摘 要：从古建筑物结构、雷击原理、防雷类别划分、防雷措施等几方面对古建筑物防雷进行了探讨。
关键词：古建筑物；防雷
中国的古建筑物以其庞大的数量、各具特色的结构、无法估量的历史价值而在中华民族悠久的发展史上占有特殊的地位。因此，古建筑物的保护工作就显得尤为重要，尤其是古建筑物的防雷保护。千百年来古建筑物被雷电击毁或因雷电引起火灾被焚的事件不胜枚举。如：光绪十五年(公元1889年)9月24日，天坛祈年殿遭雷击化为灰烬；1969年9月，河北省承德市避暑山庄外八庙之一的普佑寺，因未安装避雷设备，遭雷击起火，著名的法轮殿和周围的群楼、配殿94间全部付之一炬；2004年5月11日，运城稷山县省级文物保护单位大佛寺遭雷击发生火灾，经消防人员奋力扑救，大殿才免遭劫难，但仍有部分建筑被毁坏，直接经济损失25．2万元。可以说，目前大部分古建筑物未得到有效地防雷保护，保护古建筑物的防雷意识还比较淡薄，手段相对滞后，防雷装置设施不完善，雷害仍在不断发生。因此，本文拟从古建筑物的结构、雷击原理、防雷措施等几个方面来论述古建筑物防雷所应采取的一些对策，以期对古建筑物防雷工作提供一些有益的参考。
1 古建筑物易遭受雷击的结构特点
古建筑物结构、用途、性质及所建地理环境与一般建筑物不同，容易遭受雷击。具体表现在以下几个方面：
(1)古建筑物多数建在地势较高的山上，或建在土壤电阻率有突变的山脚边，易被雷电侵袭。
(2)从结构上看，为了体现建筑的雄伟、挺拔，古建筑物都建有高耸的屋脊，而这些高耸的屋脊也正好为带电云层放电创造条件。
(3)多数古建筑物大殿正脊中部埋设金属宝盒，有的建筑物屋顶内部还有锡背，这些金属物都大大增加了建筑物接闪放电的可能性。
(4)古建筑绝大多数为砖木结构，一旦遭受雷击，极易引起木质构件燃烧。
2 古建筑物防雷现存缺陷分析
(1)未设避雷保护设施：虽然1982年11月19日《中华人民共和国文物保护法》颁布后，全国部分省、市开始对古建筑物根据其重要性陆续补做防雷装置，但据统计，目前大约还有三分之二的古建筑物未设防雷装置。
(2)已有防雷设施未达防雷技术标准：部分通过修建、改建、扩建的古建筑物以及较高的宝塔类型建筑物多数安装了防雷装置，从实际检测发现，这些古建筑物的防雷装置还存在着不少缺陷。如：接闪器大多采用“苏式”长针，对易受雷击部分布设不到位；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；无均压措施；无防球雷措施；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气候环境影响缺乏认识，降低了建筑物的防雷类别，从而降低了安全系数。
(3)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。
(4)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。
3 古建筑物防雷类别的划分
根据国家现行建筑物防雷设计规范(GB50057—94)，建筑物的防雷分类根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果来确定。国家级重点文物保护的建筑物根据其大小至少应划为二类以上防雷建筑物。
4 古建筑物的防雷措施
根据IECl024—1和GB50057—94(2000版)的有关规定，建筑物防雷可分为内、外部防雷，并按人、物和设备对雷电灾害的感受强度不同可把建筑物内、外环境划分为LPZOA、LPZOB、LPZl、LPZn+1等不同的防雷区。LPZOA为建筑物的外部防雷保护区域，LPZOB—LPZn+1为建筑物内部防雷保护区域。古建筑物的防雷设计必须将外部防雷装置和内部防雷装置作为整体统一考虑。
4．1 古建筑物外部防雷
外部防雷装置(即传统的常规避雷装置)由接闪器、引下线和接地装置三部分组成。接闪器(也叫接闪装置)有三种形式：避雷针、避雷带和避雷网。它位于建筑物的顶部，其作用是引雷或叫截获闪电，即把雷电流引下。引下线上与接闪器连接，下与接地装置连接，它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装置。接地装置位于地下一定深度，它的作用是使雷电流／顷利流散到大地中去。
4．1．1 接闪器的布设
为保持古建筑物的艺术特点，接闪器宜采用避雷带与短支针的组合，代替原有的“苏式”长针，并宜在敷有引下线屋角的避雷带上焊接30—50cm左右的短支针，以便有效接闪雷电泄流人地。根据雷击规律，避雷带应沿建筑物屋面的正脊、吻兽、屋顶檐部、斜脊、垂兽和高出建筑物的烟囱等易受雷击的部位敷设。为减小雷电流产生的电动力危害，在敷设避雷带时尽量避免直、锐角弯曲，应采用圆弧形弯曲，其引下弯曲的弦长应大于对应弧长的十分之一。
4．1．2 引下线的布设
防雷引下线根数少，雷电流分流就小，每根引下线所承受的雷电流就越大，容易产生雷电反击和雷电二次效应危害。因此，在布设引下线时尽量多设几根，尽量利用建筑物的柱子和钢筋。但古建筑物多为砖木结构，故只能采用明敷。敷设时应注意引下线要对称，在间距符合规范的前提下，尽可能多设几根。为减少引下线自身电感所引起的雷电感应过压，应以最短的接地路径敷设。引下线弯曲应采用“软连接”的弧形弯曲。在引下线距地面1．8m一0．3 m处应有良好的保护覆盖物，避免与游客接触产生接触电压危害。
4．1．3 接地装置布设
古建筑物接地装置的布设应根据其用途、性质、地理环境和游客多少等情况来选择结构方式和位置。对重要的游客集中的古建筑物内部应做均压措施。对宽度较窄的古建筑物可采用水平周圈式接地装置，并注意接地装置与地下管线路的安全距离。若达不到规范要求的一律连接成一体，构成均压接地网。这样可以使到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反击高压危害。另外，为降低雷电跨步电压对游客的危害，当接地体距建筑物出人口或人行道小于3 m时，接地体局部应埋深1m以下，若深埋有困难，则应敷设50—80mm厚的沥青层，其宽度应超过接地体2m。
4．1．4 防侧击雷、球雷措施
古建筑物防侧击雷，要根据所建地地理位置来决定。对于建在城市里的建筑物一般不需要设防侧击雷；对建在海拔较高的古建筑物应根据实际情况确定，确实需要的可以每隔6 m沿建筑物四周设置圈式防雷均压带，并使均压带和建筑物四周的所有金属物均与防雷地可靠连接。防球雷的最好措施是安装金属屏蔽网并可靠接地，最低要求是把建筑物的所有门窗都装上玻璃，使其没有孑L洞，以防球雷沿孑L洞钻进室内。此外，还应注意附近高大树木引来的球雷，要考虑树木与建筑物的安全距离。
4．2 古建筑物内部防雷
内部防雷装置的作用是减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应以及防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装置外，所有为达到此目的所采用的设施、手段和措施均为内部防雷装置，它包括等电位连接设施(物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。
大多数国家、省、市级重点文物保护的仿古建筑物内都增设了消防广播、防盗报警、监视系统等。这些弱电电气系统对雷电虽没有计算机电子信息系统那样“敏感”，但一旦受雷其危害也是很大的。为此，随着人类科技的发展，古建筑物、仿古建筑物的内部防雷也显得非常重要。具体措施如下：
(1)把从LPZOA区进入LPZI区各类金属管包括铠装电缆的金属外皮在LPZOA与LPZl交界处就近与防雷地或建筑基础地作等电位连接，使沿各类金属管和电缆侵入的雷电涌泄流人地。
(2)把从LPZOB区进入LPZl区各类天馈线路在LPZOB与LPZl交界处串接相应的天馈电涌保护器(SPD)；把从LPZOA区进入LPZl区的各类通讯、数据信号线路在LPZOA与LPZl交界处串接相应的信号SPD；把从LPZOA区进入UPZl区的电源线路在LPZOA与LPZl交界处并接相应的电源SPD。对上述SPD的配置、施工应注意以下几方面：
a．SPD的最大钳压加上其两端引线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致；SPD还应与其相应的能量承受能力相一致。
b．在天馈、通讯、数据等信号线路上一般采用一至二级SPD保护，而在电源配电线路上要根据被保护设备的重要性和雷灾环境来决定在不同防雷区的交界处设一至三级SPD保，但每级之间应有一定的间距(根据选择SPD类型不同，间距应不小于5～15 m)。
c，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(接地线一般应不大于50cm)。
(3)雷击电磁脉冲干扰(LEMP)对信息系统的危害是很大的，为此对设有弱电电气设备的古建筑物来说也应该采取防LEMP措施。LEMP主要指雷击时从三维空间侵入到建筑物内的雷电磁场辐射干扰和通过各类传输导体侵入到建筑物内的感应过电压、过电流。可见，对LEMP的防止，除需上述建筑物内部防雷措施外，还需防止从三维空间侵入的雷电磁场辐射干扰。防止雷电磁场干扰的最好方法是在建筑物的LPZO区与LYZl区之间设置一个金属屏蔽接地笼。在实际操作中，现代仿古建筑物可以利用建筑物内的钢筋做成法拉第笼式避雷网，对砖木结构的古建筑物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，接闪器网格、引下线间距应尽可能设置得密一些。经屏蔽措施后，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。
4．3 建立定期技术监测制度，发现问题及时整改、解决
古文物建筑应实施避雷设施跟踪技术检测，每年至少检修一次，以防人为和非人为因素破坏。
5 结束语
现代防雷技术强调的是全方位防护，综合治理、层层设防，把防雷看作一个系统工程。国家文物是国家重要的人文旅游资源和珍贵文化遗产，具有不可复原性，古建筑的防雷安全工作并非小事。因此，各级政府应当因地制宜，将避雷设施建设纳入文物保护基本建设和维修项目中，加大经费投入。各级文物管理部门应当增强雷电灾害忧患意识，切实做好古文物建筑的防雷安全保护工作。