浅析文化旅游古镇区建筑的防雷技术

王键 张奇锋 林新杰 杨红春

摘 要 古建筑是古镇文化旅游的基本元素，它承载着古镇不同时期的历史和文化，也是古镇深厚历史文化底蕴的象征。对古建筑的研究和保护，是对历史文化的传承和延续，也有利于古镇文化的保护和开发。除了古建筑自身的结构及周边地理环境，内部的网络、通信系统等电子设备，也使古建筑成为雷击对象的概率增大。为保护文化遗产不被破坏，应加强古建筑的雷电防护，在不影响古建筑原貌的基础上，尽可能地建立完善的雷电防护体系，做好日常维护及检测工作。

关键词 古建筑；防雷装置；结构

1 古镇区建筑物易遭雷击原因

古人在古建筑上缺少防雷设施的考虑，因对雷电活动规律了解不全面和缺乏先进仪器和设备的辅助。古镇区建筑的防雷通常包括直击雷、闪电电涌入侵和雷电电磁脉冲的防护，其中直击雷对古建筑危害较大，如有高大建筑物还需考虑侧击雷防护。根据雷击灾害事故统计资料和实验研究可知，雷击地点与建筑物遭受雷击的部位具有一定的规律，受建筑物形状、结构、性质及内部设备等影响雷击的选择不同，这是由于雷电发生至距离地面不远的空中时，地面电场增强，高大建筑物尖顶及其边缘上电场强度达到最强，成为引雷点，高大的建筑物引雷上身。古建筑檐角、屋顶多设计有屋角兽头、丰宝铜顶等，这些房脊、梁柱和尖顶、边缘部位也是极易遭受雷击的位置[1]。

2 古镇区建筑物防雷现存缺陷分析

（1）已有防雷设施未达到防雷技术标准，如接闪器大多采用“苏式”长针，对易遭雷击部分保护布置不到位；防雷引下线少；接地引下线过长，独立垂直接地体数量少，接地装置位置不适宜；无均压环措施；室内外的电气管线路及设备与防雷系统的距离不够等；一些单位在设计防雷方案时因对雷电活动规律、气候环境影响缺乏认识，降低了建筑物防雷类别的要求，从而降低了防雷安全系数。

（2）与现代建筑物相比，大多古建筑物周围的地理环境、地质条件不理想，建筑物的外形结构也比较复杂。因此，给古建筑物防雷装置的施工安装带来了一定的难度，防雷效果相对现代建筑物要差一些。

（3）古建筑物防雷装置设施的安装敷设与保护古建筑原有风貌相矛盾，影响了防雷设施的安装与使用[2]。

3 古镇区建筑物外部防雷装置

外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。接闪器它位于建筑物的顶部，其作用是引雷或截获闪电，即把雷电流引下。引下线上端与接闪器连接，下端与接地装置连接，它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置，使雷电流顺利流散到大地中去。

（1）古建筑接闪器常采用接闪针与接闪带相结合的方法。高塔多在塔刹顶安装接闪针，较高的亭台和环状的殿顶也多采用接闪针作为接闪器。根据雷击规律，木结构大型古建筑接闪带应沿建筑物屋面的正脊、吻兽、屋顶檐部、斜脊、垂兽等易受雷击的部位敷设。位于屋脊的接闪带应平直，为保持古建筑物的艺术特点，兽头和挑檐等处的接闪带应与该处兽头和挑檐的外沿轮廓相似。为减小雷电流产生的电动力危害，在敷设接闪带时尽量避免直、锐角弯曲，夹角不宜小于90°。

（2）引下线应尽量利用建筑物的柱子和钢筋，古建筑物多为砖木结构，以明敷为宜，位置应选在不影响建筑物的观赏和保证人身安全的部位，并涂上与古建筑颜色搭配的颜料，与古建筑颜色相协调。敷设时，沿屋角和墙面垂直引下，在屋顶部分和经过屋檐的部分允许弯曲，弯曲角不得小于90°。引下线弯曲应采用“软连接”的弧形弯曲。引下线于地面上0.3～1.8m处安装绝缘保护套管，避免与游客接触产生接触电压危害。

（3）古建筑物接地裝置的应根据其地质、地理环境、古建筑周边环境等情况来选择结构方式和位置。接地装置采用水平接地体与垂直接地体相结合的方式，在古建筑周围做环行接地，并注意接地装置与地下管线的安全距离。达不到规范要求的连接成一体，构成均压接地网，这样可以使接地网界面以内的电场分布比较均匀，可以减小跨步电压对游客的危害，也可以减小室内在被雷击时由于地面电位梯度大而容易产生的高电位反击危害。对古建筑内部金属构件应采取均压等电位措施。

4 古镇区建筑内部防雷措施

大部分古建筑遗留下来，经过装修改变成为博物馆。由于参观游览和文物保护的需要，大量的信息设备进入古建筑内。目前已有较多国家的重点文物保护单位设置了相应的智能监控系统及防火防盗系统等电子设备，随着古建筑的风险等级越高，防护级别也随之提高，因而这些智能电子系统对雷电也非常敏感。古镇区建筑内部防雷措施主要如下：

（1）电源防雷：雷电对电器的损害主要出现在电源部分，因此电源配电线路可以根据其重要性进行程度不同的保护，安装电涌保护器。SPD的接地线规格应符合规范，并以最短的距离在LPZ交界处就近接地。

（2）天馈、通信、数据等信号线路防雷：把从LPZOA区进入LPZ1区的各类通信、数据信号线路在两区交界处、LPZOB区进入LPZ1区的各类天馈线路在两区交界处各安装相应的信号电涌保护器。古建筑内部的网络、通信系统也应加装相应型号的信号电涌保护器。

（3）均压等电位：把从LPZ0区进入LPZ1区各类金属管包括铠装电缆的金属外皮、光纤的加强筋在两区交界处就近与防雷地极或建筑基础地做等电位连接，使沿各类金属管和电缆侵入的雷电流泄流入地。

（4）雷击电磁脉冲干扰（LEMP）：防止雷电磁场干扰的最好方法是在建筑物的LPZ0区与LPZ1区之间设置一个金属屏蔽接地笼。在现代仿古建筑可利用建筑内的钢筋做成法拉第笼式接闪网，对砖木结构的古建筑可以利用防直击雷的接闪器、引下线和接地体做成法拉第笼，接闪网、引下线间距应尽可能设置的密一些。经屏蔽后，绝大部分的LEMP被衰减，但对特别重要的设备，还可以放置在作为后续防雷区的屏蔽室内，以确保设备的安全。

5 结束语

综上所述，雷电活动高发、雷电灾害频繁、雷击造成人员伤亡、严重的经济损失，这些现实充分说明：保障人民生命财产安全、经济发展安全和社会公共安全，迫切需要依靠科技进步，在文化旅游古镇区建筑的雷电灾害防护方面上完善项目的防雷系统，达到全面、科学地防御雷电灾害的目的。

参考文献

[1] 尚杰，于晖.现代条件下的古建筑防雷[J].气象科技，2007，35（s1）： 57-62.

[2] 王永维，罗苓隆，吴体，等.优秀历史建筑保护的基本原则[J].四川建筑科学研究，2010，36（3）：1-4.