古建筑防雷保护措施的探讨

摘要：随着科技的发展和社会的进步，古建筑的保护越来越受到人们的关注。古建筑是我国历史文化遗产的重要组成部分，然而，雷电灾害对其造成了极大的威胁。为了有效保护这些珍贵的古建筑，本文针对古建筑的雷电损害特点及原因进行了深入分析，并在此基础上，探讨了古建筑防雷保护的技术措施及工程实践。主要内容包括直击雷防护技术、感应雷防护技术以及防雷装置的优化配置等方面，最后提出了古建筑防雷保护策略与建议，为古建筑防雷保护工作提供理论指导和实践参考。

关键词：古建筑；防雷保护；直击雷；感应雷

一、引言

古建筑是我国历史文化遗产的重要组成部分，具有极高的艺术、科学、历史价值。然而，在自然环境下，古建筑遭受雷击的情况时有发生，导致严重的损害。据统计，雷电灾害是导致古建筑损毁的主要原因之一。为了保护这些珍贵的文化遗产，研究古建筑防雷保护措施具有重要意义。本文将对古建筑雷电损害特点及原因进行分析，探讨古建筑防雷保护技术措施，并结合工程实践，提出古建筑防雷保护策略与建议，以期为我国古建筑防雷保护工作提供参考。古建筑防雷保护研究涉及多个学科领域，如建筑学、气象学、电工学等。近年来，随着科技的发展，防雷保护技术取得了显著进步，为古建筑防雷保护提供了有力支持。然而，古建筑防雷保护仍存在诸多问题，如防雷设施不完善、防雷技术水平参差不齐等。为了提高古建筑防雷保护水平，本文将从防雷技术、工程实践等方面进行探讨，以期为古建筑防雷保护提供理论指导和实践借鉴。通过对古建筑雷电损害特点及原因的研究，本文将提出针对性的防雷保护技术措施，包括直击雷防护技术、感应雷防护技术以及防雷装置的优化配置。同时，结合实际工程案例，分析防雷保护效果，总结工程经验，为古建筑防雷保护工程提供参考。

二、古建筑雷电损害特点及原因

1. 雷电损害特点：古建筑在雷电活动中所受损害具有显著的特点。首先，雷电损害多为突发性、局部性，导致古建筑的部分结构瞬间受损。其次，雷电损害具有随机性，不同古建筑受到的损害程度和部位存在差异。此外，雷电损害具有累积效应，多次雷电活动可能导致古建筑结构逐渐恶化，影响其稳定性和使用寿命。

2. 雷电损害原因：古建筑雷电损害的原因主要有以下几点。首先，古建筑多为木质结构，导电性能较差，容易吸引雷电。其次，古建筑高度较高，且多采用尖顶造型，易成为雷电击中的目标。此外，古建筑周围环境复杂，如树木、水体等，可能导致雷电更容易靠近古建筑。同时，古建筑的防雷设施不完善，也是导致雷电损害的重要原因。

3. 古建筑防雷的特殊性：古建筑防雷工作具有特殊性，主要表现在以下几个方面。首先，古建筑是历史文化遗产，防雷措施需在保护文物价值的前提下进行。其次，古建筑的结构和材料特殊，防雷设施的设计和施工需充分考虑其特点，避免对古建筑造成二次损害。此外，古建筑防雷工作还需兼顾美观和环保要求，尽量减少对古建筑景观和周边环境的影响。因此，古建筑防雷措施需要在保护、实用、美观和环保等方面寻求平衡。

三、古建筑防雷保护技术措施

为了降低古建筑遭受雷电损害的风险，采取有效的防雷保护技术措施至关重要。以下是对古建筑防雷保护技术措施的探讨。

1. 直击雷防护技术

直击雷是古建筑雷电损害的主要形式之一，以下为三种常见的直击雷防护技术：

a. 接闪带：接闪带是一种导电性能良好的带状金属构件，安装在古建筑屋面边缘，用于引导雷电电流迅速流向地面，从而降低雷电对古建筑的损害。接闪带需采用耐腐蚀、导电性能稳定的材料，并确保与古建筑的整体风貌相协调。b. 避雷针：避雷针是一种安装在古建筑高点的导电装置，通过其尖锐的针头引导雷电电流迅速进入地面，从而保护古建筑免受雷电损害。避雷针的设计和安装需考虑古建筑的结构特点，确保其具有良好的导电性能和足够的机械强度。c. 避雷网：避雷网是一种覆盖在古建筑表面的导电网格，用于分散雷电电流，降低雷电对古建筑的损害。避雷网的安装需保证其与古建筑的结构紧密相连，且导电性能良好。

2. 感应雷防护技术

感应雷是古建筑雷电损害的另一种形式，以下为两种常见的感应雷防护技术：

a. 防雷接地系统：防雷接地系统是降低古建筑感应雷损害的有效手段。通过将古建筑的金属构件（如屋面、屋脊等）与接地装置连接，形成导电通路，使感应雷电电流迅速流入地面，从而保护古建筑。b. 防雷浪涌保护器：防雷浪涌保护器安装在古建筑的电源、信号线路等关键部位，用于抑制雷电感应产生的过电压和浪涌电流，保护设备免受损害。

3. 防雷装置的优化配置

为提高古建筑防雷效果，需对防雷装置进行优化配置：

a. 装置布局：根据古建筑的结构特点、高度、面积等因素，合理布置防雷装置，确保其覆盖范围广泛，防护效果显著。b. 装置参数设置：根据古建筑的雷电环境、防雷等级等要求，合理设置防雷装置的参数，如接闪带间距、避雷针高度、避雷网网格密度等，以提高防雷效果。

通过以上防雷保护技术措施的探讨，为古建筑防雷保护工程提供了一定的理论指导和实践参考。在实际工程中，还需结合古建筑的具体情况，进行综合分析和优化，以确保防雷保护效果。

四、古建筑防雷保护工程实践

1. 工程案例介绍

为了更好地探讨古建筑防雷保护工程实践，本研究选取了我国具有代表性的三个古建筑防雷保护工程案例进行分析。案例一为某千年古刹，案例二为某省级文物保护单位古建筑群，案例三为某国家级文物保护单位古建筑群。这些古建筑在防雷保护工程实施前，均存在不同程度的雷电损害现象。通过对比分析这三个案例的防雷保护工程实施过程和效果，为今后古建筑防雷保护提供借鉴。

2. 防雷保护效果分析

在三个工程案例中，古建筑防雷保护措施主要包括直击雷防护技术和感应雷防护技术。经过实际应用，取得了显著的防雷保护效果。具体表现在以下方面：

（1）直击雷防护效果：通过安装接闪带、避雷针和避雷网等设备，有效降低了古建筑遭受直击雷的概率，保护了古建筑的结构安全。（2）感应雷防护效果：采用防雷接地系统和防雷浪涌保护器等设备，降低了感应雷对古建筑内部电气设备的影响，提高了设备的运行稳定性。（3）综合防护效果：通过优化防雷装置的布局和参数设置，实现了古建筑整体防雷保护水平的提高。

3. 工程经验总结

通过对三个古建筑防雷保护工程案例的实施和效果分析，总结以下经验：

（1）根据古建筑的特点和防雷需求，制定合理的防雷保护方案，确保防雷工程的科学性和有效性。（2）在防雷工程实施过程中，严格遵循相关规范和标准，确保防雷设备的安装质量和性能。（3）注重防雷装置的日常维护和检查，确保防雷设备始终处于良好的工作状态。（4）加强防雷知识的宣传和培训，提高古建筑管理人员和施工人员的防雷意识。

（5）针对不同类型的古建筑，探索适宜的防雷保护技术，不断提高古建筑防雷保护水平。

总之，古建筑防雷保护工程实践表明，科学的防雷保护措施可以有效降低古建筑遭受雷电损害的风险，为我国古建筑的保护和传承提供有力保障。

五、古建筑防雷保护策略与建议

1. 防雷保护策略

为了降低古建筑遭受雷电损害的风险，制定合理的防雷保护策略至关重要。首先，应充分了解古建筑所处的地理环境、气候特征及雷电活动规律，针对性地开展防雷保护工作。其次，结合古建筑的特点，采取综合性的防雷保护措施，包括直击雷防护、感应雷防护和防雷装置优化配置等。此外，还需注重防雷保护策略的动态调整，根据雷电活动数据和古建筑损害情况，适时调整防雷措施。

2. 防雷保护建议

针对古建筑防雷保护，以下建议可供参考：

（1）加强古建筑防雷设施的建设，确保其符合国家相关标准要求。（2）提高古建筑防雷设施的维护管理水平，定期检查、测试和更换防雷设备。（3）开展古建筑防雷保护技术研究，不断优化防雷装置布局和参数设置。（4）加强防雷科普宣传，提高古建筑管理人员和游客的防雷意识。（5）建立古建筑防雷监测预警系统，实时监测雷电活动，提前采取预防措施。

3. 防雷保护措施实施注意事项

在实施古建筑防雷保护措施时，应注意以下事项：

（1）尊重古建筑的原有风貌，尽量减少对建筑本体的影响。（2）充分考虑古建筑的结构特点，确保防雷设施与建筑结构相协调。（3）注意防雷设施的隐蔽性，避免影响古建筑的美观。（4）确保防雷设施施工过程中，不对古建筑造成损害。（5）定期评估防雷保护效果，根据评估结果调整防雷措施。

通过以上策略、建议和注意事项，有助于提高古建筑的防雷保护水平，降低雷电损害风险，确保古建筑的安全。

六、防雷保护措施相关案例分析

我主持的上海上勤物业管理有限公司（嘉定博物馆塔院）防雷整改项目：

1.项目的主要问题及难点：

（1）古建筑的结构和材料问题：许多古建筑都是木质结构，一旦被雷击中，容易引发火灾。此外，古建筑的屋顶往往覆盖着瓦片，而瓦片之间的缝隙容易让雷电侵入；

（2）防雷设施的安装问题：建筑物由大小不一、形态不一、数量不一的屋面拼接而成，亭台楼阁、飞檐斗拱错落有致。由于古建筑的特殊性质，安装防雷设施可能会对古建筑造成一定程度的破坏，甚至会影响其结构稳定性。因此，在安装防雷设施时需要特别小心，确保不会对古建筑本身造成损害。

2.我的解决方案：

（1）为保证其古建筑屋面的完整性和美观性，我决定在正脊上架设接闪杆的方式，通过正脊标高，根据滚球法确定单支接闪杆高度和保护范围，确保大部分屋檐在其保护范围内，根据综合计算，该项目中取950 mm 高的Ф12 mm热镀锌圆钢作为接闪杆。此做法避免屋檐被直击雷击中损坏。同时利用扁铁作接闪器，直接铺设在保护范围外的正脊、戗脊和戗角上，喷上和屋脊瓦当一样的颜色，隐蔽其存在，美观又安全、可靠。在屋檐处增设接闪带，新增屋面接闪带是采用沿着屋脊及装饰物敷设接闪带的形式，接闪带采用直径φ8mm紫铜棒，接闪带与屋面部位固定采用弧形或方形卡扣，不打孔钻钉，接闪带采用卡子固定，每隔1m固定一次，遇到转角､装饰等起伏突变位置每隔0.5m固定一次，接闪带高于屋脊及装饰物不少于0.15m，接闪带之间采用放热熔焊接，形成对接､T型及十字型连接；

（2）防雷引下线沿墙角木柱引下，我采用隔热绝缘端子作为支撑架，与易燃木质材料隔离，避开人员通行处引入大地并在底部1M处设立警示牌，该建筑防雷引下线敷设时，我避开建筑物的正面，因为该建筑作为旅游景点对外开放，引下线安装在正面不仅影响美观，而且存在安全隐患，比如在遭受雷击时产生接触电压或者跨步电压，所以我将防雷引下线在该建筑物的侧面及后面进行安装｡据观察该建筑大多为砖木结构，但在修缮过程中增加一些仿木外观的混凝土结构柱，这样我就利用柱内钢筋作为自然引下线，另有部分新增的防雷引下线只能固定在木质材料的柱上，木质材料为可燃材料，在固定引下线支持卡时我采取了隔热层与木柱之间隔离的施工工艺，来保证符合规范。

（3）本方案采用三级防雷架构与专项防护结合的设计：在低压总配电室进线柜安装 EED20-T1-385-S/4P 型电涌保护器实现一级防雷，各建筑入户配电柜配置 EED80-T2-385-S-4P 型设备完成二级防护，机房 UPS 输出列头柜部署 EED40-T2-320-S-4P 型保护器作为三级防护；针对消防控制系统，220V 主电源线路加装 FS/1+1AC20（DXH-01-220D） 单相避雷器实现差模 / 共模复合保护，24V 控制线路则采用 FS-24AC/2 型防雷器进行滤波与浪涌抑制，

（4）实施等电位连接的目的是减小雷电流在释放过程中引起的电位差，主要通过两种方式实现，一是直接用导线将金属物体与防雷装置连接，二是经过电涌保护器连接到防雷装置上.在针对室内两侧铜像应就近与外墙的防雷接地装置相连接，中间的铜像无法与接地装置相连时应就近增设接地装置，以达到接地的目的。

（5）改造施工前我与专家学者、文物保护者等多方面交流，共同探讨对古建筑的防雷工作，提高本次防雷改造工程的效率和水平。

七．结论

1. 研究成果总结

通过对古建筑防雷保护措施的探讨，本文取得以下研究成果：首先，系统分析了古建筑雷电损害的特点及原因，明确了古建筑防雷的特殊性，为后续防雷保护技术的研究奠定了基础。其次，从直击雷防护技术和感应雷防护技术两个方面，详细阐述了古建筑防雷保护的技术措施，并对防雷装置的优化配置进行了探讨。此外，通过工程实践案例的介绍和分析，验证了所提防雷保护措施的有效性。最后，提出了古建筑防雷保护策略与建议，为我国古建筑防雷保护工作提供了理论指导和实践参考。

2. 研究局限性与展望

尽管本文在古建筑防雷保护方面取得了一定的研究成果，但仍存在以下局限性：首先，本文的研究主要基于现有防雷技术和工程实践，对于新型防雷技术的探索和应用尚不充分。其次，由于古建筑种类繁多，不同类型的古建筑在防雷保护方面可能存在一定的差异，本文未能针对所有类型的古建筑进行全面分析。此外，防雷保护措施的实施效果受到多种因素的影响，如气候条件、地理环境等，本文对这些因素的分析尚不充分。

展望未来，以下几个方面值得进一步研究：一是加强新型防雷技术的研究与应用，提高古建筑防雷保护的科技水平；二是针对不同类型的古建筑，制定更为精细化的防雷保护方案；三是综合考虑气候、地理等因素，优化防雷保护措施的实施策略。通过以上研究，有望进一步提高我国古建筑防雷保护的能力，为保护我国丰富的文化遗产贡献力量。

参考文献：

[1]王芬，王友乾.浅析古建筑防雷设计[J].中国新技术新产品，2022，（18）：146-148.

[2]于瑞平，陈勇伟，王琦，等.古建筑雷电防护技术研究[J].甘肃科技，2022，38（06）：12-14+18.