淺析文化旅游古鎮區建筑的防雷技術

王鍵 張奇鋒 林新杰 楊紅春

摘 要 古建筑是古鎮文化旅游的基本元素，它承載著古鎮不同時期的歷史和文化，也是古鎮深厚歷史文化底蘊的象征。對古建筑的研究和保護，是對歷史文化的傳承和延續，也有利于古鎮文化的保護和開發。除了古建筑自身的結構及周邊地理環境，內部的網絡、通信系統等電子設備，也使古建筑成為雷擊對象的概率增大。為保護文化遺產不被破壞，應加強古建筑的雷電防護，在不影響古建筑原貌的基礎上，盡可能地建立完善的雷電防護體系，做好日常維護及檢測工作。

關鍵詞 古建筑；防雷裝置；結構

1 古鎮區建筑物易遭雷擊原因

古人在古建筑上缺少防雷設施的考慮，因對雷電活動規律了解不全面和缺乏先進儀器和設備的輔助。古鎮區建筑的防雷通常包括直擊雷、閃電電涌入侵和雷電電磁脈沖的防護，其中直擊雷對古建筑危害較大，如有高大建筑物還需考慮側擊雷防護。根據雷擊災害事故統計資料和實驗研究可知，雷擊地點與建筑物遭受雷擊的部位具有一定的規律，受建筑物形狀、結構、性質及內部設備等影響雷擊的選擇不同，這是由于雷電發生至距離地面不遠的空中時，地面電場增強，高大建筑物尖頂及其邊緣上電場強度達到最強，成為引雷點，高大的建筑物引雷上身。古建筑檐角、屋頂多設計有屋角獸頭、豐寶銅頂等，這些房脊、梁柱和尖頂、邊緣部位也是極易遭受雷擊的位置[1]。

2 古鎮區建筑物防雷現存缺陷分析

（1）已有防雷設施未達到防雷技術標準，如接閃器大多采用“蘇式”長針，對易遭雷擊部分保護布置不到位；防雷引下線少；接地引下線過長，獨立垂直接地體數量少，接地裝置位置不適宜；無均壓環措施；室內外的電氣管線路及設備與防雷系統的距離不夠等；一些單位在設計防雷方案時因對雷電活動規律、氣候環境影響缺乏認識，降低了建筑物防雷類別的要求，從而降低了防雷安全系數。

（2）與現代建筑物相比，大多古建筑物周圍的地理環境、地質條件不理想，建筑物的外形結構也比較復雜。因此，給古建筑物防雷裝置的施工安裝帶來了一定的難度，防雷效果相對現代建筑物要差一些。

（3）古建筑物防雷裝置設施的安裝敷設與保護古建筑原有風貌相矛盾，影響了防雷設施的安裝與使用[2]。

3 古鎮區建筑物外部防雷裝置

外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成。接閃器它位于建筑物的頂部，其作用是引雷或截獲閃電，即把雷電流引下。引下線上端與接閃器連接，下端與接地裝置連接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置，使雷電流順利流散到大地中去。

（1）古建筑接閃器常采用接閃針與接閃帶相結合的方法。高塔多在塔剎頂安裝接閃針，較高的亭臺和環狀的殿頂也多采用接閃針作為接閃器。根據雷擊規律，木結構大型古建筑接閃帶應沿建筑物屋面的正脊、吻獸、屋頂檐部、斜脊、垂獸等易受雷擊的部位敷設。位于屋脊的接閃帶應平直，為保持古建筑物的藝術特點，獸頭和挑檐等處的接閃帶應與該處獸頭和挑檐的外沿輪廓相似。為減小雷電流產生的電動力危害，在敷設接閃帶時盡量避免直、銳角彎曲，夾角不宜小于90°。

（2）引下線應盡量利用建筑物的柱子和鋼筋，古建筑物多為磚木結構，以明敷為宜，位置應選在不影響建筑物的觀賞和保證人身安全的部位，并涂上與古建筑顏色搭配的顏料，與古建筑顏色相協調。敷設時，沿屋角和墻面垂直引下，在屋頂部分和經過屋檐的部分允許彎曲，彎曲角不得小于90°。引下線彎曲應采用“軟連接”的弧形彎曲。引下線于地面上0.3～1.8m處安裝絕緣保護套管，避免與游客接觸產生接觸電壓危害。

（3）古建筑物接地裝置的應根據其地質、地理環境、古建筑周邊環境等情況來選擇結構方式和位置。接地裝置采用水平接地體與垂直接地體相結合的方式，在古建筑周圍做環行接地，并注意接地裝置與地下管線的安全距離。達不到規范要求的連接成一體，構成均壓接地網，這樣可以使接地網界面以內的電場分布比較均勻，可以減小跨步電壓對游客的危害，也可以減小室內在被雷擊時由于地面電位梯度大而容易產生的高電位反擊危害。對古建筑內部金屬構件應采取均壓等電位措施。

4 古鎮區建筑內部防雷措施

大部分古建筑遺留下來，經過裝修改變成為博物館。由于參觀游覽和文物保護的需要，大量的信息設備進入古建筑內。目前已有較多國家的重點文物保護單位設置了相應的智能監控系統及防火防盜系統等電子設備，隨著古建筑的風險等級越高，防護級別也隨之提高，因而這些智能電子系統對雷電也非常敏感。古鎮區建筑內部防雷措施主要如下：

（1）電源防雷：雷電對電器的損害主要出現在電源部分，因此電源配電線路可以根據其重要性進行程度不同的保護，安裝電涌保護器。SPD的接地線規格應符合規范，并以最短的距離在LPZ交界處就近接地。

（2）天饋、通信、數據等信號線路防雷：把從LPZOA區進入LPZ1區的各類通信、數據信號線路在兩區交界處、LPZOB區進入LPZ1區的各類天饋線路在兩區交界處各安裝相應的信號電涌保護器。古建筑內部的網絡、通信系統也應加裝相應型號的信號電涌保護器。

（3）均壓等電位：把從LPZ0區進入LPZ1區各類金屬管包括鎧裝電纜的金屬外皮、光纖的加強筋在兩區交界處就近與防雷地極或建筑基礎地做等電位連接，使沿各類金屬管和電纜侵入的雷電流泄流入地。

（4）雷擊電磁脈沖干擾（LEMP）：防止雷電磁場干擾的最好方法是在建筑物的LPZ0區與LPZ1區之間設置一個金屬屏蔽接地籠。在現代仿古建筑可利用建筑內的鋼筋做成法拉第籠式接閃網，對磚木結構的古建筑可以利用防直擊雷的接閃器、引下線和接地體做成法拉第籠，接閃網、引下線間距應盡可能設置的密一些。經屏蔽后，絕大部分的LEMP被衰減，但對特別重要的設備，還可以放置在作為后續防雷區的屏蔽室內，以確保設備的安全。

5 結束語

綜上所述，雷電活動高發、雷電災害頻繁、雷擊造成人員傷亡、嚴重的經濟損失，這些現實充分說明：保障人民生命財產安全、經濟發展安全和社會公共安全，迫切需要依靠科技進步，在文化旅游古鎮區建筑的雷電災害防護方面上完善項目的防雷系統，達到全面、科學地防御雷電災害的目的。

參考文獻

[1] 尚杰，于暉.現代條件下的古建筑防雷[J].氣象科技，2007，35（s1）： 57-62.

[2] 王永維，羅苓隆，吳體，等.優秀歷史建筑保護的基本原則[J].四川建筑科學研究，2010，36（3）：1-4.