古建筑防雷工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)探討

中國(guó)古建筑發(fā)展歷史悠久，博大精深，對(duì)于古建筑的保護(hù)尤為重要，其中，古建筑的防雷工程就是一項(xiàng)很重要、很值得關(guān)注的工程技術(shù)。畢竟，建筑是一項(xiàng)繁瑣而龐大的工程，如果由于外來(lái)原因而被毀壞的話，就太可惜了。但是古代的防雷技術(shù)存在很多問(wèn)題，正是由于這些問(wèn)題的存在，導(dǎo)致了許多建筑過(guò)早的被破壞、被毀滅。所以，對(duì)于古建筑防雷技術(shù)的研究與發(fā)展一直是一項(xiàng)很重要的技術(shù)，只有正確的掌握和學(xué)習(xí)這項(xiàng)技術(shù)，才能真正的做到對(duì)古建筑的防雷與保護(hù)。
 
　　正文：俗話說(shuō)：“天有不測(cè)風(fēng)云”。自人類出現(xiàn)以來(lái)，雷電就一直給我們帶來(lái)諸多不便，造成生命和財(cái)產(chǎn)上的損失與破壞。雖然大自然不可控制，但我們可以做到預(yù)防，恰當(dāng)有效的預(yù)防就可以避免它給我們帶來(lái)的破壞。作為古建筑的防雷措施，自古以來(lái)，人們就特別注意防范。根據(jù)雷擊的原因，大可分為以下幾類：直擊雷、感應(yīng)雷、雷電波侵入和球雷。其中對(duì)人們?cè)斐芍饕{的是直雷擊和球雷，直雷擊是指在雷電區(qū)內(nèi)，雷電直接通過(guò)人體、建筑、或者設(shè)備等對(duì)地放電產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象；而對(duì)于球雷,球狀閃電極具有破壞力,它可以破壞玻璃窗，造成人和動(dòng)物的傷亡，也可以造成建筑的直接性破壞。所以說(shuō)，防雷施工技術(shù)是很重要的一項(xiàng)技術(shù)。
　　1由于古建筑防雷不當(dāng)而引起的事故
　　從古至今，由于防雷技術(shù)的不當(dāng)，引發(fā)了許多安全事故。公元762年，一場(chǎng)雷擊引發(fā)了火災(zāi)，導(dǎo)致西藏拉薩的布達(dá)拉宮內(nèi)1000多間房屋中多數(shù)被燒毀，僅有曲結(jié)竹普和帕巴拉康兩處幸免，對(duì)我們文物保護(hù)工作以及國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)了嚴(yán)重的損失；公元1421年，新近完工的北京紫禁城三大殿奉元殿、華蓋殿、謹(jǐn)身殿受到閃電的襲擊，大火在高大的朱紅圓柱上迅速延燒，精致雕琢、彩繪的藻井與支撐的斗拱都被燒毀。據(jù)一位目擊此景的波斯貢臣描述，由于當(dāng)時(shí)火焰照耀，看起來(lái)猶如“十萬(wàn)火把”。 在我國(guó)近代，也發(fā)生過(guò)多起重大古建筑災(zāi)情。1957年7月15日，雷火襲擊了北京十三陵之“首陵”長(zhǎng)陵，總理得知后特別指示北京市人民政府組織專家研究解決古建筑防雷問(wèn)題；無(wú)獨(dú)有偶，1987年8月，在北京故宮博物館景陽(yáng)殿遭雷擊引燃大火，其中大殿局部被燒毀，還險(xiǎn)些造成整個(gè)紫禁城的大火；還有在2004年5月，雷電同樣襲擊了山西省文物保護(hù)單位稷山縣大佛寺大殿，遭受火災(zāi)達(dá)到13處之多，損失慘重……
　　由于古建筑多為木結(jié)構(gòu)，而樹木具有燃點(diǎn)較低的特殊性，木材在經(jīng)過(guò)千百年后變得十分的干燥，所以一旦遇到潮濕的雨天，電阻率變得非常小，并且在古建筑內(nèi)部年久積滿灰塵，易積蓄凈電、帶有電荷，容易引來(lái)雷電流。而且很多古建筑建于高山上，本身地勢(shì)較高，位置又突出，更容易遭受雷擊；有些古建筑內(nèi)高大樹木較多，容易造成引雷殃及古建筑。所以來(lái)說(shuō)，對(duì)于古建筑的保護(hù)非常重要，而對(duì)于古建筑的防雷保護(hù)又是保護(hù)古建筑的重中之重。
　　2自古以來(lái)的各種防雷技術(shù)
　　自古以來(lái)，人們就對(duì)防雷技術(shù)進(jìn)行研究。從古代的避雷針到現(xiàn)在的雷電探測(cè)及雷電機(jī)理研究，還有現(xiàn)在的輸電線路繞反擊判別技術(shù)、雷電流測(cè)量技術(shù)、直擊雷防護(hù)技術(shù)、輸電線路降低雷擊跳閘率技術(shù)、侵入波防護(hù)技術(shù)、電子設(shè)備防雷技術(shù)、感應(yīng)雷防護(hù)技術(shù)、SPD等技術(shù)層出不窮。最近隨著科技的大發(fā)展，人們對(duì)雷電的知識(shí)了解的也越來(lái)越深，防雷技術(shù)也不斷更新，但其實(shí)主要有以下6種：避雷針?lè)览追ā?F避雷保護(hù)系統(tǒng)滾球防雷法、避雷設(shè)施保護(hù)法、消雷器防護(hù)法、人工影響雷電防雷法，下面主要介紹一下避雷針?lè)览追ㄒ约跋灼鞣雷o(hù)法。
　　2.1對(duì)于避雷針，他的防雷原理是利用由于避雷針高出被保護(hù)物的高度，造成使雷云下的電場(chǎng)發(fā)生畸變，然后引線入地，使被保護(hù)對(duì)象無(wú)法遭雷電直擊。換句話說(shuō)其實(shí)質(zhì)并不是避雷，而是引雷。他的適用范圍很廣，避雷針系統(tǒng)主要用于防直擊雷，而且他的的接閃器有很多，如：避雷針、避雷線、避雷網(wǎng)、帶等。其中古建筑防雷設(shè)置不僅要具有實(shí)效性，同時(shí)要盡量保持其原有風(fēng)貌，因此，多用避雷網(wǎng)作為古建筑防雷的接閃器。然而，他也有缺陷，他的系統(tǒng)局限性造成其保護(hù)范圍不是很穩(wěn)定。
　　避雷針保護(hù)范圍恰恰是一個(gè)相似傘形或屋脊形保護(hù)區(qū)，其張開角度受到接閃器設(shè)置高度、雷電強(qiáng)度等多種參數(shù)的影響，對(duì)于這種設(shè)施，有的采用30，有的采用60，各盡不一，雖然說(shuō)關(guān)于保護(hù)角的計(jì)算公式很多，但如何確定一直是富蘭克林防雷理論的最大困擾所在。當(dāng)雷擊避雷針或避雷帶時(shí)，由于引下線的阻抗，造成對(duì)地電壓可達(dá)到相當(dāng)高的數(shù)值，因此造成接閃器及引下線向周圍設(shè)備跳火反擊。除此之外避雷針系統(tǒng)還存在著感應(yīng)電壓的危害，以及接觸電壓和跨步電壓、問(wèn)題，但其對(duì)古建筑危害并不大。
　　2.2關(guān)于消雷器防護(hù)法，這是一種防雷裝置設(shè)施，就在被保護(hù)物上方、帶有很多尖端電極的電離裝置，在其設(shè)置在地表層內(nèi)的地電流收集裝置和接通在這兩種裝置的連接線構(gòu)成的。在電離裝置在雷云強(qiáng)電場(chǎng)中大致保持著大地的電位，它和附近空氣的電位差會(huì)隨雷云電場(chǎng)強(qiáng)度激增而促使場(chǎng)強(qiáng)區(qū)內(nèi)針尖附近的空氣電離，于是形成了大量空間電荷。但是一般雷云下層為負(fù)電荷，地面感應(yīng)產(chǎn)生正電荷。在電離的負(fù)電荷為地電流收集裝置所吸收，電離正電荷中和，從而發(fā)生消雷作用。消雷器的頂端帶有許多的稱謂“尖端電極的電離裝置”，然而避雷針則是一根“金屬棒”，頂部沒(méi)有尖端的電極；消雷器有“地電流收集裝置”，它位于地表層內(nèi)；而避雷針雖也有“接地裝置”，但一般都位于地面表層，所以避雷針不一定能完全排除多余的電流。?