中國的古代建筑遺存是幾千年中國古老文明的寶貴遺產(chǎn)，由于戰(zhàn)亂和人為破壞，僅存的文物古跡彌足珍貴。中國的古建筑物以其獨特的結(jié)構(gòu)、無法估量的歷史價值而在中華民族悠久的發(fā)展史上占有特殊的地位。其承載的建筑思想、建筑美學和營造法式貫穿于秦漢以至明清兩千余年，值得我們繼承和發(fā)揚光大。因此，保護古代建筑遺存的重要性就顯得尤為突出，尤其是古建筑物的防雷保護。
　　千百年來古建筑物遭雷擊，或因雷電起火被焚毀的事件不勝枚舉。例如：明朝時北京故宮前朝三大殿三次遭雷擊被焚，永樂十九年，三殿（當時名奉天、華蓋、謹身）遭雷擊焚毀，十年后，明正統(tǒng)五年時才修復；嘉靖三十六年“大雷雨，戌刻火作”，三殿被焚殃及午門，至嘉靖四十一年才修復，更名為皇極殿、中極殿和建極殿；萬歷二十五年歸極門雷擊起火，延至三殿，一時具燼，20年后，天啟四年才重建完工。清光緒十五年，天壇祈年殿遭雷擊焚毀。1969年，承德避暑山莊普佑寺，因未安裝避雷設(shè)備，遭雷擊起火，著名的法輪殿和周圍群樓、配殿94間全部付之一炬；2004年5月11日，山西運城稷山縣省級文物保護單位大佛寺遭雷擊發(fā)生火災，經(jīng)消防人員奮力撲救，大殿才免遭劫難，但仍有部分建筑被毀壞。
　　現(xiàn)代建筑防雷技術(shù)和技法，是建立在西洋式的建筑形式和現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的。依據(jù)建筑物防雷原理如何進行中式古建筑防雷保護，目前尚無相應的規(guī)范標準，這需要文物界、建筑界和防雷界共同努力，制定適合中式建筑的防雷設(shè)計標準和施工工藝標準。中國古代建筑在世界建筑史上是無以倫比的，中國古代建筑，以其用途、規(guī)制、等級區(qū)分，外形上總體有廡殿式、歇山式、懸山式、硬山式；按屋頂形式區(qū)分有攢尖頂、卷棚頂?shù)?；按格局區(qū)分有殿、堂、樓、閣、亭、榭、廊、廈、坊、塔等；按建筑層級區(qū)分有單檐、重檐，以致多檐。除石坊、磚塔外，屋架主要為木結(jié)構(gòu)，梁、柱、斗、拱、檁、椽、窗、扉均為木材制作。
　　雷電災害是文物古建筑遭受破壞的主要自然災害，雷擊除直接擊毀古代建筑物構(gòu)件外，還因為中國傳統(tǒng)古建筑物大多為木結(jié)構(gòu)，雷擊將直接導致古建筑物起火，這將使古建筑大面積遭受損毀。據(jù)了解，目前大部分古建筑物未得到有效的防雷保護或防雷裝置設(shè)施不完善，亟待在全社會加強古建筑物的防雷保護意識，使珍貴的古代建筑遺存免遭雷擊毀壞。千百年的古建筑遺存一旦損毀，將不可復得。所以建立和完善古建筑物的防雷擊措施迫在眉睫。
　　現(xiàn)就我們所接觸過的古建筑物防雷工程設(shè)計和施工，談一些體會。
一、關(guān)于古建筑物防雷類別的確定
　　目前普遍將國家防雷標準《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》（GB50057-94，2000版）作為新、改、擴建建筑物防雷標準執(zhí)行。如何根據(jù)古建筑物的特殊結(jié)構(gòu)和對防雷的要求，將古建筑物防雷標準納入到GB50057-94之中，確定古建筑物防雷類別，是做好古建筑防雷工程設(shè)計、施工的基礎(chǔ)。
　　按GB50165-92第5.3.1條的規(guī)定，古建筑物分為三類：
　　第一類：國家級重點文物保護單位的古建筑物；
　　第二類：省級重點文物保護單位的古建筑物；
　　第三類：其它古建筑物。
　　以上的古建筑分類如何與防雷分類結(jié)合，GB50165-92第5.3.4條第一款做了如下規(guī)定：防雷裝置的選擇與構(gòu)造要求，對第一類古建筑，應專門研究，對第二類古建筑，應按第一類民用建筑考慮，對第三類古建筑，應按第二類民用建筑考慮。
　　根據(jù)國家現(xiàn)行建筑物防雷設(shè)計規(guī)范（GB50057-94，2000版），建筑物的防雷分類根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果來確定。國家級重點文物保護單位的古建筑物根據(jù)其大小至少應劃為二類以上防雷建筑物。
　　在GB50057-94中，第一類防雷建筑物是指有爆炸危險，因電火花而引起爆炸，會造成巨大損失和人身傷亡者。但古建筑屋架大多為木結(jié)構(gòu)，亟易起火燃燒，在第一類古建筑物中屬于“國寶”級的和列入聯(lián)合國世界人類文化遺產(chǎn)的大型古建筑群應參照第一類防雷建筑物標準進行防護。因為這些古建筑物一旦遭雷擊焚毀，將是國家和民族無可挽回的莫大損失，同時也是人類文化遺產(chǎn)的莫大損失，所以第一類古建筑物上述部分應劃入第一類防雷建筑物重點保護，第一類古建筑物其余部分及第二類古建筑物應劃為第二類防雷建筑物。第三類古建筑物中，當古建筑物有電源線、信號線等引入內(nèi)部，有大型金屬構(gòu)件、金屬物體、使用電子設(shè)備時，也應劃為第二類防雷建筑物。除此之外的第三類古建筑物可劃為第三類防雷建筑物。
二、古建筑物的防雷措施
　　根據(jù)IECl024-1和GB50057-94（2000版）的有關(guān)規(guī)定，建筑物防雷可分為內(nèi)、外部防雷，并按人、物和設(shè)備對雷電災害的感受強度不同可把建筑物內(nèi)、外環(huán)境劃分為LPZ0A、LPZ0B、LPZl、LPZn+1等不同的防雷區(qū)。LPZ0A為建筑物的外部防雷保護區(qū)域，LPZ0B～LPZn+1為建筑物內(nèi)部防雷保護區(qū)域。古建筑物的防雷設(shè)計必須將外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置作為整體統(tǒng)一考慮。
　　按照《古建筑木結(jié)構(gòu)維護與加固技術(shù)規(guī)范》GB50165-92第5.3.3條的規(guī)定，古建筑物裝設(shè)防雷裝置，應符合下列要求：
　　1．應有防直擊雷和防雷擊電磁脈沖的裝置；
　　2．應考慮雷擊時所產(chǎn)生的接觸電壓、跨步電壓和各種架空線路引來的危害；
　　3．若建筑物內(nèi)部有大型金屬構(gòu)件或存放有金屬物體、金屬設(shè)備，尚應考慮雷擊電磁感應的影響。
　?。ㄒ唬┑谝?、二類古建筑物的防雷措施
　　1．直擊雷的防護
　　外部防雷裝置（即傳統(tǒng)的常規(guī)避雷裝置）由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器有三種形式：避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)。它位于建筑物的頂部，其作用是引雷，即把雷電流引下。引下線上與接閃器連接，下與接地裝置連接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度，它的作用是使雷電流頃刻流散到大地中去
　　古建筑物的直擊雷防護，除滿足GB50057-94的要求外，還應滿足下列要求：
　?。?）接閃器應采用避雷帶和短避雷針。
　　為保持古建筑物原貌和藝術(shù)特點，接閃器宜采用避雷帶與短避雷針（30～50cm）的組合形式，宜在敷有引下線屋角的避雷帶上焊接30～50cm左右的短避雷針，以便有效接閃泄流人地。根據(jù)雷擊規(guī)律，避雷帶應沿建筑物屋面的正脊、吻獸、屋頂檐部、斜脊、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設(shè)。為減小雷電流產(chǎn)生的電動力危害，在敷設(shè)避雷帶時應盡量避免直、銳角彎曲，應采用圓弧形彎曲，其引下彎曲的弦長應大于對應弧長的十分之一。
　?。?）避雷帶應沿古建筑物屋脊的輪廓彎曲，避雷帶應高出正脊、斜脊、屋檐瓦當?shù)母叨?，以及其上的吻獸、法輪寶頂和斜脊下端的垂獸等20cm。避雷帶外側(cè)的保護范圍，應按滾球法計算，當脊或檐不在保護范圍時，應增加避雷帶的高度。避雷帶應設(shè)計成古建筑物屋面的輪廓線，須精選優(yōu)質(zhì)耐用材料，精細加工，安裝工藝要求精良，市防雷設(shè)施與古建筑物融為一體。
　?。?）攢尖頂?shù)耐ぁ⑺⒌畹裙沤ㄖ锏膶氻斕?，以及大型古建筑正脊上的吻獸、正脊中間較突出的尖塔、法輪寶頂處可安裝短避雷針，原則上應安裝在頂端中心位置，不破壞古建筑物的對稱平衡原貌。沿斜脊和四檐安裝避雷帶，避雷帶的外口沿檐角走向安裝短避雷針。
　　（4）金屬寶頂其外部金屬層厚度大于4mm時，可做接閃器，但必須與避雷帶連接。
　　（5）引下線應從古建筑物外立面四角、山墻、后檐墻布設(shè)，平均間距18米，須盡可能對稱隱蔽安裝。古建筑物正面為安全及美觀起見不宜設(shè)引下線，面闊較大的大殿前屋檐避雷帶可選直徑較粗的材料敷設(shè)，兩端引下線也須加大材料直徑。引下線一般不得少于2組，大型古建筑物不得少于4組。
　　引下線根數(shù)少，雷電流分流就小，每根引下線所承受的雷電流就越大，容易產(chǎn)生雷電反擊和二次危害。因此，在布設(shè)引下線時應按規(guī)范要求敷設(shè)。但古建筑物多為磚木結(jié)構(gòu)，故只能采用明敷。敷設(shè)時應注意引下線要對稱。為減少引下線自身電感所引起的雷電感應過電壓，應以最短的接地路徑敷設(shè)。引下線彎曲應采用弧形彎曲。在引下線距地面1.8～0.3m處應有良好的保護覆蓋物，避免與人員接觸產(chǎn)生觸電危險。
　?。?）古建筑物接地裝置的布設(shè)應根據(jù)其用途、性質(zhì)、地理環(huán)境和人員多少等情況來選擇結(jié)構(gòu)方式和位置。對重要的游客集中的古建筑物內(nèi)部應做均壓措施。對寬度較窄的古建筑物可采用水平周圈式接地裝置，并注意接地裝置與地下管線的安全距離。若達不到規(guī)范要求的一律連接成一體，構(gòu)成均壓接地網(wǎng)。這樣可以使接地網(wǎng)界面以內(nèi)的電場分布比較均勻，可以減小跨步電壓對人員的危害，也可以減小室內(nèi)在被雷擊時由于地面電位梯度大易產(chǎn)生高壓反擊危害。另外，為降低雷電跨步電壓對人員的危害，當接地體距建筑物出入口或人行道小于3 m時，接地體局部應深埋地面1m以下。接地體的沖擊接地電阻應不大于10Ω。
二、古建筑物的防雷措施
　　根據(jù)IECl024-1和GB50057-94（2000版）的有關(guān)規(guī)定，建筑物防雷可分為內(nèi)、外部防雷，并按人、物和設(shè)備對雷電災害的感受強度不同可把建筑物內(nèi)、外環(huán)境劃分為LPZ0A、LPZ0B、LPZl、LPZn+1等不同的防雷區(qū)。LPZ0A為建筑物的外部防雷保護區(qū)域，LPZ0B～LPZn+1為建筑物內(nèi)部防雷保護區(qū)域。古建筑物的防雷設(shè)計必須將外部防雷裝置和內(nèi)部防雷裝置作為整體統(tǒng)一考慮。
　　按照《古建筑木結(jié)構(gòu)維護與加固技術(shù)規(guī)范》GB50165-92第5.3.3條的規(guī)定，古建筑物裝設(shè)防雷裝置，應符合下列要求：
　　1．應有防直擊雷和防雷擊電磁脈沖的裝置；
　　2．應考慮雷擊時所產(chǎn)生的接觸電壓、跨步電壓和各種架空線路引來的危害；
　　3．若建筑物內(nèi)部有大型金屬構(gòu)件或存放有金屬物體、金屬設(shè)備，尚應考慮雷擊電磁感應的影響。
　　（一）第一、二類古建筑物的防雷措施
　　1．直擊雷的防護
　　外部防雷裝置（即傳統(tǒng)的常規(guī)避雷裝置）由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成。接閃器有三種形式：避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)。它位于建筑物的頂部，其作用是引雷，即把雷電流引下。引下線上與接閃器連接，下與接地裝置連接，它的作用是把接閃器截獲的雷電流引至接地裝置。接地裝置位于地下一定深度，它的作用是使雷電流頃刻流散到大地中去
　　古建筑物的直擊雷防護，除滿足GB50057-94的要求外，還應滿足下列要求：
　　（1）接閃器應采用避雷帶和短避雷針。
　　為保持古建筑物原貌和藝術(shù)特點，接閃器宜采用避雷帶與短避雷針（30～50cm）的組合形式，宜在敷有引下線屋角的避雷帶上焊接30～50cm左右的短避雷針，以便有效接閃泄流人地。根據(jù)雷擊規(guī)律，避雷帶應沿建筑物屋面的正脊、吻獸、屋頂檐部、斜脊、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設(shè)。為減小雷電流產(chǎn)生的電動力危害，在敷設(shè)避雷帶時應盡量避免直、銳角彎曲，應采用圓弧形彎曲，其引下彎曲的弦長應大于對應弧長的十分之一。
　　（2）避雷帶應沿古建筑物屋脊的輪廓彎曲，避雷帶應高出正脊、斜脊、屋檐瓦當?shù)母叨龋约捌渖系奈谦F、法輪寶頂和斜脊下端的垂獸等20cm。避雷帶外側(cè)的保護范圍，應按滾球法計算，當脊或檐不在保護范圍時，應增加避雷帶的高度。避雷帶應設(shè)計成古建筑物屋面的輪廓線，須精選優(yōu)質(zhì)耐用材料，精細加工，安裝工藝要求精良，市防雷設(shè)施與古建筑物融為一體。
　?。?）攢尖頂?shù)耐ぁ⑺?、殿等古建筑物的寶頂處，以及大型古建筑正脊上的吻獸、正脊中間較突出的尖塔、法輪寶頂處可安裝短避雷針，原則上應安裝在頂端中心位置，不破壞古建筑物的對稱平衡原貌。沿斜脊和四檐安裝避雷帶，避雷帶的外口沿檐角走向安裝短避雷針。
　?。?）金屬寶頂其外部金屬層厚度大于4mm時，可做接閃器，但必須與避雷帶連接。
　　（5）引下線應從古建筑物外立面四角、山墻、后檐墻布設(shè)，平均間距18米，須盡可能對稱隱蔽安裝。古建筑物正面為安全及美觀起見不宜設(shè)引下線，面闊較大的大殿前屋檐避雷帶可選直徑較粗的材料敷設(shè)，兩端引下線也須加大材料直徑。引下線一般不得少于2組，大型古建筑物不得少于4組。
　　引下線根數(shù)少，雷電流分流就小，每根引下線所承受的雷電流就越大，容易產(chǎn)生雷電反擊和二次危害。因此，在布設(shè)引下線時應按規(guī)范要求敷設(shè)。但古建筑物多為磚木結(jié)構(gòu)，故只能采用明敷。敷設(shè)時應注意引下線要對稱。為減少引下線自身電感所引起的雷電感應過電壓，應以最短的接地路徑敷設(shè)。引下線彎曲應采用弧形彎曲。在引下線距地面1.8～0.3m處應有良好的保護覆蓋物，避免與人員接觸產(chǎn)生觸電危險。
　?。?）古建筑物接地裝置的布設(shè)應根據(jù)其用途、性質(zhì)、地理環(huán)境和人員多少等情況來選擇結(jié)構(gòu)方式和位置。對重要的游客集中的古建筑物內(nèi)部應做均壓措施。對寬度較窄的古建筑物可采用水平周圈式接地裝置，并注意接地裝置與地下管線的安全距離。若達不到規(guī)范要求的一律連接成一體，構(gòu)成均壓接地網(wǎng)。這樣可以使接地網(wǎng)界面以內(nèi)的電場分布比較均勻，可以減小跨步電壓對人員的危害，也可以減小室內(nèi)在被雷擊時由于地面電位梯度大易產(chǎn)生高壓反擊危害。另外，為降低雷電跨步電壓對人員的危害，當接地體距建筑物出入口或人行道小于3 m時，接地體局部應深埋地面1m以下。接地體的沖擊接地電阻應不大于10Ω。
（6）在建筑物電源的進線處（或配電箱內(nèi)），安裝符合Ⅱ級分類試驗的電涌保護器。
　?。?）室外的安全監(jiān)控攝像頭，應在避雷針的保護范圍內(nèi)，金屬外殼應接地，并與建筑物的防雷接地連接。其視頻線、控制線、電源線應安裝電涌保護器。
　?。?）電話線在終端設(shè)備前應安裝電涌保護器。
　?。?）在古建筑物內(nèi)應設(shè)一個或多個等電位連接端子，將設(shè)備機殼、電源PE線、電涌保護器的接地線、較大的金屬物，就近連接到端子或等電位連接線上，等電位連接端子必須與防雷接地連接。
　?。?0）屏蔽措施
　?、偻忾T窗安裝金屬紗窗、紗門或較密的金屬保護網(wǎng)，并可靠接地?？蓽p小雷擊電磁感應的影響，同時又可防球形雷侵入；
　　②在室內(nèi)的線纜，盡量采用屏蔽電纜或穿金屬管，屏蔽電纜外層或金屬管兩端接地。
　　4．防接觸電壓
　　每條引下線，在地面以上1.8米加裝絕緣套管，以防止接觸電壓對人員的傷害。
　　5．防跨步電壓
　　在地面下，圍繞建筑物四周做閉合環(huán)形接地體，在該接地體包圍的地面上電位基本均衡，防止了雷電流入地后產(chǎn)生的跨步電壓對人員的傷害。引下線與接地體間的接地引線、接地體的敷設(shè)，要符合GB50057-94第4．3．5條的規(guī)定。
　?。ǘ┑谌惞沤ㄖ锏姆览状胧?br/>　　1．直擊雷的防護
　?。?）接閃器一般采用避雷帶和短避雷針。
　?。?）避雷帶應沿古建筑物屋脊的輪廓彎曲，避雷帶應高出屋脊及其上的吻獸、塑像等20cm。避雷帶外側(cè)的保護范圍，應按滾球法計算，當脊或檐不在保護范圍時，應增加避雷帶的高度。
　　（3）正脊上較突出的尖塔、塑像、寶頂?shù)忍幇惭b短避雷針，避雷帶的外口沿垂脊飛檐的走向安裝短避雷針。
　?。?）金屬寶頂其外金屬層厚度大于4mm時，可做接閃器，但必須與避雷帶連接。
　　（5）引下線應從正脊的兩端、房屋外立面四角布設(shè)，平均間距24米。但有些古建受外觀或地基的限制，很難達到要求，可適當減少引下線的數(shù)量，加大引下線材料的直徑。但一般不得少于1組，大型古建筑物不得少于2組。
　?。?）接地體的沖擊接地電阻應不大于10Ω。
　?。?）安裝避雷帶的支持架間距不大于1米，支持架用U型卡固定在脊瓦上。
　?。?）建筑精美的牌坊，不易在其上安裝避雷帶，可在兩側(cè)安裝避雷針。
　?。?）古樹頂安裝一支或多支短避雷針，引下線不要纏繞在樹桿上，有條件的地方可纏繞樹身周圍做環(huán)形接地體。
　　2．防側(cè)擊的措施
　?。?）獨立的古塔，塔身的上部應有防側(cè)擊的措施。一般在塔頂下三層外檐上安裝避雷帶，檐角加裝短避雷針，并與該層的避雷帶連接。
　?。?）具有二、三層檐的古建，除頂層裝避雷帶外，為防側(cè)擊，二、三層檐宜裝避雷帶。
　?。?）樹木枝葉距古建3米以內(nèi)時，樹木應安裝避雷針，其接地體與古建防直擊雷的接地體連接。
　　3．防雷電波侵入的措施
　?。?）禁止架空線纜直接引入古建筑物，進入古建筑物的電源線、信號線應穿鋼管埋地引入，其埋地長度不應小于15米。在低壓電源架空電纜埋地前，應安裝符合Ⅰ級分類試驗的電涌保護器。信號線在室內(nèi)進入設(shè)備端安裝適配的信號電涌保護器。
　?。?）架空金屬管道，在進入建筑物前，應與防雷接地相連。
　　4．防接觸電壓
　　每條引下線，在地面以上1.8m加裝絕緣套管.以防止接觸電壓對人員的傷害。
　　5．防跨步電壓
　　在地面下，圍繞建筑物四周做閉合環(huán)行接地體，在該接地體包圍的地面上電位基本均衡，防止了雷電流入地后產(chǎn)生的跨步電壓對人員的傷害。引下線與接地體間的接地引線\接地體的敷設(shè)，要符合GB50057-94第4.3.5條的規(guī)定。
三、古建筑物防雷工程設(shè)計、施工中存在的難點
　　1．古建筑物避雷針（帶）引下線的間距，有時很難達到防雷規(guī)范的要求。
　　2．許多古建筑物建在崇山峻嶺之中，地表多為巖石，接地電阻很難達到規(guī)范要求。
　　3．有些古建筑物的基座很高大，并附有很厚的石臺階環(huán)繞，做接地體和接地線很困難。
4．有些古建筑物年久失修，磚瓦破碎，檐木腐爛很難在其上加裝防雷裝置。
　　5．最重要的是目前古建筑物防雷沒有統(tǒng)一的標準。
　　與現(xiàn)代建筑物相比，大多古建筑物周圍的地理環(huán)境、地質(zhì)條件不理想，建筑物的外形結(jié)構(gòu)也比較復雜。因此，給古建筑物防雷裝置的施工安裝帶來了一定的難度，防雷效果相對現(xiàn)代建筑物要差一些。
　　對建筑物做直擊雷防護，需要敷設(shè)避雷針、避雷帶、引下線和接地體。但這些物體的安裝敷設(shè)，若不能與古建結(jié)構(gòu)、形狀巧妙地融為一體，將直接影響古建風貌和古建筑的藝術(shù)展現(xiàn)。對于屋面敷設(shè)避雷帶，設(shè)計施工在符合防雷技術(shù)標準的前提下，應將避雷帶設(shè)計成為古建筑屋面的輪廓線，選材應力求與屋面的色調(diào)一致。目前避雷帶的支撐架通常使用U型卡固定在筒瓦和屋脊上，但因牢固程度和施工安裝工藝問題，避雷帶易倒伏，并對U型卡固定處的灰瓦易造成不同程度的損壞。建議制訂標準，設(shè)計對古建筑屋面不造成損壞的避雷針（帶）固定方法。
四、結(jié)束語
　　現(xiàn)代防雷技術(shù)強調(diào)的是全方位防護，綜合治理、層層設(shè)防，把防雷看作一個系統(tǒng)工程。文物古建筑是國家重要和珍貴的的文化遺產(chǎn)，具有不可復原性，古建筑的防雷安全工作并非小事。因此，避雷設(shè)施建設(shè)應是文物保護基本建設(shè)的項目。全社會都應當增強古建筑雷電災害憂患意識，切實做好古文物建筑的防雷安全保護工作。