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(huà)，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(huà)說(shuō)：“天有不測(cè)風(fēng)云”。自人類(lèi)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(lèi)：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(zhuān)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(shù)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(mǎn)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(shù)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(huà)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(kāi)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?chē)O(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(chēng)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。?