基于古建筑物雷擊事故分析的防雷設(shè)計(jì)和施工要點(diǎn)

樸文　馬海鵬

摘 要：根據(jù)古建筑物特點(diǎn)和性質(zhì)，分析其易受雷擊的原因和部位，指出傳統(tǒng)古建筑物防雷措施的不足之處，提到在進(jìn)行古建筑物防雷設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮安全與文物保護(hù)等因素。結(jié)合已有古建筑物雷擊事故，進(jìn)行實(shí)地勘察，并分析事故的主要原因。最后，基于相關(guān)文物保護(hù)與雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)受雷擊的古建筑物防雷設(shè)施改造提出幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞：雷電防護(hù) 古建筑物 外部防雷 內(nèi)部防雷

中圖分類號(hào)：P429 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）02（c）-0065-02

雷電災(zāi)害是文物古建筑遭受破壞的主要原因之一，除了直接對(duì)建筑結(jié)構(gòu)造成機(jī)械損傷之外，還有可能引發(fā)火災(zāi)，使古建筑物大面積損毀。由于古建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和建筑材料的不同，使得這類建筑物極易遭受雷擊，而遭受雷擊后造成的損失是無法彌補(bǔ)的。所以，提高古建筑物雷電防護(hù)水平，保護(hù)其免受雷擊的破壞是非常重要的。

1 古建筑易受雷擊的主要原因

1.1 古建筑物自身的因素

從古建筑物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、所用建筑材質(zhì)、所處地理環(huán)境、用途及性質(zhì)等角度分析古建筑易受雷擊，主要有以下一些原因。一是古建筑多為磚木結(jié)構(gòu)，以木質(zhì)為主，這些木材經(jīng)過千百年時(shí)間的干燥，含水量很低，且內(nèi)部材質(zhì)疏松，容易積蓄靜電，吸引雷電流。二是古建筑物的修建地點(diǎn)大都地勢(shì)較高，位于曠野中或江、河、湖泊附近，這些地區(qū)的建筑物極易成為雷電襲擊的目標(biāo)。三是古建筑結(jié)構(gòu)中的飛檐、翹角、梁柱、屋脊、吻獸、塔剎等突出部分十分容易接閃雷電。四是古建筑所在之處，大都有高大樹木相依，而這些高大的古樹最容易成為雷電的落腳點(diǎn)，引起雷電反擊，增大了古建筑受雷擊的概率。

1.2 古建筑物現(xiàn)存防雷缺陷

除上述古建筑自身因素外，古建筑物的現(xiàn)存防雷缺陷也是其易受雷擊的一個(gè)原因。一是未設(shè)避雷保護(hù)設(shè)施，雖然《中華人民共和國文物保護(hù)法》頒布后，古建筑物的防雷裝置陸續(xù)得到改進(jìn)，但目前還有部分的古建筑物未設(shè)防雷裝置。二是已有防雷設(shè)施未達(dá)防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，從實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，部分古建筑物的防雷裝置還存在對(duì)易受雷擊部分布設(shè)不到位、防雷引下線少、接地裝置位置不適宜、無均壓措施、室內(nèi)外電氣管線路與防雷系統(tǒng)距離不夠等問題。三是由于古建筑物周圍的地理環(huán)境、地質(zhì)條件不理想，導(dǎo)致給古建筑物防雷裝置的施工安裝帶來難度，防雷效果相對(duì)現(xiàn)代建筑物要差一些。

2 雷擊事故分析

本部分以某一真實(shí)雷擊古建筑事故為例，對(duì)雷擊事故進(jìn)行系統(tǒng)分析。

2.1 雷擊現(xiàn)場(chǎng)勘查

被雷擊建筑物位于一獨(dú)立院內(nèi)，屋后種有較高的樹木，與附近另一較高建筑物之間有一定距離。由于落雷的影響，造成建筑物內(nèi)6臺(tái)計(jì)算機(jī)損壞。經(jīng)過測(cè)量，院內(nèi)配電箱電源取自西分配電室，配電箱內(nèi)N排接地電阻為1.11Ω，PE排接地電阻為2.75Ω，這是由于電源線引入后配電箱處未做重復(fù)接地。通過勘查還發(fā)現(xiàn)該建筑物未安裝任何直擊雷防護(hù)措施，且此院分配電箱處以及室內(nèi)供電設(shè)備前端均未安裝電涌保護(hù)器。

2.2 事故分析

根據(jù)以上的現(xiàn)場(chǎng)勘查，受雷擊古建筑物沒有直擊雷防護(hù)措施，且距離最近的直擊雷防護(hù)有300m遠(yuǎn)，根本無法達(dá)到直擊雷防護(hù)的要求。建筑物靠近水源，并且后檐樹木較多，這些都增加了其遭受雷擊的概率。室內(nèi)用電設(shè)備較多，據(jù)事發(fā)現(xiàn)場(chǎng)人員描述，雷擊時(shí)見空調(diào)室內(nèi)斷路器冒出火球。現(xiàn)場(chǎng)勘查未找到雷擊點(diǎn)，初步判定此次事故是由于空調(diào)室外機(jī)受到雷電感應(yīng)影響所致。

3 古建筑物防雷設(shè)計(jì)的建議

3.1 防直擊雷措施

3.1.1 接閃器

對(duì)于此次受雷擊的古建筑物，采用敷設(shè)接閃帶的方式，在建筑物正脊、硬山脊、屋檐等易受雷擊的部位明敷接閃帶，接閃帶網(wǎng)格不大于8m×8m。接閃帶在安裝時(shí)高出正脊、斜脊屋檐瓦等100～300mm，沿建筑屋脊的輪廓彎曲，通過抱箍式支持卡子與瓦面固定。接閃帶水平敷設(shè)時(shí)，支持卡子的間距為0.8～0.9m，垂直敷設(shè)時(shí)，支持卡子的間距不大于1m，轉(zhuǎn)彎處支持卡子的間距為0.5～1.0m。接閃帶之間的連接全部采用電氣連接中的放能焊接，并在所有接閃帶支持卡兩側(cè)，涂刷與建筑物瓦面顏色統(tǒng)一的丙烯酸防水膠，每點(diǎn)涂刷不少于兩遍。

3.1.2 引下線設(shè)置

引下線主要設(shè)置在遠(yuǎn)離游客和出入口建筑的側(cè)面，材料選用Φ8的紫銅棒，根據(jù)建筑物長(zhǎng)寬確定引下線數(shù)量為4根。引下線上端與接閃帶連接，下端與接地母線相連接。在各引下線上距地面0.3～1.8m之間裝設(shè)斷接卡，在距地面上2.7m至地下0.3m處采用絕緣塑料管等保護(hù)措施，塑料管的顏色應(yīng)與建筑物顏色相統(tǒng)一。

3.1.3 接地裝置

由于該文物建筑所在區(qū)域地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜，地面以下經(jīng)常遇到特殊三合土及磚石基礎(chǔ)，所以本設(shè)計(jì)采用XIT離子接地極為接地裝置，預(yù)計(jì)每條引下線安裝一組離子接地極（獨(dú)立接地網(wǎng)）。接地極采用深孔安裝離子接地極的施工做法，按就近安裝避開游人的原則，選擇在僻靜之處進(jìn)行安裝。對(duì)每一接地極距地面不足1m處進(jìn)行絕緣處理（安裝絕緣護(hù)套管），水平接地體采用BV95mm2銅絞線，與垂直接地體及水平接地連接線之間采取放能焊接工藝。

3.2 電源SPD設(shè)計(jì)

3.2.1 室外配電箱SPD安裝

在受雷擊建筑物的室外墻上設(shè)有配電箱，用于提供動(dòng)力及照明供電。根據(jù)《文物建筑雷電防護(hù)技術(shù)規(guī)范》，本設(shè)計(jì)選用I級(jí)SPD，以并聯(lián)方式接在配電箱的總電源空氣斷路器的輸出端，采用上進(jìn)線方式。電涌保護(hù)器在安裝時(shí)，保持連接導(dǎo)線平直、可靠，且以最短路徑接地，其長(zhǎng)度不宜大于0.5m，連線的彎曲角度不得小于90°。安裝完成后，應(yīng)檢查脫離裝置、SPD的工作狀態(tài)。電源SPD連接線對(duì)應(yīng)相線L、中性線N及地線PE應(yīng)分別采用相應(yīng)顏色的多股塑銅線。

3.2.2 室內(nèi)用電設(shè)備前端SPD安裝

在為室內(nèi)用電設(shè)備的前端加裝電涌保護(hù)器時(shí)，電涌保護(hù)器選用II級(jí)SPD，產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)為：最大持續(xù)工作電壓385V、標(biāo)稱放電電流20kA、最大放電電流40kA、電壓保護(hù)水平≤1.35kV、響應(yīng)時(shí)間≤25ns、工作溫度范圍-40℃～+80℃。

4 結(jié)語

在對(duì)古建筑雷擊事故現(xiàn)場(chǎng)勘查與分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其避雷設(shè)施進(jìn)行了改造設(shè)計(jì)，包括防直擊雷和電源線路防雷。通過這些措施可以有效降低建筑物遭受雷擊的概率，對(duì)古建提供較好的保護(hù)。在進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)時(shí)，需要考慮所安裝的外部防雷裝置是否影響了古建筑美觀，內(nèi)部防雷裝置是否破壞了古建筑物內(nèi)結(jié)構(gòu)，所用接閃桿、接閃帶、接閃網(wǎng)等是否與建筑物立面相配，低矮建筑物能否由高大建筑物的避雷裝置所保護(hù)，相距較近的建筑物能否共用接地體等。

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