文物保护与古建筑物防雷措施探讨

2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 16
  文物保护与古建筑物防雷办法探索(杨波 王凤山华云)
中国的古代建筑遗存是几千年中国稀罕文明的尴尬遗产,因为战乱和人为破碎摧毁,仅存的文物事业弥足尴尬。中国的古建筑物以其合营的布局、没法估计的历史价值而在中华民族久长的发展史上占据稀罕的职位。其承载的建筑头脑、建筑美学和营建次序递次贯通于秦汉以致明清两千余年,值得咱们承袭和发挥光大。是以,保护古代建筑遗存的重要性就显得尤其突出,特别是古建筑物的防雷保护。
千百年来古建筑物遭雷击,或因雷电动怒被焚毁的工作不胜罗列。譬喻:明朝时北京故宫前朝三大殿三次遭雷击被焚,永乐十九年,三殿(那时名奉天、华盖、谨身)遭雷击焚毁,十年后,明正统五年时才修复;嘉靖三十六年“大雷雨,戌刻火作”,三殿被焚殃及午门,至嘉靖四十一年才修复,更名为皇极殿、中极殿和建极殿;万历二十五年归极门雷击动怒,延至三殿,暂且具烬,20年后,天启四年才重修完工。清光绪十五年,天坛祈年殿遭雷击焚毁。1969年,承德避暑山庄普佑寺,因未安装避雷设备,遭雷击动怒,驰誉的法轮殿和周围群楼、配殿94间全数付之一炬;2004年5月11日,山西运城稷山县省级文物保护单位大梵刹遭雷击产生失火,经消防人员奋力扑救,大殿才免遭灾难,但仍有部分建筑被损坏。
当代建筑防雷技术和技法,是创立在泰西式的建筑模式和当代建筑布局基础上的。根据建筑物防雷原理若何举办中式古建筑防雷保护,现在还没有相应的规范标准,这需求文物界、建筑界和防雷界合营努力,拟订适宜中式建筑的防雷方案标准和施工工艺标准。中国古代建筑在天下建筑史上是无以伦比的,中国古代建筑,以其用途、规制、等第区分,形状上整体有庑殿式、歇山式、悬山式、硬山式;按屋顶模式区分有攒尖顶、卷棚顶等;按格局区分有殿、堂、楼、阁、亭、榭、廊、厦、坊、塔等;按建筑层级区分有单檐、重檐,以致多檐。除石坊、砖塔外,屋架重要为木布局,梁、柱、斗、拱、檩、椽、窗、扉均为木柴制作。
雷电灾难是文物古建筑遭遇破碎摧毁的重要天然灾难,雷击除直接击毁古代建筑物构件外,还因为中国传统古建筑物大多为木布局,雷击将直接招致古建筑物动怒,这将使古建筑大面积遭遇损毁。据了解,现在大部分古建筑物未获得无效的防雷保护或防雷装配举措措施不完满,亟待在全社会加强古建筑物的防雷保护认识,使尴尬的古代建筑遗存免遭雷击损坏。千百年的古建筑遗存一旦损毁,将不可复得。以是创立和完满古建筑物的防雷击办法迫在眉睫。
现就咱们所接触过的古建筑物防雷工程方案和施工,谈一些体味。
1、对于古建筑物防雷类别切实其实定
现在宽泛将国家防雷标准《建筑物防雷方案规范》(GB50057-94,2000版)作为新、改、扩建建筑物防雷标准实施。若何凭证古建筑物的稀罕布局和对防雷的要求,将古建筑物防雷标准归入到GB50057-94当中,确定古建筑物防雷类别,是做好古建筑防雷工程方案、施工的基础。
按GB50165-92第5.3.1条的规定,古建筑物分为三类:
第一类:国家级重点文物保护单位的古建筑物;
第二类:省级重点文物保护单位的古建筑物;
第三类:其它古建筑物。
以上的古建筑分类若何与防雷分类连络,GB50165-92第5.3.4条第一款做了以下规定:防雷装配的决定与构造要求,对第一类古建筑,应专门研讨,对第二类古建筑,应按第一类民用建筑思索,对第三类古建筑,应按第二类民用建筑思索。
凭证国家现行建筑物防雷方案规范(GB50057-94,2000版),建筑物的防雷分类凭证其重要性、应用性子、产生雷电工作的也许性和后果来确定。国家级重点文物保护单位的古建筑物凭证其大小至多应划为二类以上防雷建筑物。
在GB50057-94中,第一类防雷建筑物是指有爆炸损害,因电火花而诱发爆炸,会形成伟大损失和人身伤亡者。但古建筑屋架大多为木布局,亟易动怒焚烧,在第一类古建筑物中属于“国宝”级的和染指联合国天下人类文明遗产的大型古建筑群应参照第一类防雷建筑物标准举办防护。因为这些古建筑物一旦遭雷击焚毁,将是国家和民族无可挽回的莫大损失,同时也是人类文明遗产的莫大损失,以是第一类古建筑物上述部分应划入第一类防雷建筑物重点保护,第一类古建筑物别的部分考中二类古建筑物应划为第二类防雷建筑物。第三类古建筑物中,当古建筑物有电源线、信号线等引入外部,有大型金属构件、金属物体、应用电子设备时,也应划为第二类防雷建筑物。除此之外的第三类古建筑物可划为第三类防雷建筑物。
2、古建筑物的防雷办法
凭证IECl024-1和GB50057-94(2000版)的无关规定,建筑物防雷可分为内、外部防雷,并按人、物和设备对雷电灾难的感触强度不同可把建筑物内、外环境划分为LPZ0A、LPZ0B、LPZl、LPZn 1等不同的防雷区。LPZ0A为建筑物的外部防雷保护地域,LPZ0B~LPZn 1为建筑物外部防雷保护地域。古建筑物的防雷方案必须将外部防雷装配和外部防雷装配作为全部统一思索。
凭证《古建筑木布局维护与加固技术规范》GB50165-92第5.3.3条的规定,古建筑物装布防雷装配,应切合以下要求:
1.应有防直击雷和防雷击电磁脉冲的装配;
2.应思索雷击时所产生的接触电压、跨步电压和各类架空路线引来的危险;
3.若建筑物外部有大型金属构件或寄放有金属物体、金属设备,尚应思索雷击电磁认为的影响。
(一)第1、二类古建筑物的防雷办法
1.直击雷的防护
外部防雷装配(即传统的常逃避雷装配)由接闪器、引下线和接地装配三部分构成。接闪器有三种模式: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,即把雷电流引下。引下线上与接闪器衔接,下与接地装配衔接,它的作用是把接闪器截获的雷电流引至接地装配。接地装配位于公开确定深度,它的作用是使雷电流瞬息飘泊到大地中去
古建筑物的直击雷防护,除惬心GB50057-94的要求外,还应惬心以下要求:
(1)接闪器应给与避雷带和短避雷针。
为摒弃古建筑物原貌和艺术特性,接闪器宜给与避雷带与短避雷针(30~50cm)的组合模式,宜在敷有引下线屋角的避雷带上焊接30~50cm左右的短避雷针,以便无效接闪泄流人地。凭证雷击轨则,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能源危险,在敷设避雷带时应只管住手直、锐角弯曲勉强,应给与圆弧形弯曲勉强,其引下弯曲勉强的弦长应大于对应弧长的十分之一。
(2)避雷带应沿古建筑物屋脊的轮廓弯曲勉强,避雷带应高出正脊、斜脊、屋檐瓦当的高度,以及其上的吻兽、法轮宝顶和斜脊下端的垂兽等20cm。避雷带外侧的保护范畴,应按滚球法打算,当脊或檐不在保护范畴时,应添加避雷带的高度。避雷带应方案成古建筑物屋面的轮廓线,须精选优秀耐用材料,紧密加工,安装工艺要求柔美,市防雷举措措施与古建筑物融为一体。
(3)攒尖顶的亭、塔、殿等古建筑物的宝顶处,以及大型古建筑正脊上的吻兽、正脊中央较突出的尖塔、法轮宝顶处可安装短避雷针,原则上应安装在顶端中心地位,不破碎摧毁古建筑物的对称均衡原貌。沿斜脊和四檐安装避雷带,避雷带的外口沿檐角走向安装短避雷针。
(4)金属宝顶其外部金属层厚度大于4mm时,可做接闪器,但必须与避雷带衔接。
(5)引下线应从古建筑物外立面四角、山墙、后檐墙布设,均匀间距18米,须尽也许对称潜在安装。古建筑物侧面为恬适及好看起见不宜设引下线,面阔较大的大殿前屋檐避雷带可选直径较粗的材料敷设,两端引下线也须加大材料直径。引下线一般不得少于2组,大型古建筑物不得少于4组。
引下线根数少,雷电流分流就小,每根引下线所经受的雷电流就越大,容易产生雷电还击和二次危险。是以,在布设引下线时应按规范要求敷设。但古建筑物多为砖木布局,故只能给与明敷。敷设时应属意引下线要对称。为缩短序下线自己电感所诱发的雷电认为过电压,应以最短的接地路子敷设。引下线弯曲勉强应给与弧形弯曲勉强。在引下线距空中1.8~0.3m处应有杰出的保护笼罩物,住手与人员接触产生触电损害。
(6)古建筑物接地装配的布设应凭证其用途、性子、地理环境和人员多少等环境来决定布局形势和地位。对重要的游客会集的古建筑物外部应做均压办法。对宽度较窄的古建筑物可给与程度周圈式接地装配,并属意接地装配与公开管线的恬适距离。若达不到规范要求的分歧衔接成一体,形成均压接地网。这样能够使接地网界面以内的电场散布对照均匀,能够减小跨步电压对人员的危险,也能够减小室外延被雷击时因为空中电位梯度大易产生高压还击危险。其它,为低落雷电跨步电压对人员的危险,当接地体距建筑物出进口或人行道小于3m时,接地体部分应深埋空中1m以下。接地体的袭击接地电阻应不大于10Ω。
(7)安装避雷带的阻挡架间距不大于1m,阻挡架用U型卡安稳在脊瓦、筒瓦和瓦当上。
(8)古长城防直击雷的重点是城楼和敌楼,保护工具是古建筑物和游人,敌楼防直击雷可给与周圈安装避雷带,四角安装短避雷针,避雷针除保护古建外,在楼外人体高度平面上(2m),保护范畴应大于30m。
(9)雕塑精彩的石质牌坊,不容易在其上安装避雷带,可在双侧安装避雷针。
(10)古树顶安装一支或多支短避雷针,引下线不要环绕纠缠在树杆上,有前提的处所可环绕纠缠树身周围做环形接地体。
2.防侧击的办法
古建筑物防侧击雷,要凭证地点地地理地位来决定。对付周围空旷,或建在山区的古建筑物应凭证实践环境确定,险些需求的能够每隔6m沿建筑物四处设置圈式防雷均压带,并使均压带和建筑物四处的悉数金属物均与防雷接地稳定衔接。防球雷的最佳办法是安装金属樊篱网并稳定接地,最低要求是把建筑物的悉数门窗都装上玻璃,使其没有孔洞,以防球雷沿孔洞钻进室内。别的,还应属意四处高大树木引来的球雷,要思索树木与建筑物的恬适距离。
(1)自力的古塔,塔身的上部应有防侧击的办法。一般在塔顶下三层外檐上安装避雷带,檐角加装短避雷针,并与该层的避雷带衔接。
(2)具备2、三层檐的古建筑物,除顶层装避雷带外,为防侧击,2、三层檐宜装避雷带。
(3)树木枝叶距古建筑物3米以内时,树木应安装避雷针,其接地体与古建防直击雷的接地体衔接。
3.防雷电波侵入和雷击电磁脉冲的办法
(1)制止架空线缆直接引入建筑物,进入建筑物的电源线、信号线应穿钢管直接埋地引入,其埋地长度不应小于15米。在低压电源架空电缆埋地前,应安装切合Ⅰ级分类试验的防雷器。信号线在室内进入设备端安装适配的信号防雷器
(2)架空金属管道,在进入建筑物前,应与防雷接地相连。
(3)古建筑物外部防雷
外部防雷装配的作用是缩小建筑物内的雷电流和所产生的电磁认为以及住手还击、接触电压、跨步电压等二次雷害。除外部防雷装配外,为达到此目的所给与的举措措施均为外部防雷装配,它蕴含等电位衔接、樊篱、加装避雷器以及公允布线和杰出接地等办法。
大多半国家、省、市级重点文物保护单位的古建筑物外部都增设了消防、报警、把守系统等。这些弱电系统受雷电认为的危险是很大的。为此,随着科技发展,古建筑物外部防雷也显得无比重要。细心办法以下:
①把从LPZ0A区进入LPZI区各类金属管蕴含铠装电缆的金属外皮在LPZ0A与LPZl接壤处就近与防雷接地或建筑基础地作等电位衔接,使沿各类金属管和电缆侵入的雷电泄流人地。
②把从LPZ0B区进入LPZl区各类天馈路线在LPZ0B与LPZl接壤处串接相应的天馈电涌保护器(电涌保护器);把从LPZ0A区进入LPZl区的各类通讯、数据信号路线在LPZ0A与LPZl接壤处串接相应的信号防雷器;把从LPZ0A区进入UPZl区的电源路线在LPZ0A与LPZl接壤处并接相应的电源防雷器
电涌保护器的设置、施工应属意以下几方面:
①电涌保护器的最大钳压加之其两端引线的认为电压应与所属系统的根本绝缘水和蔼设备准许的最大电涌电压融洽分歧;电涌保护器还应与其相应的能量经受手段相分歧。
②在天馈、通讯、数据等信号路线上一般给与一至二级电涌保护器保护,而在电源配电路线上要凭证被保护设备的重要性和雷灾环境来决定在不同防雷区的接壤处设一至三级电涌保护器保,但每级之间应有确定的间距(凭证决定电涌保护器类型不同,间距应不小于5~15m)。
③电涌保护器的接地线规格应切合规范,并以最短的距离在LPZ接壤处就近接地(接地线一般应不大于50cm)。
(4)当古建筑物外部有大型金属构件或寄放金属物体、金属设备;将电源线、信号线等引入古建筑物内时,应加强对雷击电磁认为的防护。
(5)防护办法应切合GB50057-94第3.3.7条的规定
(6)在建筑物电源的进线处(或配电箱内),安装切合Ⅱ级分类试验的电涌保护器。
(7)室外的恬适监控摄像头,应在避雷针的保护范畴内,金属外壳应接地,并与建筑物的防雷接地衔接。其视频线、掌握线、电源线应安装电涌保护器。
(8)电话线在终端设备前应安装电涌保护器。
(9)在古建筑物内应设一个或多个等电位衔接端子,将设备机壳、电源PE线、电涌保护器的接地线、较大的金属物,就近衔接到端子或等电位衔接线上,等电位衔接端子必须与防雷接地衔接。
(10)樊篱办法
①外门窗安装金属纱窗、纱门或较密的金属保护网,并稳定接地。可减小雷击电磁认为的影响,同时又可防球形雷侵入;
②在室内的线缆,只管给与樊篱电缆或穿金属管,樊篱电缆外层或金属管两端接地。
4.防接触电压
每条引下线,在空中以上1.8米加装绝缘套管,以住手接触电压对人员的挫伤。
5.防跨步电压
在空中下,盘绕建筑物四处做闭合环形接地体,在该接地体突围的空中上电位根本均衡,住手了雷电流上天后产生的跨步电压对人员的挫伤。引下线与接地体间的接地引线、接地体的敷设,要切合GB50057-94第4.3.5条的规定。
(二)第三类古建筑物的防雷办法
1.直击雷的防护
(1)接闪器一般给与避雷带和短避雷针。
(2)避雷带应沿古建筑物屋脊的轮廓弯曲勉强,避雷带应高出屋脊及其上的吻兽、塑像等20cm。避雷带外侧的保护范畴,应按滚球法打算,当脊或檐不在保护范畴时,应添加避雷带的高度。
(3)正脊上较突出的尖塔、塑像、宝顶等处安装短避雷针,避雷带的外口沿垂脊飞檐的走向安装短避雷针。
(4)金属宝顶其外金属层厚度大于4mm时,可做接闪器,但必须与避雷带衔接。
(5)引下线应从正脊的两端、屋宇外立面四角布设,均匀间距24米。但有些古建受外观或地基的限定,很难达到要求,可适宜缩短序下线的数量,加大引下线材料的直径。但一般不得少于1组,大型古建筑物不得少于2组。
(6)接地体的袭击接地电阻应不大于10Ω。
(7)安装避雷带的阻挡架间距不大于1米,阻挡架用U型卡安稳在脊瓦上。
(8)建筑精彩的牌坊,不容易在其上安装避雷带,可在双侧安装避雷针。
(9)古树顶安装一支或多支短避雷针,引下线不要环绕纠缠在树杆上,有前提的处所可环绕纠缠树身周围做环形接地体。
2.防侧击的办法
(1)自力的古塔,塔身的上部应有防侧击的办法。一般在塔顶下三层外檐上安装避雷带,檐角加装短避雷针,并与该层的避雷带衔接。
(2)具备2、三层檐的古建,除顶层装避雷带外,为防侧击,2、三层檐宜装避雷带。
(3)树木枝叶距古建3米以内时,树木应安装避雷针,其接地体与古建防直击雷的接地体衔接。
3.防雷电波侵入的办法
(1)制止架空线缆直接引入古建筑物,进入古建筑物的电源线、信号线应穿钢管埋地引入,其埋地长度不应小于15米。在低压电源架空电缆埋地前,应安装切合Ⅰ级分类试验的电涌保护器。信号线在室内进入设备端安装适配的信号防雷器
(2)架空金属管道,在进入建筑物前,应与防雷接地相连。
4.防接触电压
每条引下线,在空中以上1.8m加装绝缘套管.以住手接触电压对人员的挫伤。
5.防跨步电压
在空中下,盘绕建筑物四处做闭合环行接地体,在该接地体突围的空中上电位根本均衡,住手了雷电流上天后产生的跨步电压对人员的挫伤。引下线与接地体间的接地引线接地体的敷设,要切合GB50057-94第4.3.5条的规定。
3、古建筑物防雷工程方案、施工中存在的难点
1.古建筑物避雷针(带)引下线的间距,无意偶尔很难达到防雷规范的要求。
2.良多古建筑物建在崇山峻岭当中,地表多为岩石,接地电阻很难达到规范要求。
3.有些古建筑物的基座很高大,并附有很厚的石台阶盘绕,做接地体和接地线很艰巨。
4.有些古建筑物年久失修,砖瓦碎裂,檐木腐烂很难在其上加装防雷装配。
5.最重要的是现在古建筑物防雷没有统一的标准。
与当代建筑物比拟,大多古建筑物周围的地理环境、地质前提不志向,建筑物的形状布局也对照烦复。是以,给古建筑物防雷装配的施工安装带来了确定的难度,防雷结果绝对当代建筑物要差一些。
对建筑物做直击雷防护,需求敷设避雷针、避雷带、引下线和接地体。但这些物体的安装敷设,若不能与古建布局、状况巧妙地融为一体,将直接影响古建风仪和古建筑的艺术展示。对付屋面敷设避雷带,方案施工在切合防雷技术标准的前提下,应将避雷带方案成为古建筑屋面的轮廓线,选材应力求与屋面的颜色分歧。现在避雷带的支撑架通常应用U型卡安稳在筒瓦和屋脊上,但因安稳水和蔼施工安装工艺题目,避雷带易倒伏,并对U型卡安稳处的灰瓦易形成不同程度的毁坏。创议制定标准,方案对古建筑屋面不形成毁坏的避雷针(带)安稳要领。
4、完结语
当代防雷技术夸张的是全方位防护,综合治理、层层布防,把防雷看作一个系统工程。文物古建筑是国家重要和尴尬的的文明遗产,具备不可规复性,古建筑的防雷恬适任务并非大事。是以,避雷举措措施建树应是文物保护根本建树的名目。全社会都该当加强古建筑雷电灾难忧患认识,着实做好古文物建筑的防雷恬适保护任务。
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