古建筑一般是指古人遺留下來(lái)的具有較長(cháng)歷史年代的寺、廟、殿、樓、塔等建筑，它是研究古代社會(huì )政治經(jīng)濟、文化藝術(shù)、宗教信仰的歷史資料，也是人類(lèi)文化遺產(chǎn)的瑰寶。由于古建筑多為木結構，火災荷載較大，一旦遭雷擊起火，火勢易蔓延，可能造成難以挽回的損失。而我國現存古建筑的防雷還存在許多問(wèn)題，比如防雷引下線(xiàn)少，不易采取均衡電位措施，沒(méi)有防球雷措施等。因此筆者撰文介紹幾種常見(jiàn)的防雷技術(shù)，希望對古建筑防雷工作有所啟示。

　　一、古建筑易遭雷擊的原因和規律

　　1. 古建筑易遭雷擊的原因

　　一般雷擊類(lèi)型可分為直擊雷、感應雷、雷電波侵入和球雷四種。對古建筑危害較大的主要是直擊雷和球雷。而要產(chǎn)生雷擊，首先必須有足夠的電量積累，達到一定的強度，擊穿絕緣空氣，形成電流通道；其次要有突出的物體造成其周?chē)�電�?chǎng)突變，感應出異號電荷。古建筑多為木結構，木材經(jīng)過(guò)千百年變得十分干燥，在雨天潮濕，電阻率變小，并且內部年久積滿(mǎn)灰塵，易積蓄凈電，帶有電荷容易引來(lái)雷電流。還有很多古建筑建于高山上，本身地勢較高，且位置突出，更容易遭受雷擊；同時(shí)有些古建筑內高大樹(shù)木較多，也容易引雷殃及古建筑。

　　2. 古建筑的雷擊規律

　　雷擊規律的影響因素。大量雷害事故統計資料和試驗研究證明，雷擊的地點(diǎn)和建筑物遭受雷擊的部位是有一定規律的，這些規律稱(chēng)為雷擊規律。地面上建筑物的性質(zhì)、形狀，以及建筑物的結構、內部設備情況對雷擊的選擇都會(huì )產(chǎn)生影響。當雷電先驅發(fā)展到離地面不遠的空中時(shí)，地面上的電場(chǎng)不斷增強，在高大建筑物的尖頂和邊緣上場(chǎng)強最大，構成雷電發(fā)展的良好條件。雷電先驅就自然被吸引到這些地方，因此高大建筑物就容易遭雷擊。

　　A、地點(diǎn)上的規律。雷害事故表明，多數雷擊發(fā)生在靠近河湖池沼和潮濕地區，其次是大樹(shù)、旗桿、杉槁，球雷占8%.

　　B、雷擊部位上的規律。古建筑易受雷擊的部位多為屋角獸頭、房脊和梁柱以及豐寶銅頂。北京十三陵長(cháng)陵的棱恩殿、鼓樓、故宮的承乾殿皆因獸頭、屋脊被雷擊起火，也恰恰說(shuō)明了這一規律。故此在防雷時(shí)應加以防范。

　　二、古建筑防雷技術(shù)

　　隨著(zhù)科技大發(fā)展，人們對雷電知識的了解逐步深入，防雷技術(shù)也不斷更新，但主要有以下7種：避雷針?lè )览追�、法拉第籠式防雷法、滾球防雷法、E·F避雷保護系統、消雷器防護法、避雷設施保護法、人工影響雷電防雷法。幾種方法各有側重，對古建筑較為適用的是避雷針?lè )览追ā?/p>

　　1. 避雷針系統

　　防雷原理及使用范圍

　　A、防雷原理。避雷針?lè )览追ㄊ抢�用避雷針高出被保護物的高度，使雷云下的電場(chǎng)發(fā)生畸變，從而將雷電流吸引到避雷針上，通過(guò)引下線(xiàn)和接地裝置導入大地，使被保護對象免遭雷電直擊。也就是說(shuō)其實(shí)質(zhì)并不是避雷，而是引雷。

　　B、適用范圍。避雷針系統主要用于防直擊雷，這一系統的接閃器有很多，如：避雷針、避雷線(xiàn)、避雷網(wǎng)、帶等。由于古建筑防雷設置不僅要具有實(shí)效性，同時(shí)要盡量保持其原有風(fēng)貌，所以多用避雷帶、網(wǎng)作為古建筑防雷的接閃器。

　　2. 避雷針系統的局限性

　　A、保護范圍不穩定。避雷針保護范圍是一個(gè)傘形或屋脊形保護區，其張開(kāi)角度受到接閃器設置高度、雷電強度等多種參數的影響，有的采用30，有的采用60，盡管關(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。

　　B、反擊問(wèn)題。當雷擊避雷針或避雷帶時(shí)，由于引下線(xiàn)的阻抗，對地電壓可達到相當高的數值，以至于可能造成接閃器及引下線(xiàn)向周?chē)�設備跳火反擊。避雷針系統還存在著(zhù)感應電壓的危害，以及接觸電壓和跨步電壓等問(wèn)題，但其對古建筑危害不大，在此不作詳細討論。

　　3. 球雷的預防

　　A、球雷概述。球雷很久以來(lái)就引起了人們的注意，根據球雷現象規律和許多球雷案例剖析及模仿實(shí)驗表明：球雷是空中帶靜電荷氣霧層運動(dòng)相互作用放電電離的結果。其本質(zhì)是一個(gè)由高速旋轉電子封閉的等離子球體，之所以能形成球體，主要是空氣中氣霧層電離產(chǎn)生強電場(chǎng)和高頻電磁振蕩，產(chǎn)生一團漩渦狀等離子體的緣故。漩渦體的存在或消失，取決于其內部的電磁平衡和能量補充。球雷是一個(gè)復雜的電荷系統，球體本身好似法拉第籠，對外不呈現電性，普通避雷針、網(wǎng)、帶對其不起作用，并能從網(wǎng)、帶孔洞縫隙中自由出入。故此，目前還沒(méi)有同它斗爭的較為有效、可靠的辦法。

　　B、球雷的基本預防措施。由于球雷的難預防性，防護球雷的最好方法是采用屏蔽。對于一般的建筑（鋼筋混凝土），可將門(mén)窗加上金屬紗網(wǎng)與全部鋼筋連成一片，構成一個(gè)籠式防雷網(wǎng)，可以防止球雷侵入。但對古建筑這樣做是很困難的。對重要的古建筑應當做金屬紗窗和金屬紗門(mén)，將它可靠接地；對次要的古建筑，如不能補加金屬紗門(mén)窗，應注意在雷雨天緊閉門(mén)窗，力爭達到全封閉狀態(tài)，以防球雷的侵入，但不可用紙裱糊門(mén)窗。

　　三、避雷設施的安裝與管理

　　1. 安裝及注意事項

　　接閃器。接閃器一般可分為避雷針、避雷線(xiàn)、避雷帶、避雷網(wǎng)等，針對古建筑則主要有這樣幾種形式：A、避雷針是經(jīng)常置于古建筑屋頂的，通常采用雙支接閃器，置于大吻內自箭把伸出。此種做法美觀(guān)但費時(shí)，一般置于大吻的一側，用鐵卡子卡牢，然后與導線(xiàn)焊接牢固，固定的長(cháng)度為針長(cháng)的三分之一左右。B、采用避雷帶時(shí)，按大吻的輪廓用避雷線(xiàn)繞一圈，須離開(kāi)構件10~15cm ，用鐵卡子卡牢。但保護范圍不包括檐頭時(shí)，避雷線(xiàn)應順脊延續至翼角至檐頭，并將垂獸、戧獸、翼角的小獸等都包括在內。C、有銅寶頂的建筑物，如果其范圍夠用時(shí)，可利用銅寶頂做接閃器，僅將倒替焊接在最上面銅塊上即可。

　　導線(xiàn)（引下線(xiàn)）導線(xiàn)安裝分為明、暗兩種，對古建筑而言，應采用明線(xiàn)，易于檢查施工。導線(xiàn)一般應垂直引下，但古建筑輪廓復雜，事實(shí)上不可能做到。當引下線(xiàn)沿古建筑輪廓彎曲時(shí)，應保證其彎曲段開(kāi)口部分的直線(xiàn)距離，不小于彎曲段全長(cháng)的十分之一，并避免彎折成直角或銳角。古建筑的導線(xiàn)安裝應自上而下，先與接閃器焊接，至檐頭斗拱部位，預先在瓦頂上打一個(gè)直徑10 cm的圓洞，套在磁管內，將導線(xiàn)穿洞而下。

　　接地體。接地體應選擇安裝在土壤電阻率較低的地方，同時(shí)應考慮在行人較少的地方，以避免或減少跨步電壓的危害。距離建筑物的臺基不小于300 cm，埋深深度在100 cm以上。地極的形狀有閉合形、一字形、放射形，閉合形又分為方形、三角形、圓形。我們一般采用閉合方形或一字形。方形地極用鍍鋅鐵管4根，每角1根，管距不小于250 cm；一字形用管3~4根排列成一字形。安裝時(shí)，管子打入地內，上露50 cm以便與導線(xiàn)連接，導線(xiàn)引至地極自作一彎與第一根管子接上，用卡子卡緊焊牢，同樣將第二、三、四根與導線(xiàn)焊接。

　　2. 維護檢查

　　為了使建筑物的防雷裝置有可靠的保護效果，不僅要有合理的設計和正確的施工，還要注意經(jīng)常維護檢查。維護檢查分為定期檢查和臨時(shí)檢查。一般檢查事項有如下幾條：①是否由于修繕古建筑和建筑物本身變形引起防雷裝置的保護情況發(fā)生變化；②檢查有無(wú)因挖土方，敷設其他管線(xiàn)或種植樹(shù)木而挖斷接地裝置；③檢查各處明裝導體有無(wú)因銹蝕或機械力的損傷而折斷的情況；④檢查接閃器有無(wú)因接受雷擊而熔斷或折斷的情況；⑤檢查引下線(xiàn)的絕緣保護處理有無(wú)破壞；⑥檢查斷接卡子有無(wú)接觸不良情況；⑦檢查木結構接閃器支架有無(wú)腐朽現象；⑧檢查接地裝置周?chē)�的土壤有無(wú)沉陷情況；⑨測量全部接地裝置的流散電阻。

　　四、古建筑中高大樹(shù)木的防雷

　　很多古建筑中都有不少高大樹(shù)木，這些樹(shù)木可能遭受直擊雷或引下球雷，對古建筑造成破壞，因此應注意采取以下措施：

　　A、在樹(shù)頂安裝避雷針，沿樹(shù)干敷設引下線(xiàn)，下部埋設接地裝置；B、枯朽樹(shù)木的洞穴應用灰膏封堵嚴密，防止積水，導致樹(shù)木接閃；C、樹(shù)木本身或根部不得纏繞鋼筋，并不得在樹(shù)下堆放大量金屬物體；D、古建筑周?chē)�栽種樹(shù)木時(shí)，樹(shù)干應距建筑物不應小于5米，樹(shù)冠不應小于3米。

　　以上是對古建筑防雷技術(shù)的初步探討，可以看到防雷技術(shù)存在很大的缺陷，避雷針系統雖然經(jīng)過(guò)安裝設計上的調整，但仍存在不妥之處。相信隨著(zhù)對雷電認識的逐步加深，還會(huì )出現更完善、有效的防雷技術(shù)，能夠更好地保護古建筑。