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如何防雷避雷保护古建筑?

来源:青江城市建设 发布时间:2019-09-11 点击次数:307 【字体:    

十三陵长陵祾恩殿是我国现存古建筑中独一无二的楠木殿。1957年7月31日15时40分祾恩殿屋面西侧正脊上大吻被雷直击,雷电流破顶而入,致使殿内二根楠木柱子及天花板多处劈裂冒烟。殿正门处一位体弱老者当即死亡,殿内三人震倒昏厥受伤。经消防队员数小时的扑救幸未造成火灾,琉璃瓦屋面也遭受到一定程度的损坏。在长陵裬恩殿遭雷击后的第二天,著名古建专家梁思成先生即赶到现场了解情况,市有关部门又组织古建专家对建筑物的受损情况进行了鉴定。梁思成先生将上述情况报告周恩来总理,为避免因雷击对古建筑造成的破坏,总理当即指示:“北京古建统加避雷针”。北京市人民委员会于8月25日作出批示:将祾恩门、祾恩殿、明楼等处古建筑安装避雷设备。这一任务交与园林古建,为此,投资购置专业设备,组织各专业的能工巧匠,在国家没有相关防雷技术规范、标准的情况下,根据建筑防雷避雷的工作原理、借鉴新建工程防雷避雷的施工做法、按建筑物地处的环境位置、区域的水文地质气候条件、建筑物结构形式、使用功能特点,综合古建专业维修施工的经验,将上述古建筑安装了避雷装置。从而,探索总结出了古建筑防雷避雷施工的一系列做法,取得了成功,总结了经验。在北京市开创了安装避雷装置保护文物建筑的先河。我国古代建筑因受雷击而被烧毁的事例屡见不鲜。据记载天坛祈年殿于光绪十五年(1889年)8月24日因雷击起火,致使整个祈年殿化为灰烬。仅1952年以后的记载,故宫博物院内就遇有十次雷击事故;颐和园文昌阁、中山公园音乐堂、陶然亭等,也都有被雷击造成事故的记录。除北京地区外,河北省承德外八庙的普佑寺因雷击起火,著名的法轮殿和周围的群楼、配殿全部化为废墟;河北省易县清西陵的崇陵东配殿因雷击被烧毁。古建筑多为砖木结构形式,且大多有高耸的屋顶和屋脊,而这也正好为带电云层创造了放电条件。一些古建寺庙、陵园建在地势较高的山上,易被雷电侵袭。一些亭式建筑安装有铜制宝顶构件、大型古建筑屋面铺设锡背防水层、屋面正脊中往往暗藏金属宝匣,在遇雷电气候时,这些构件、金属物都为促成雷电形成、发展创造了良好的条件,雷电先驱自然被吸引到建筑物上来,增加了建筑物接闪放电的可能性。所以,砖木结构的古建筑被雷击后遭受的损失是相当严重的,甚至是毁灭性的。

根据周恩来总理“北京古建统加避雷针”的指示和上级安排,园林古建自1957年至1965年相继完成了北京市园林局直属的十三陵、颐和园、北海、团城、景山、天坛、地坛、日坛、月坛、香山、卧佛寺、碧云寺、潭柘寺、戒台寺、中山公园、八大处、动物园、陶然亭、龙潭湖等大型标志性建筑及重点文物古建筑安装避雷装置的施工。虽当年施工经费拮据且避雷设计施工技术、安装措施工艺都处于探索阶段,但安装了避雷装置的建筑从未受到因雷击造成的任何破坏和损失。此后,园林古建于每年3月中下旬起对上述古建筑避雷装置进行测试检修维护,直至80年代。

自上世纪80年代以来,随着科学技术的发展,国家在防雷减灾设计施工方面相应规范、标准的日趋完善。我公司在文物建筑专业维修、文物建筑复建工程已有三十余年的设计施工经验,在大型重点文物保护建筑防雷避雷的设计水平、施工技术、施工工艺各方面都趋于成熟的基础上,又有了进一步的完善与提高。端门的防雷避雷设施的设计和安装就是一个非常好的范例。

端门位于天安门北侧,是国家举行大型活动的重要开放场所,且处于天安门与故宫游览景区的中心位置,人员聚集,是国家级重点文物保护单位。该工程由公司副总工李桀民高级工程师主持,制定了工程设计的总原则:建筑防雷设计应高于二类防护等级标准,同时还必须不影响端门城楼的建筑风格和整体美观。当时特别考虑到端门城楼与相邻的天安门城楼建筑形式及高度相同,在端门安装针式接闪装置后,根据物体尖端放电的原理,若在该区域遇有雷云气候条件时即可将雷电流吸引放电,以此减轻雷云对天安门城楼构成的威胁。端门城楼为歇山重檐式建筑。在上下层檐斗拱外侧都装设防鸟筑巢的金属网。该金属网在特定的雷云放电时极易受到侧击雷、球雷的袭击。为此在金属网外侧中心水平向敷设一道直径8毫米镀锌圆钢,形成建筑物的闭合均压环。均压环与各片金属网之间及各处的避雷引下线做可靠连接。若遇侧击雷、球雷袭击时除能满足接闪要求外,同时还能起到平衡引下线雷电流的作用。端门城楼为大型城台式建筑,是人员聚集的重要开放场所。一般情况下观光人员通常聚集在城台南北主面,东西侧的游客相对较少。为避免雷击时产生的接触电压危及游客安全,所以将避雷带、网的引下线设置在城楼东西侧南北各角四个点游人不易触及到的外墙位置明装引下。端门城台全部为人工砌筑填充土石而成。其土壤电阻率很高,不利于雷电的散流。为此,我们将城台上距建筑物3米处四组接地极的接地母线用40×4毫米镀锌扁钢埋深1米;在城台上作闭环连接,构成均压带接地网。当遇有雷电泄流时,整个建筑城台均压带界面以内的电场分布均匀,形成一个良好的等电位体。为防止雷电产生的电磁脉冲,干扰附近的电气设施,我们在城台南北侧台阶入口前的闭环均压带母线上敷设80毫米厚的沥青绝缘层。这样就可抵御雷电泄流时产生的跨步电压危及游客安全。在各种卡具、支撑卡子的安装方面,按园林古建30年来传承的工艺做法,一律采用卡固安装的原则。杜绝在瓦件、建筑物上钻孔埋筑卡子的做法。园林古建的这一企业标准严于设计图集的瓦上打孔固定的做法要求,这对文物构件的保护更加有利。

以后,园林古建又相继完成了北海小西天、十三陵昭陵、颐和园仁寿殿、中山公园等处大型重点文物古建筑避雷装置的设计施工。在这些工程中园林古建针对文物古建的特殊性创造出了许多特殊的方法,如北海公园管理处提出不得在木构件上用钉子固定线管,为此我们在小西天工程中采用了活动管线照明的解决办法。

 随着时代的发展、科技的进步。园林古建于1984年在国家博物馆(原历史博物馆、革命博物馆)的展厅、文物库安装了离子感烟火灾报警器装置。之后,在天安门东西朝房及包括五洲大酒店等多家大型宾馆饭店、科研院校的大型计算计房都承接了安装自动火灾报警系统的施工。

如果说率先在古建筑上安装避雷装置,是开创了文物建筑保护的先河,那么,园林古建又率先利用新技术,在火灾预警对国家文物建筑进行保护的方面再次谱写了新的篇章。


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