古建筑防雷工程設(shè)計與施工技術(shù)探討

中國古建筑發(fā)展歷史悠久，博大精深，對于古建筑的保護尤為重要，其中，古建筑的防雷工程就是一項很重要、很值得關(guān)注的工程技術(shù)。畢竟，建筑是一項繁瑣而龐大的工程，如果由于外來原因而被毀壞的話，就太可惜了。但是古代的防雷技術(shù)存在很多問題，正是由于這些問題的存在，導(dǎo)致了許多建筑過早的被破壞、被毀滅。所以，對于古建筑防雷技術(shù)的研究與發(fā)展一直是一項很重要的技術(shù)，只有正確的掌握和學(xué)習(xí)這項技術(shù)，才能真正的做到對古建筑的防雷與保護。
 
　　正文：俗話說：“天有不測風(fēng)云”。自人類出現(xiàn)以來，雷電就一直給我們帶來諸多不便，造成生命和財產(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的破壞。作為古建筑的防雷措施，自古以來，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。其中對人們造成主要威脅的是直雷擊和球雷，直雷擊是指在雷電區(qū)內(nèi)，雷電直接通過人體、建筑、或者設(shè)備等對地放電產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象；而對于球雷,球狀閃電極具有破壞力,它可以破壞玻璃窗，造成人和動物的傷亡，也可以造成建筑的直接性破壞。所以說，防雷施工技術(shù)是很重要的一項技術(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，一場雷擊引發(fā)了火災(zāi)，導(dǎo)致西藏拉薩的布達拉宮內(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，對我們文物保護工作以及國家財產(chǎn)安全帶來了嚴重的損失；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)時火焰照耀，看起來猶如“十萬火把”。 在我國近代，也發(fā)生過多起重大古建筑災(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題；無獨有偶，1987年8月，在北京故宮博物館景陽殿遭雷擊引燃大火，其中大殿局部被燒毀，還險些造成整個紫禁城的大火；還有在2004年5月，雷電同樣襲擊了山西省文物保護單位稷山縣大佛寺大殿，遭受火災(zāi)達到13處之多，損失慘重……
　　由于古建筑多為木結(jié)構(gòu)，而樹木具有燃點較低的特殊性，木材在經(jīng)過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，容易引來雷電流。而且很多古建筑建于高山上，本身地勢較高，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。所以來說，對于古建筑的保護非常重要，而對于古建筑的防雷保護又是保護古建筑的重中之重。
　　2自古以來的各種防雷技術(shù)
　　自古以來，人們就對防雷技術(shù)進行研究。從古代的避雷針到現(xiàn)在的雷電探測及雷電機理研究，還有現(xiàn)在的輸電線路繞反擊判別技術(shù)、雷電流測量技術(shù)、直擊雷防護技術(shù)、輸電線路降低雷擊跳閘率技術(shù)、侵入波防護技術(shù)、電子設(shè)備防雷技術(shù)、感應(yīng)雷防護技術(shù)、SPD等技術(shù)層出不窮。最近隨著科技的大發(fā)展，人們對雷電的知識了解的也越來越深，防雷技術(shù)也不斷更新，但其實主要有以下6種：避雷針防雷法、E?F避雷保護系統(tǒng)滾球防雷法、避雷設(shè)施保護法、消雷器防護法、人工影響雷電防雷法，下面主要介紹一下避雷針防雷法以及消雷器防護法。
　　2.1對于避雷針，他的防雷原理是利用由于避雷針高出被保護物的高度，造成使雷云下的電場發(fā)生畸變，然后引線入地，使被保護對象無法遭雷電直擊。換句話說其實質(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)置不僅要具有實效性，同時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)局限性造成其保護范圍不是很穩(wěn)定。
　　避雷針保護范圍恰恰是一個相似傘形或屋脊形保護區(qū)，其張開角度受到接閃器設(shè)置高度、雷電強度等多種參數(shù)的影響，對于這種設(shè)施，有的采用30，有的采用60，各盡不一，雖然說關(guān)于保護角的計算公式很多，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，由于引下線的阻抗，造成對地電壓可達到相當(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、問題，但其對古建筑危害并不大。
　　2.2關(guān)于消雷器防護法，這是一種防雷裝置設(shè)施，就在被保護物上方、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電場中大致保持著大地的電位，它和附近空氣的電位差會隨雷云電場強度激增而促使場強區(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電荷，地面感應(yīng)產(chǎn)生正電荷。在電離的負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。?