对于球雷的最佳防护措施为安装金属屏蔽网并可靠接地，并做好建筑室内的封闭措施，如在门窗上都安装玻璃，避免有球雷从孔洞钻入室内。对于有二、三层檐的古建筑来讲，除了顶层要装避雷针之外，二、三层檐上要安装避雷带防止侧击雷。
4.3 树木防雷。
我国《古建筑木结构维护与加固技术规范》（GB50165-92）中有相关规定，当古建筑附近有高大树木且树木枝叶离建筑距离在3米以内时，应做好以下防护措施：（1）需要在树顶上安装避雷针，通过树干敷设引下线然后将接地体与古建筑的防直击雷的接地体相连接。（2）树木附近不断堆放大量的金属物体，更不能在树木周身及根部缠绕钢筋。（3）对于枯朽树木的洞穴应采用灰膏进行封堵密实，防止树洞内积水而导致树木接闪。（4）需要在古建筑周围区域重新栽种树木时，应保证树干距离建筑物在5米以外，其树冠与枝叶距离建筑物在3米以外。
4.4 雷电波侵入和雷击电磁脉冲的防护。
若古建筑物内部安装有电子系统、低压电气系统或大型金属构件时，应做好雷电波侵入和雷击电磁脉冲的相关防护措施。常用到的做法有：
（1）等电位连接。古建筑需要做等电位连接的如金属宝顶、宝盒，建筑檐下的防鸟铁丝网、设备金属外壳、金属管线的屏蔽层等，在对控制机房进行等电位连接时，需要根据电子系统不同的工作频率采用不同的星形或网形结构。
（2）屏蔽要求。古建筑内部的电话线、供电线路不宜进行架空引入，如必须架空时应在引入到古建筑前先用埋地电缆或穿金属管屏蔽埋地处理，同时在进入建筑后与建筑内部的防雷装置连接。
5. 结语
古建筑因修建年代和自身结构、环境等问题，存在着许多雷击隐患，但作为国家重点保护文物，古建筑的防雷措施又不能简单地等同于普通民用和商业建筑防雷措施。这就要求在具体的项目中，根据实际的情况并结合国家的规范标准，既要做好完善的古建筑防雷措施，又不能破坏建筑原有的设施，同时还要在形象上符合古建筑整体的风格，其工作难度可谓是相当大的。
参考文献
[1] GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S].中华人民共和国建设部，2010，10.
[2] 石拥军，李建宇.古建筑物防雷略论[J].消防技术与产品信息，2004（12） ：17 -19.
[3] 杨世刚，陶彪.古建筑防雷探讨[J].防灾科技学院学报，2010（3） ：40-43.