智能防雷与接地——古建筑防雷与防火设计

王海洋 古风今韵建筑集团有限公司

1 前言

我国古代建筑的结构及造型具有独特的建筑工艺，是中华民族几千年以来民族智慧的结晶，具有不可估量的价值[1]。然而，在几千年发展中，有不少古建筑遭受到雷电的攻击，并且还会遭受到火灾的毁灭。如，在我国明朝时期，就有故宫前朝的大殿经过三次的雷电攻击的现象发生，经过漫长时间的维修，才呈现出如今的模样。雷电灾害和火灾是破坏我国古建筑工程的主要灾害，我国部分古建筑在遭受雷电的攻击后，不少木质的建筑物起火，造成了更大面积的损害[2]。现阶段我国古建筑防雷防火设计基础较为薄弱，还需要相关技术人员的不断努力，提高防火防雷设计水平，从而更好地保护我国古建筑资源。

2 我国古建筑防雷设计的发展现状

国家相关部门提出《建筑物防雷设计规范》，要求现阶段我国古建筑防雷技术要严格根据该规范中的第二类防雷技术进行合理的实施，通过制定法律规范，对我国古建筑防雷方面提出了具体有效的技术措施[3]。

我国相关部门在近年来发布了相关的《古建筑防雷工程技术规范》内容，但由于部分原因，这项规范内容并没有在我国古建筑防雷范围内进行合理地运用实施。现阶段这项规范内容的提出，并没有很好地应用到我国古建筑防雷技术当中来，这项管理制度的应用推广并不到位，导致我国部分古建筑中的防雷技术同国家提出的规范要求并不相同。

随着我国社会科技水平的不断提升，在古建筑内也引用了大量的现代科技产品,例如：为了方便人们现代生活，在古建筑内放置了相关现代的电源插座等，并且相关技术人员为保护古建筑资源，也对古建筑内部进行了现代科技的保护措施，安装了相关的防火智能系统、防雷智能系统等，以便于及时发现问题。但是，这也极大程度上增加了遭受雷电的概率，破坏了古建筑本身的安全性，使其不断存在安全隐患。

现阶段我国目前的“三防”系统（防火系统、放电系统、安保系统）在实施建设方面还存在问题，三者不能共同进行实施，单就防雷系统来说，相关技术人员设计出的预防方案不能涵盖其他两项系统，也就是说现阶段我国并没有很好的技术方法对三种系统进行同时的方案解决，关于这个问题还需要我国相关的技术人员不断进行技术探索，最大程度上提高我国三种防范措施。

现阶段我国正在实施中的部分雷电预防方案和评估标准都没有得到有效地落实，并且在方案设计的过程中，预防方案和评估标准不在同一个起点上，对方案设计并没有起到任何有效性的帮助，从而进一步提高了对古建筑防雷技术的难度系数。

3 我国古代建筑中自身具有的防雷技术

破坏我国古建筑资源中的雷电灾害属于自然灾害其中的一种，它具有很强的破坏力，使我国古建筑资源在极大程度上遭受了破损。并且由于雷电灾害的袭击，还会伴随着其他各种灾害的发生，例如：火灾事故、爆炸事故等，现阶段对我国古建筑的防雷设计水平的要求进一步提高。我国现阶段主要存在的古建筑的顶部大多是硬山、悬山、歇山、庑殿、攒尖顶等形式，并且在古建筑的顶部最尖的位置也设有吻兽及宝顶，古建筑在设计上，对顶部的脊道上有各种象征意义的图案。但这些图案的存在并不是只是为了装饰，经过相关调查发现，在古建筑中图案的设计位置上，都是最容易遭受雷电灾害的部位，可见，我国古代早就有相关的避免雷电攻击的安全性措施。我国古代的建筑物，在宝顶的下面就会建设一个雷公柱子，这根柱子的材质是由木头做成，但这根雷公柱遭受雷电的概率要比屋顶上图案遭受雷电的概率要小得多。经过科技的不断发展，人们对自然界的了解进一步加深，从而了解到，雷电灾害在攻击建筑物的时候，将整体的雷电中心都放在了古代建筑物上面，在屋顶的脊道上的图案很多都呈现尖凸的状态，在雷电攻击时，会使其产生变化，形成威力巨大的雷电攻击。但我国古建筑通过屋顶的脊道上的装饰“吸收”了雷电，从而达到古代建筑不被雷电攻击的效果，极大程度上巧妙地避开了雷电的攻击性，可见我国古代早就有了相关防火防雷设计。

4 我国古建筑防雷与防火设计

经过上述材料分析发现，我国古代在设计建筑物结构时，自身就具有防雷电的作用，它的屋顶脊部的装饰物可以很好地起到在面对雷电攻击时的一个保护作用，但经过现阶段的各种设计研究发现，古代的防雷电设计并不完善，其中还存在着很多并不合理的设计思路，还可以在原有的基础上继续进行下一步的研究，使整体的古建筑防雷设计水平可以进一步的发展。

4.1 提高我国古建筑中设计评估水平

在对我国古建筑进行相关的雷电防护设计方案建设时，要先对古建筑的整体结构地形进行相关方面的专业考察，相关人员要及时对古建筑的具体情况进行了解，例如：严格观察古建筑的建设结构、建设种类、建设年份等；了解古建筑的屋顶结构、屋顶的陡峭程度；对古建筑周边的地形进行仔细考察；最重要的是不要忘记对古建筑所在地区的气候、风速、地理特征的考察；并且针对古建筑下的管道设施、下水情况进行分析设计，从整体上对古建筑的整体结构进行有效的安全程度测评，最大限度帮助提高我国古建筑的防雷电设计水平。

4.2 古建筑中防雷电直击的设计

4.2.1 接闪器的设计

在对古建筑进行接闪器设计方面，相关设计人员要坚持不改变古建筑原本的结构和形状，最大限度设计接闪器的安装区域，并且最好将接闪器安装在古建筑的外部，不破坏内部原有的建筑结构。同时，我国部分古建筑本身并不支持安装接闪器，比如我国古代的一些村落的建设，整体屋面都是由瓦片构成，接闪器并不能完整的安装到上面，这种类型的古建筑就需要设计其他的防雷电装置，例如可以在合适的区域设立接闪杆，从而达到不破坏古建筑又能很好的防雷电的效果。其中，接闪杆的安装也是随机而定的，例如在粗大的古老树木上进行安装时，就要根据实际情况，让古树同古建筑之间存在一定的距离，同时也要注意将接闪器放置到树木顶端部位，在保护古建筑的同时，也要保护好古树。

还有的古建筑，在以往的设计过程中，接闪器和接闪杆都不能很好的在其身上进行安装，就需要及时更新设计方案，将接闪带和接闪短杆相结合，在安装在屋顶上，在保护古建筑的同时，也要注意古建筑的视觉美观感，在进行操作前，要严格计算两者之间的距离，并减少在古建筑上的防雷电装备的安装。

4.2.2 防雷引下线的设计

防雷电中的引下线的主要构成材质、类型和使用量的多少都会直接给雷电带来影响，极大程度上使雷电形成分流的效果。引下线的数量多，那在引下线上的电流就弱，从而产生的雷电灾害危险就较小，要在合理范围内，在设计方案中要提高引下线的数量。我国古建筑中的户外墙体可以安装引下线，但部分古建筑并不支持设立引下线，就需要结合具体的情况进行分析，找出合适的设计方案，从而更好的保护古建筑。

4.2.3 古建筑中的防雷电接地设计

我国现阶段的有放射型和环形的接地设计模式。在我国古建筑户外允许的情况下，可以使用环形的接地设计；如果我国古建筑户外情况不能允许，就可以使用第一种放射型的接地设计方案，要根据不同的实际情况采取不同的设计方案。另外，我国古建筑的接地设计方案中不可以损坏相关的古建筑设施、周边环境、所在区域的排水等，相关建设人员要严格按照接地设计方案进行施工。

4.2.4 防止闪电电涌侵入的设计

我国古建筑资源较为宝贵，在对古建筑防雷防火方面的保护时，要注意各种现代的安全系统对古建筑的影响。现代的保护系统会导致将闪电电涌带入到古建筑内，现阶段相关设计人员要设计出从根本上避免对古建筑工程产生危害的方案。对于我国珍贵的古建筑来说，将现代化的保护系统放进古建筑中是十分必要的，就可以适当的在方案中设计采用埋地敷设的方式，将电缆线的外套同对应的防雷电装置进行结合，以此来达到很好的保护效果。我国现阶段对古建筑的防雷设计工作正处于发展阶段，在古建筑内部设置的一系列安全系统装置已经是非常广泛化的，但其中缺乏对各个防护系统之间很好的联系，不能完整的将整体系统进行统一的设计，同时也缺乏具体防止闪电电涌进入的具体有效的设计方案。

4.2.5 在古建筑防雷中加大安全隔离的设计

我国古代建筑的防雷电设计思路不同于我国现阶段的防雷电设计思路，古代的设计思路是用木质的材料进行防雷电工程的设计建造，打造出的防雷电工程内所有的设施都是没有经过电磁屏蔽的。在电流经过部分设备时，就会有阻抗压降发生，没有任何屏蔽的阻挡，使部分装置系统受压降的影响要大于我国现代运用的混凝土建筑。在雷电攻击时，要将雷电分出支流，并流到其他导体上，并同设备进行安全距离的相连。

此外，当下我国古建筑中防火防雷在设计方面缺少全面整体的设计理念和设计技术，不能将安全防护和防火防雷更好的结合在一起，需要相关设计人员加大这方面的设计思路，使我国古建筑防雷防火设计更加系统化、专业化。换言之，现阶段相关设计人员不仅需要对古建筑中接闪方式、引下线和接地进行合理设计，还要从多角度上分析古建筑防护中电力安全和火源安全的设计，从整体上考虑到古建筑的安全性，并根据专业的设计思维设计出科学的防雷防火方案，以不断提高我国古建筑防雷设计水平。

4.3 古建筑中的防火设计

我国古建筑发生火灾的原因一部分是由于建筑内安全体系统发生电力故障而产生火灾，或者是相关管理人员没有正确使用火源，还有一部分原因是在古建筑维修的过程中，没有利用专业的手段进行修理，不注重安全问题。现阶段我国的雷电攻击引起火灾的概率并不是很高，但还要积极提高我国古建筑中的防雷电设计，在设计过程中，要规范电气系统，根据实际情况进行设计调整和改进，极大程度上降低我国古建筑的火灾发生率。

5 结束语

综上所述，近年来，国家为更好地保护古建筑资源，从而统一的对古建筑实行了安防措施、防火措施、防雷措施“三防”工程。然而，据了解，目前我国相关的防雷设计人员对雷电的发展认知较浅，不能制定出专业性的设计方案来进行古建筑的防护工作。因此，国家相关部门今后要重视培训设计人员在防雷设计方面的知识，不断加大设计研究力度，在最大程度上提高我国古建筑工程的防雷防火技术和对雷电风险的评估水平，从而更好地保护我国古建筑。