我國(guó)是一個(gè)歷史悠久文明古國(guó)，在這幾千年璀璨的歷史長(zhǎng)河中，我們的祖先為我們留下為數(shù)眾多、造型各異的古建筑。這些古建筑種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)獨(dú)特，是古代工程技術(shù)、建筑藝術(shù)與工藝和人類(lèi)創(chuàng)造智慧的結(jié)晶，是前人認(rèn)識(shí)社會(huì)、創(chuàng)造居住環(huán)境的重要體現(xiàn)和歷史見(jiàn)證，是不可再生的，任何損壞和破壞都將無(wú)法彌補(bǔ)。
雷電是古建文物遭受自然災(zāi)害破壞的主要原因之一。除造成直接損毀外，因我國(guó)傳統(tǒng)古建筑多為木結(jié)構(gòu)，雷擊還易導(dǎo)致古建筑起火造成大面積損失。中國(guó)古建筑種類(lèi)繁多、造型各異、結(jié)構(gòu)獨(dú)特，因此防雷設(shè)計(jì)和施工須根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行，使安裝的防雷設(shè)施既安全可靠、又美觀隱蔽。讓古建筑物獲取最大的美觀和最可靠的安全保障。本文根據(jù)所接觸過(guò)的古建筑物防雷工程設(shè)計(jì)和施工及從事防雷工程多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，就古建筑物防雷設(shè)計(jì)和施工技術(shù)措施，淺談一些經(jīng)驗(yàn)體會(huì)與大家共同探討研究
一、我國(guó)古建筑物的特點(diǎn)
我國(guó)古建筑以木材、磚瓦為主要建筑材料，以木構(gòu)架結(jié)構(gòu)為主要的結(jié)構(gòu)方式，木結(jié)構(gòu)作為建筑物的基本骨架，起到支撐屋面、承重和維持結(jié)構(gòu)等作用，其中粗大的木材作為建筑物的梁、柱等，邊材作為建筑物的門(mén)窗等物。磚石作為建筑物的墻體，起來(lái)承重、分隔的作用，同時(shí)磚石也可鋪?zhàn)鞯匕�，埋設(shè)成為建筑物周邊的基臺(tái)。
其平面布局以“間”為單座建筑單位，再以單座建筑組成庭院，進(jìn)而組成各種形式的建筑群落。古建筑平面呈圓形、正方形、十字形等幾何形狀。
屋頂造型各異、種類(lèi)繁多，主要有廡殿、歇山、懸山、硬山、攢尖、卷棚等形式。屋頂中直線和曲線組合，形成向上翹的飛檐，不但擴(kuò)大了采光面、有利于雪、雨水排泄，而且增添了建筑物的美感。
我國(guó)古建筑在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)都十分注意周?chē)纳酱ㄐ蝿?shì)、地理特點(diǎn)、氣候條件、水體、林木植被等，務(wù)使建筑布局、形式、色調(diào)等跟周?chē)沫h(huán)境相適應(yīng)，而相互融合為一體。
二、古建筑物易遭受雷擊的原因分析
古建筑物遭受雷擊的外部因素分析
1、古建筑物多數(shù)建在地勢(shì)較高的山上，或建在山腳邊或者水體附近，是不同導(dǎo)電土壤相接、土壤電阻發(fā)生畸變的地方，易遭雷電侵襲。
2、現(xiàn)代化元素的引入增加了古建筑物遭雷擊的幾率
古建筑遭受雷擊的內(nèi)部因素分析
1、我國(guó)的古建筑絕大多數(shù)為磚木結(jié)構(gòu)，這些也都是極易燃燒的材料。一旦遭受雷擊，極易引起木質(zhì)構(gòu)件燃燒。
2、多數(shù)古建筑物大殿正脊中部埋設(shè)有用于辟邪金屬寶盒，有的建筑物屋頂內(nèi)部還有錫背，銅質(zhì)寶頂，還有的建筑物屋面有金屬鏈條作裝飾用。這些金屬物均沒(méi)有任何接地處理，而且通常都安置在建筑物的最頂端，這些金屬物都大大增加了建筑物遭受雷擊的概率。
3、從結(jié)構(gòu)上看，古代建筑多以坡屋頂為主，坡度較大，且大多有高翹的飛檐和高聳的屋頂且屋脊比較多。而這些高翹的飛檐，高聳的屋脊也正好為帶電云層放電創(chuàng)造條件。
古建筑物防雷現(xiàn)狀分析
有相當(dāng)一部分古建筑缺少有效的防雷保護(hù)措施，或防雷措施不完善。
國(guó)內(nèi)尚無(wú)關(guān)于古建筑的防雷規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) ，簡(jiǎn)單地應(yīng)用現(xiàn)代建筑防雷措施安裝在古建筑物上的防雷裝置，既影響了古建原有的藝術(shù)風(fēng)貌，也降低了其防雷效果。
古建筑防雷類(lèi)別的劃分
古建筑防雷類(lèi)別的定性劃分
參照國(guó)家現(xiàn)行《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》、《古建筑木結(jié)構(gòu)維護(hù)與加固技術(shù)規(guī)范》，古建筑防雷類(lèi)別應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，宜劃分為三個(gè)防雷類(lèi)別。
被聯(lián)合國(guó)教科文組織列入“世界文化遺產(chǎn)”目錄的和屬于國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的古建筑；省、自治區(qū)和直轄市級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)單位的古建筑；市縣級(jí)文物保護(hù)的古建筑三類(lèi)。當(dāng)古建筑為園林式群體建筑時(shí)，應(yīng)以其中最高類(lèi)別來(lái)確定。
古建筑防雷類(lèi)別的定量劃分
計(jì)算古建物的年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)定量劃分
對(duì)于園林式的古建群落，應(yīng)以其占地面積換算成規(guī)則幾何圖形的面積來(lái)計(jì)算，其高度則以該古建群落中最高建筑（或者為古樹(shù)）的高度來(lái)確定。
古建筑直擊雷防護(hù)裝置的形式
接閃器
古建筑防雷工程設(shè)計(jì)和施工中，須遵守不改變文物原狀的文物保護(hù)原則。選擇使用接閃器的顏色應(yīng)與古建筑物相應(yīng)位置的顏色協(xié)調(diào)一致。既要做到保證其防雷效果，也要做到不影響古建筑的外觀與其周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)一致；并盡可能做到避免對(duì)古建筑造成破壞。
選用避雷帶作為其接閃器時(shí)，宜使用銅質(zhì)材料，而不使用熱鍍鋅鋼材。
在古建筑物上敷設(shè)避雷帶，其支持卡子不能靠在古建筑上打孔來(lái)固定，這會(huì)破壞古建筑，可以采用U型（抱箍式）固定件、固定螺絲與瓦面之間應(yīng)加橡膠墊進(jìn)行保護(hù)[5]，接閃導(dǎo)線的固定支件的高度不宜小于150mm，可選用25mm×4mm的熱鍍鋅鋼。
引下線
古建筑物引下線敷設(shè)時(shí)，應(yīng)避開(kāi)建筑物的正面，盡量在建筑物的側(cè)面、后面等不經(jīng)常被人注意到的地方敷設(shè)；并做到分段固定，并以最短路徑敷設(shè)到接地體，敷設(shè)應(yīng)平正順直、無(wú)急彎 。
引下線可選熱鍍鋅鋼材或銅材。木立柱引下時(shí) ，采用環(huán)形抱箍固定。
接地裝置
接地裝置的材料選擇和現(xiàn)代建筑物類(lèi)似，采用熱鍍鋅角鋼和扁鋼敷設(shè)就行。古建筑接地裝置的形式，要充分考慮古建周?chē)鷪?chǎng)地、環(huán)境施工時(shí)受局限的情況，應(yīng)本著為節(jié)約經(jīng)費(fèi)和有利于防止跨步電壓危害的原則。
采用A型接地裝置（見(jiàn)圖3 A型）。反之，在土壤電阻率較高和古建筑周?chē)^空曠且便于施工時(shí)，可采用B型接地裝置（見(jiàn)圖3 B型）。
敷設(shè)時(shí)還需注意接地裝置與地下管線路的安全距離。注意在進(jìn)行接地施工時(shí)應(yīng)避免掘到地宮或其他文物，在挖掘之前要進(jìn)行仔細(xì)勘測(cè)。接地裝置開(kāi)挖時(shí)，需對(duì)地面所敷設(shè)的古磚、石做好方位標(biāo)記和編號(hào)，回填時(shí)，將其恢復(fù)原貌。
古建筑物防側(cè)擊雷、球雷措施
古建筑物防側(cè)擊雷，要根據(jù)古建的地理位置和其遭雷歷史來(lái)決定。一般情況下，位于城市里的古建筑物一般不需要設(shè)防側(cè)擊雷；對(duì)建在海拔較高的山體、水體附近的且較為孤立高大的古建筑物（如古塔），可以每隔6m沿古建四周外伸的脊檐設(shè)置環(huán)形避雷帶，并使環(huán)形避雷帶和古建四周的金屬窗等與防雷引下線可靠連接。而防球雷的最好措施是對(duì)古建上的開(kāi)放式門(mén)、窗安裝金屬屏蔽網(wǎng)并可靠接地，但古建有時(shí)是很難做到的。比較適宜的方法是把古建的所有窗都裝上玻璃，并應(yīng)注意在雷雨天緊閉門(mén)窗，以防球雷的進(jìn)入室內(nèi)。
古樹(shù)的防雷技術(shù)措施
被列為國(guó)家級(jí)文物保護(hù)單位的名貴古樹(shù)，也是防雷的保護(hù)對(duì)象之一。一般情況下，古樹(shù)的防雷往往在樹(shù)上做防雷裝置，即在古樹(shù)樹(shù)冠的主要干叉上裝設(shè)圓鋼制成的避雷針，支持其避雷針的支承桿必須固定在樹(shù)干上，因?yàn)闃?shù)木要逐漸長(zhǎng)粗，因此支承桿的抱箍以及固定引下線的抱箍必須做成能松緊的圓形卡箍，以便不影響樹(shù)木的生長(zhǎng)；引下線用絕緣軟銅線上端與接閃器電氣連接、中間部分彎曲布設(shè)，并與樹(shù)根附近的環(huán)形（B型）人工垂直接地極連接。
對(duì)古樹(shù)群或者古建筑群可在古樹(shù)群或者古建筑群的中央部位設(shè)置不影響古建筑整體觀瞻的仿真樹(shù)（仿真樹(shù)太高就和周?chē)h(huán)境不協(xié)調(diào)）形式的避雷針，使周邊古樹(shù)或者古建筑群在其保護(hù)范圍內(nèi)。
古建筑群可在古樹(shù)群或者古建筑群的中央部位設(shè)置不影響古建筑整體觀瞻的仿真樹(shù)（仿真樹(shù)太高就和周?chē)h(huán)境不協(xié)調(diào)）形式的避雷針，使周邊古樹(shù)或者古建筑群在其保護(hù)范圍內(nèi)
通過(guò)實(shí)踐，我們認(rèn)為，對(duì)于古建筑群、古樹(shù)群或無(wú)法在其上敷設(shè)避雷帶或架立避雷針，且其自身高度低于20米時(shí)，使用常規(guī)避雷針難于將被保護(hù)的古建筑群落、古樹(shù)群置于保護(hù)范圍內(nèi)，可采用仿真樹(shù)樹(shù)頂安裝具有提前放電功能的避雷針，以達(dá)到不增加接閃桿高度而擴(kuò)大保護(hù)范圍的目的。用這種方式保護(hù)古建筑既不影響其原貌也與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)一致。
防雷電波侵入和雷擊電磁脈沖的措施
當(dāng)古建筑內(nèi)安裝有低壓電氣系統(tǒng)和（或）電子系統(tǒng)時(shí)，古建筑內(nèi)有大型金屬構(gòu)件或存有體積較大的金屬物體時(shí)，應(yīng)有防雷電波侵入和雷擊電磁脈沖（LEMP）的技術(shù)措施。如采取等電位連接措施和在低壓電氣系統(tǒng)及電子系統(tǒng)中安裝電涌保護(hù)器（SPD）等。防LEMP的主要技術(shù)措施為：等電位連接、屏蔽、綜合布線和安裝SPD。
（1）等電位連接要求
古建筑上和其內(nèi)有金屬物體，如金屬寶頂、寶盒、錫被、銅被等金屬物，要和防雷裝置作等電位連接。同時(shí)還需考慮到古建筑檐下的防鳥(niǎo)鐵絲網(wǎng)（主要是指引下線均與防鳥(niǎo)鐵絲網(wǎng)連成一體，構(gòu)成一個(gè)等電位體）、所有金屬管線的屏蔽層、設(shè)備金屬外殼等設(shè)施的等電位連接。
控制機(jī)房（如監(jiān)控、消防）的等電位連接，應(yīng)根據(jù)電子系統(tǒng)的工作頻率分別采用星形（S型）結(jié)構(gòu)或網(wǎng)形（M型）結(jié)構(gòu)。
（2）屏蔽要求
對(duì)于進(jìn)入古建筑的供電線路、電話線等不宜架空引入。當(dāng)其架空引入時(shí)，應(yīng)在進(jìn)入古建筑前用埋地電纜或穿金屬管屏蔽埋地引入，并在進(jìn)入古建筑物時(shí)與古建筑的防雷裝置相連。
（3）綜合布線要求
建筑物內(nèi)傳輸網(wǎng)絡(luò)的綜合布線施工應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《綜合布線系統(tǒng)工程驗(yàn)收規(guī)范》GB50312-2007的要求。需統(tǒng)一考慮其走向和相互間的距離，使各種室內(nèi)布線合理。最低的要求是，將這些系統(tǒng)穿金屬管或采用有金屬外皮的電纜，并可靠接地。
（4）安裝電涌保護(hù)器的要求
古建內(nèi)不應(yīng)隨便引入架空電力線、通訊線纜；如果架空引入時(shí)，必須在進(jìn)戶(hù)處加裝適配的低壓避雷器。
對(duì)所安裝防雷設(shè)施的要求：
盡可能采取既安全又隱蔽的施工工藝技術(shù)，以不影響古建的建筑藝術(shù)風(fēng)格和觀瞻為原則。
綜述
（1）從古建筑物的整體風(fēng)貌，到大量的珍貴木刻、磚雕、繪畫(huà)等藝術(shù)品，許多都是無(wú)價(jià)之寶，是世界人類(lèi)文化珍貴遺產(chǎn)，多屬于國(guó)家重點(diǎn)文物保護(hù)單位。因此，古建筑物防雷，須首先對(duì)古建筑物有全面了解，對(duì)它的雷擊歷史、結(jié)構(gòu)特性、自然環(huán)境、地質(zhì)地理、建筑物內(nèi)的電器設(shè)備、金屬器物等等做出全面分析，統(tǒng)籌規(guī)劃古建筑的防雷工程設(shè)計(jì)和施工。
（2）古建筑是不可再生的資源，一旦由于保護(hù)不當(dāng)，造成不應(yīng)有的破壞，責(zé)任重大。因此，古建筑防雷工程的設(shè)計(jì)要遵循以保留古建筑原狀為準(zhǔn)則，堅(jiān)持古建筑保護(hù)與環(huán)境保護(hù)并重，遺產(chǎn)保護(hù)與人身保護(hù)并重，應(yīng)因地制宜，從外部防護(hù)和內(nèi)部防護(hù)兩個(gè)方面采用安全可靠、對(duì)建筑原狀最小影響的方案與方法，建立完善的雷電防護(hù)體系。
（3）古建筑的防雷工程應(yīng)與其結(jié)構(gòu)、建筑維護(hù)相結(jié)合。在古建筑進(jìn)行建筑、結(jié)構(gòu)修繕、維護(hù)的同時(shí)，應(yīng)對(duì)其防雷工程進(jìn)行維護(hù)或增補(bǔ)。
（4）目前，古建筑防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的編制，正在進(jìn)行當(dāng)中，相信標(biāo)準(zhǔn)的頒布、實(shí)施，將對(duì)古建筑物的防雷設(shè)計(jì)和施工起到更好的規(guī)范作用。
