我国古代建筑物是如何防雷的

2008-07-11 10:18
关键词:避雷针古建筑雷电

冰 梦

古代建筑物,如我们常见的亭、塔、庙、殿、楼、阁以及旧式民居等,其建筑特色鲜明、风格独特,具有重要的历史价值.雷击和火灾是古建筑的天敌,而很多火灾又是由雷击引起的,因此,要保护这些古建筑物,防雷工作就显得十分重要了.

古建筑物的下列特点使古建筑物特别容易遭到雷电的袭击.

1. 古建筑多为砖木结构,以木质为主.木材经过千百年时间后,含水量很低,极易燃烧.部分木材内部材质疏松,容易积蓄静电,吸引雷电流.

2. 古建筑的修建地点大都地势较高,比如寺庙、古塔等多建在位置突出的山边,这些因素使古建筑物容易受到雷电的侵袭.

3. 古建筑的飞檐、翘角、梁柱、屋脊等突出部分十分容易接收雷电,大部分古建筑的大殿正脊中部埋设着金属宝盒,有的屋顶内部还设有锡背,这些金属物体的存在,增大了建筑物接收雷电的可能性.

4. 古建筑所在之处,大都有高大树木相依,而这些高大的古树最容易成为雷电的落脚点,增大了古建筑受雷击的概率.

所以在进行古建筑的防雷设计时,首先应该对多方面因素进行综合考虑.如应考虑古建筑物的雷击规律,建筑物所在地的气象及地理条件,建筑物所处环境条件,古建筑自身结构特点等.在设计过程中,必须对建筑物的具体情况进行具体的设计考虑,然后采取对应措施.在保护古建筑物本身的同时,也要保护建筑物内部的电气设备和人员,以及古建筑的周围环境、树木等.

一、古建筑物的外部防雷

外部防雷主要是指防护古建筑物及室外设施免受直击雷、球雷及侧击雷的危害,所采用的外部防雷装置主要由三部分组成,即接闪器(通常包括避雷针、避雷带和避雷网)、引下线和接地体.其作用主要是由接闪 器接收雷电,通过引下线将接闪器截获的雷电流引至接地体,并通过接地体流散到大地中去.

根据古建筑雷击规律,建筑物的飞檐、斗拱、屋脊、梁柱及宝顶等部位最容易遭到雷电侵袭.因此,不能仅仅依靠单一的避雷针作保护,而应采用避雷带与避雷针的组合.除在屋脊、屋檐上暗设避雷带外,还应在古建筑脊顶、宝顶、挑檐等易受雷击部位采用圆钢做避雷小针,使建筑物易受雷击部位均处于接闪器保护之下.在铺设避雷带时,应沿建筑物屋面正脊、屋顶檐部、山墙屋檐、斜脊等部位铺设.为减小雷电流带来的危害,铺设时应沿古建筑轮廓采用圆弧形弯曲,古建筑上部的宝顶、尖塔、塑像、宝盒以及斗拱下的防鸟铁丝网等金属物体与部件,均应与防雷装置可靠地连接.另外,不能在古建筑屋顶上安装各种天线.

引下线连接接闪器与接地体,是雷电流的通路.根据分流原理可知,引下线的数量越多,雷电流的分支就越多,每根引下线所通过的雷电流就越小,这样一来,就可以减小雷电反击和雷电二次效应的危害.因此,应尽可能多地设置引下线.

由于古建筑以砖木结构居多,引下线一般为明设独立引下线,因此接地体一般也采用独立人工接地方式.接地体一般应设置在土壤电阻率较低且行人较少的地方,以避免或减小跨步电压的危害.

球雷,又称球状雷或球形闪电,是一种橙色或红色的类似火焰的发光球体,偶尔也有黄色、蓝色或绿色的.其本质是空中带静电荷的气雾层运动相互作用放电电离的结果.球雷通常由建筑物的孔洞、烟囱或门窗进入室内,最常见的是沿大树滚下进入建筑物内,破坏性巨大.防止球雷最好的办法是采用笼式避雷网,但对于砖木结构为主的古建筑来说,这样做十分困难,所以我们可在古建筑的门窗上安装金属纱网并可靠接地,且应堵好古建筑物墙面上不必要的孔洞.若受条件所限不能加装金属纱网,则最低要求是把所有门窗都安上玻璃,使其无孔洞,达到防止球雷进入室内的目的.

当古建筑附近有高大树木时,应采取以下防雷措施:一是在树顶装避雷针,沿树干设引下线,下部埋设接地装置;二是枯朽树木的洞穴应用灰膏封堵严密,防止积水导致树木接雷;三是树木本身和根部不得缠绕钢筋,并不得在树下堆放大量金属物体;四是在古建筑物周围栽种树木时,树干距建筑物不应小于5 m,树冠距建筑物不应小于3 m.

二、古建筑物的内部防雷

古建筑防雷不光要考虑建筑物外部防雷,还应充分考虑内部防雷.随着建筑电气技术的发展和对古建筑物保护要求的提高,越来越多的电气系统出现在古建筑中,如设置火灾报警与消防系统、防盗报警及监控系统、照明控制系统等.这些电气系统在受到雷击时同样会遭受破坏,特别是随着古建筑物内电子设备的增加,雷电电磁脉冲的危害也更加严重.因此古建筑物内部防雷工作也显得非常重要.内部防雷的内容主要包括防雷电感应、防反击、防雷电波侵入和防人身生命危险等.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、屏蔽设施以及合理布线和良好接地等措施.内部防雷装置可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.

三、古建筑物的整体防雷思想

古建筑整体防雷思想是指在进行古建筑物防雷设计与施工时,除了要对外部防雷装置和内部防雷装置统一考虑之外,还应将古建筑物、古建筑群落、石碑、桅杆、树木、各种设施以及周围环境作为一个整体来进行全面的防雷规划,如,在进行防雷设计时所安装的外部防雷装置是否影响了古建筑美观,内部防雷装置是否破坏了古建筑物的内部结构,所用避雷针、避雷带、避雷网等是否与建筑物相配,低矮建筑物能否由高大建筑物的避雷装置所保护,相距较近的建筑物能否共用接地体等.

责任编辑蔡华杰

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