古建筑雷电灾害及防雷技术研究综述

2021-06-15李京校霍沛东符琳俞勇佩张宇龙李秀文

气象与环境学报 2021年2期

李京校霍沛东符琳俞勇佩张宇龙李秀文

(北京市气象灾害防御中心，北京100089)

引言

古建筑一般是指古人遗留下来的具有较长历史年代的宫殿、亭台、楼阁、庙宇、古塔、牌坊、古桥等建(构)筑物。中国古建筑是一个包含政治、宗教、艺术、文化、技术的大系统工艺，对世界建筑遗产有独特的贡献，和欧洲建筑、伊斯兰建筑并称世界三大建筑体系[1]。中国的古建筑非常多，截止2019年10月第八批全国重点文物保护单位核定公布后，全国重点文物总数为5058处，其中古建筑为2160处，接近总数的一半。此外，一些列入古墓葬、古遗址等重点文物，有一部分也与古建筑有关，如明十三陵、清东陵和清西陵等。

古建筑是中国几千年来文化艺术的结晶，大多数具有重要的政治、历史及文化艺术价值，是国家重要的人文旅游资源和珍贵文化遗产，具有不可复原性。保护这些古建筑，加强古建筑的安全，对延续中国的古文明具有重要意义。2015年1月国家发布的《留住历史根脉，传承中华文明——习近平总书记关心历史文物保护工作纪实》反映国家对古建筑保护的重视。在古建筑的安全保护中，防止自然灾害尤其是雷电的破坏是古建筑防护的重要任务之一[2－3]。古建筑属于文化的重要组成部分，做好古建筑防雷也是保护文化、传承文化的重要任务之一。本文将全面介绍古建筑雷电灾害和防护技术研究进展，分析国内外研究现状，结合目前存在的问题，提出未来研究方向，为古建筑雷灾及防雷技术深入研究提供参考。

1 古建筑雷电灾害及防雷技术研究进展

1.1 古建筑雷电灾害研究

1.1.1 古建筑雷电灾害总体研究

高大恢弘的古建筑，林立的飞檐翘角，以及古建筑多处在空旷孤立地带或土壤电阻率突变的地方，另有部分古建筑顶部还有金属构件，这些因素导致了多数古建筑非常容易遭受雷击[4－5]。自古至今，古建筑遭受雷击破坏或起火的事故非常多[6]，甚至一起事故中多个宫殿遭雷击破坏[7]。故宫自1420年建成后至2018年有记录的雷击事故共51起，建成后第二年即遭雷击起火，三大殿完全被烧毁；天坛在明朝至少遭受9次雷击，其后在1889年因雷击祈年殿引起大火完全焚毁；2008年5—8月全国重点文物保护单位北京云居寺多次遭雷击，寺院内古建筑及设备遭到损坏，部分线缆被烧毁。古建筑中的塔，一般是该区域最高的建筑，相对更容易遭遇雷击，有不少毁于雷击。如海南文昌文笔塔这座百年古塔1993年遭雷击，2001年再遭两次雷击，原本七层的古塔被破坏得仅存底层。2005年7月，四川广元苍溪县一明代古塔遭雷击后通体裂缝，塔顶刹座被击落，部分檐部垮塌，毁坏严重。

目前，很多学者分析了古建筑某一次雷击灾害事故，如姜启成等[8]、杨仲江等[9]、李京校等[7]分别分析了苏州紫金庵、扬州重宁寺、故宫博物院等重要古建筑发生的某次雷灾事故，研究了古建筑雷击原因和雷击方式，并提出了相应防护技术。也有学者通过分析古建筑场所多次雷击事故，研究了古建筑易遭雷击的原因和规律。王时煦等[4]通过分析故宫博物院41起雷灾事故，认为雷电落在何处主要取决于内因(地质、地势及环境条件)和外因(雷云的活动情况)，故宫博物院容易落雷主要原因是该区域土壤电阻率低且位于北京市主要雷暴路径上；张华明等[6]通过全国80起古建筑雷击事故分析了古建筑遭受雷击部位的分布规律和易受雷击的原因；李京校等[10]分析了故宫博物院自1420年建成后有记录的51起雷击事故时间、空间、雷击部位和类型等特征(雷击部位规律见图1)；边旦洛布和许永彬[11]通过分析西藏地区21起藏式古建筑雷灾事故，分析总结藏式古建筑雷灾特征。白丽娟[12]对于故宫博物院雷电灾害事故进行了系统分析，认为应从古建筑的重要性和雷击事故的严重性来考虑古建筑防雷规划。这些研究给出了古建筑不同部位遭受雷击的概率，分析了古建筑雷击灾害规律，对于古建筑雷电防护具有较重要的参考意义。

图1 1420—2016年故宫博物院有记载的雷灾事故雷击部位规律分布[10]Fig.1 The regular distribution of lightning strike positions recorded in the Palace Museum during 1420-2016[10]

此外，张华明等[13]利用层次分析法(AHP)结合古建筑雷灾规律等因素对古建筑进行了防雷分类，陶彪等[14]、李鹏[15]研究了古建筑雷电灾害风险评估方法。丁士章等[16]、吴寿锽等[17]利用冲击电压发生器对古建筑木塔和金属塔的缩小模型在实验室中进行了雷击次数模拟实验研究，发现木塔的引雷半径较小，带金属体的木塔引雷概率大于纯木塔，这些研究加深了对古建筑雷电灾害的认识。

1.1.2 古建筑屋顶构件雷击

中国古建筑屋顶材料不同于西方的古建筑，西方古建筑以石质材料为主，屋顶多采用石质构件，与中国古建筑琉璃瓦、青瓦的屋顶有较大区别。古建筑屋顶的琉璃构件在中国古建筑中扮演着非常重要的角色，特别是明、清时期宫廷或寺庙等级较高的古建筑最多。关于琉璃构件的自身病害机理或防护技术目前已有研究[18－19]，而针对琉璃构件的雷击破坏的研究目前非常少[10]。琉璃构件是每个历史时期的产物，是反映当时历史与文化的实物载体，是不可再生的露天文物，无论从实用功能还是文化艺术功能，琉璃构件均具有非常重要的作用[20]。作为人类的文化艺术瑰宝，古建筑琉璃构件的任何损坏和破坏都难以弥补，而雷击是琉璃构件破坏的主要自然灾害之一[21]，如雷击古建筑琉璃吻兽、房脊、房瓦等，引起脱落、断裂、破碎甚至导致古建筑起火焚烧(图2和图3)。

图2 中国古建筑琉璃兽件雷击破坏[6，12]Fig.2 Lightning damage in colored glaze beasts of ancient Chinese buildings[6，12]

图3 中国古建筑琉璃瓦件雷击破坏[6，12]Fig.3 Lightning damage in colored glaze tiles of ancient Chinese buildings[6，12]

古建筑高耸挺拔的屋脊及突出的吻兽、走兽这些琉璃构件均为屋顶的尖端部分，这些部位大气电场畸变最明显[22]，特别是屋脊两端的吻兽，作为整个古建筑的最高点，雷电发生时最容易接闪造成破坏。张华明等[6]统计全国80起古建筑雷击事故中的雷击部位规律，得到雷击吻兽为24次(占比为30%)，所占比例最高；李京校等[10]统计故宫博物院有记载的51起雷击事故资料，得到雷击琉璃兽件(吻兽和垂兽)为25次(占比49.02%)，雷击琉璃瓦件(屋脊和房瓦)为8次(占比15.69%)，二者所占比例非常高。琉璃构件如遭雷击，当雷电能量太大时还可能引起其下的木材着火[9－10]，此外雷击琉璃构件如雷击吻兽后其掉落过程中可能对古建筑屋顶琉璃瓦或地面人员造成二次危害。

雷击在极短时间内造成古建筑构件破坏，过程复杂，与电学、热学和机械学相关。目前大多数研究认为雷电击穿空气、击中古建筑构件以后，雷电流进入其后无法形成良好的泄放通道，由于较大的焦耳—楞次热效应导致水分剧烈蒸发并迅速膨胀，气体膨胀的机械作用造成建筑物构件的损坏[23－24]，但是具体的破坏机理尚不是十分清晰。特别是古建筑琉璃构件是一种含铝的硅酸盐化合物且表面涂釉质经烧制而成的材料[25]，琉璃构件正常情况下表面覆盖釉质，有较好的防水性和绝缘性，这和雷电击中的人畜、金属体、大地等导电物体不同，雷电流如何进入琉璃构件产生破坏并不十分清晰。初步研究认为[26]，当在长久风化或冻害作用下，琉璃构件出现微裂纹或者构件表面釉质剥落，或者琉璃构件自身存在一定瑕疵内部会有一些孔隙、裂隙或缝隙等，这些情况下导致琉璃构件材料渗透性增加，特别是在雷雨季节雨水充沛，水分以毛细管运输方式进入构件孔隙或裂纹内而含水率增大，最终导致雷电流进入从而造成破坏，详细机理有待于进一步研究。

由于自然的闪电具有较大的随机性和瞬时性，利用冲击电流或电压发生器模拟雷击实验方法是研究雷击破坏的有效手段之一[27－28]。黄玉茹等[29]采用1.25/50μs冲击电压波对故宫博物院建材样品和模型砌块做了雷击实验，发现瓦、灰、木板的联合耐冲击电压能力低于这三种材料单独的冲击强度之和，但并未分析雷电高电压击穿空气击中古建筑构件，进而泄放雷电流造成古建筑构件损坏这一本质。另外，鉴于试验成本较高，在进行雷击模拟试验基础上利用数值模拟分析方法研究古建筑雷击破坏基础性问题更合理。

1.1.3 古建筑雷击起火

古建筑由于其自身的材料、结构、位置等特点，从古至今其遭受雷击后起火的事故发生率较高[4]。故宫自建成后有记录的雷击事故共51起中有9起为雷击起火事故[10]；王时煦[5]统计分析了1954年至1993年调查到的北京地区的雷击事故共计143次，其中因雷击引起的火灾70次(所占比例为49%)，纯系古建筑被雷击起火27次(比例为19%)；张华明等[6]统计的80起古建筑雷击事故中起火的有21起(比例为26.5%)，仅次于雷击吻兽的比例。雷电对古建筑的破坏如雷击房檐、房脊、吻兽等，引起断裂、破碎、脱落，最严重的是由于雷击引起火灾(图4)。由于古建筑多为木结构，火灾荷载密度较大，一旦遭雷击起火，火势易蔓延，易造成急剧彻底的毁坏，造成的文化遗产损失将无法估算，对古建筑危害最大[9]。

图4 中国古建筑雷击起火破坏[12，14]Fig.4 Lightning fire damage in ancient buildings[12，14]

Nilufer等[30]、李京校等[31]分析研究了古建筑雷击火灾方式和成因。陈华晖等[32]利用冲击电流发生器对布达拉宫金顶、白玛草墙、阿嘎土等材料样品进行模拟雷击烧蚀或开裂实验，认为在长时间雷击或多重雷击作用下草墙容易引燃。Li等[33]利用10/350μs波形雷电流进行古建筑木材雷击模拟实验，研究了木材雷击起火的影响因素和破坏方式，发现影响因素为木材含水率、密度、厚度和雷电流大小等，破坏方式包括雷电弧热量、雷电流注入木材发热温升以及雷电空气冲击波效应，给出了古建筑木材引燃机理。此外，王雪顽等[34]以故宫为例研究了古建筑沿面粉尘抗电强度和可燃性，结果表明粉尘对木材的沿面击穿电压无显著影响，多次闪击容易导致粉尘燃烧。白丽娟和王景福[35]分析了武当山太和宫(铜制，俗称“金殿”)未做防雷装置时出现的“雷火炼殿”现象，即雷电高温可能熔化太和宫铜顶。

古建筑自身电磁屏蔽性能较差，其室内电子设备易出现感应过电压，不同于现代建筑钢筋网格结构有一定屏蔽功能。在这种情况下，一是古建筑由于防火、防盗及管理等方面的需要，近年来陆续地安装了一些监控、消防、通信类电子系统，而这些电子系统的耐压水平较低，对电磁干扰十分敏感。当雷电流沿引下线泄放时产生的磁场容易引起周围设备出现感应过电压，造成其破坏或者产生电火花[36]。二是雷电直接击中古建筑所在场所的架空电线上形成过电压或者由于雷电感应出现过电压，电线绝缘遭破坏短路而起火[37]；三是一些古建筑内人为增加了各种金属壁板、吊装天花板及各种电子设备，当其与接闪器、引下线间隔距离不够时，容易出现雷电反击产生火花[38]。

这些研究表明，雷电直接击中古建筑木质构件、雷电电磁感应等均有可能引起古建筑着火。对于未安装防雷装置的古建筑，雷击起火多是直接击中古建筑木质构件引起，也可能先击坏琉璃构件进而引起其下的木质构件着火[9]；对于安装防雷装置的古建筑，当防雷装置不符合规范要求时也可能导致起火[31，35]。古建筑受现场条件所限，引下线根数较少，每根引下线分得雷电流较大，当距离木质界面(如墙面、柱面、椽面等)太近，或引下线横截面积太小发热较大时，容易因雷击引燃起火，其概率较现代建筑物要大。现代建筑引下线和钢筋框架结构焊在一起封装在混凝土中，每根引下线分得的雷电流较小。李京校等[31]、高杰[39]分析得到雷电流经过防雷装置引下线时可能产生高温。张义军等[40]指出半峰值时间较长的雷电，容易造成木结构或其他可燃物的高温燃烧起火；李良福等[41]、刘俊[42]认为对于长时间雷击能量能使避雷针顶部高温熔化，而且直径越小的钢导体，温度上升很快，呈指数式增长。李京校等[43]利用有限体积法进行了古建筑明敷引下线不同材料、形状、横截面积的温升模拟，研究了雷电击中古建筑接闪器后电流沿引下线泄放时发热温度升高空间分布特征，对于优化引下线到木质界面间距的设计，给出相关定量分析。日本古建筑防雷引下线设置距离木质界面约2 m(图5)，非常重视避免引下线高温引燃这种情况发生。

此外，国外关于古建筑雷击起火的研究较少，主要原因是欧洲古建筑、伊斯兰古建筑主要以砖石材料为主，不容易雷击起火，和中国古建筑有较大区别。深受中国古建筑影响的东亚古建筑雷击起火有一些研究，如对日本天龙寺雷击火灾分析[44]。另外，国内外一些对森林雷击起火机理的研究对古建筑木材雷击起火研究有一定指导和借鉴意义[45－46]。

图5 日本唐招提寺(a)和药师寺(b)古建筑防雷引下线设置Fig.5 Down-conductor system of lightning protection in Toshodai temple(a)and Yakushi-ji temple(b)of ancient Japanese buildings

1.2 古建筑防雷技术

对于古建筑防雷，学者认为中国古建筑避雷方法主要有两种，采用绝缘避雷与采用防雷装置接闪泄流原理。第一种是通过分析山西应县木塔、五台山佛光寺基本不遭雷击，认为古建筑主要靠绝缘避雷[47－48]，或者古建筑选择位置合理靠周围环境自然消雷[49]，但是仅从个例不遭雷击就认为绝缘避雷难以成立，历史上有很多古建筑遭受雷击甚至完全被毁[2，6]，此外山西应县木塔最近有遭雷击的记录[50]。第二种是结合湖南岳阳慈氏塔自塔顶有铁链沿墙角垂至地面认为这是最早的防雷装置[51]，或者其他古建筑仰起“鸱尾”(吻兽)中吐出一根向天空的金属长舌即为现代避雷针的雏形，其认为古建筑需要采用防雷装置，但是这种“鸱尾”金属丝很少见到接地[52－53]，另外由琉璃陶制成的“鸱尾”是古代的一种防火愿望或文化象征，不具备防雷接闪功能。另外也有研究认为有的古建筑设有防雷装置——“雷公柱”，雷电流通过其泄放入地[54]，其实“雷公柱”材料本身为木材，导电性差难以泄放雷电流，会造成木材击裂或起火[55]，以往发生的古建筑雷灾也证实了这一点[51]。此外，古籍中记载的“避雷室”即“石室”，不是真正具有避免遭受雷击的作用，主要是用来防止雷击后的起爆或燃烧灾害[50]。受自然科学发展的限制，古代对于建筑物采取的避雷措施虽有时代的局限性，不可能与现代的避雷措施相提并论，但是反映了古人很早就注意到建筑物防雷的重要性并采取一定的防护措施[56]。是否存在绝缘避雷是一个较有争议的研究，目前绝大多数观点还是否认绝缘避雷[50，57]，认为需要安装避雷针等防雷装置[58]。张玉桦等[59]、安卫华等[60]、唐生昊[61]、龚家军和刘国臻[62]、万丽岩等[63]分别对嵩山古建筑群、故宫太和殿、西藏文成公主庙、湖北武当山古建筑、辽宁兴城古建筑的防雷装置和具体防雷技术进行了分析探讨。

在古建筑具体防雷技术方面，尚杰和于晖[64]提出当古建筑引下线的布设距离不能满足国家规范要求时可通过加粗引下线的方法解决。王玮[65]研究认为，应是防雷引下线入口地点距古建筑出入口或人行道的水平距离应不小于3 m，而不是接地装置。李京校等[66]研究了单檐古建筑、重檐古建筑和古塔，根据其房檐到屋脊(塔尖)的水平距离和垂直距离的关系(图6)，判断出应该按房檐还是屋脊(塔尖)偏移，给出了坡形古建筑的雷击截收面积计算方法。齐飞等[67]进行了古建筑防直击雷三维保护研究，通过虚拟现实技术和先进的三维可视化建模展示手段(图7)，对古建筑群防雷装置保护范围进行精确模拟展示和整体风险评价，能直观具体看到接闪器保护效果，特别是对于飞檐翘角的保护情况，为古建筑防护提供了一定指导。杨成山等[68]分析第一批全国重点文物保护单位青海省塔尔寺的防雷，给出在塔尔寺雷暴路径上安装合适高度的避雷针提前接闪拦截，再由古建筑屋顶安装的接闪带进行二次接闪，从而有效预防和减少该寺的古建筑遭受直接雷击，这样防护效果更好，但是成本会很高，适合雷暴高发区而且防护要求高的古建筑防雷。曲扎江措和泽仁玉珍[69]分析藏式古建筑的结构特征、建筑材料、高原气候背景，结合雷电放电特性和雷击目标物的选择特征，给出西藏古建筑防护措施。

图6 重檐古建图(a)、重檐古建剖面图(b)和偏移后的截收面积计算(c)[67]Fig.6 Map of an ancient building with double eave roof(a)，the section drawing of an ancient building with double eave roof(b)，and the calculation of intercepted area of ancient buildings area after offset(c)[67]

图7 古建筑接闪器保护范围三维模型(a)和叠加古建筑后的三维可视化图(b)[68]Fig.7 3D model(a)and visualization(b)of the protection range of air-termination system on ancient building[68]

很多学者及古建筑专家都认为应研究古建筑外部防雷装置的形式及其布置方式，使其与古建筑及其周围环境相协调，在不影响古建筑自身情况下做好防雷保护工作[37，63]，这是非常关键的一点。目前有些在古建筑场所安装仿真树形避雷针，不影响古建筑原貌的同时起到接闪防雷作用。此外，一些古建筑场所采取可升降式避雷针进行直击雷防护，甚至研究采用接闪器发射井[70]，发射井隐藏于古建筑所在场所地下，无雷电时收起多针接闪器到发射井内，减少对古建筑环境的影响，但是雷电精细化预警以及后期维护需要加强和完善。古建筑防雷装置施工中对于复杂吻兽构件位置处安装接闪器较费力，此外古建筑几乎没有自然接地体，布设人工接地体非常不易。多数古建筑下部有须弥座，地面多坚硬地或山石，缺少合适的人工接地体的埋设场地，而导致接地引下线过长，超过了相应土壤电阻率的接地体有效长度；或者不便于开挖布设接地体(如为回避地下文物遗存)，即便开挖因土壤状况太差，布设的接地体电阻值难以满足要求，目前有采用新型接地极或添加降阻剂的方法[71]，如河北保定直隶总督府的电解离子接地棒，埋设深度较浅(图8)，对古建筑基础部分影响较小，但接地阻值符合防雷规范要求，且电阻值稳定性好。

作为古建筑的重要组成部分，长城等古城墙类建筑(含烽燧等)的防雷也非常重要，长城(明代)总长度为8.8518×103km，跨越15个省、直辖市、自治区，属于第一批全国重点文物保护单位，近些年也多次发生雷击事故。此外还有南京的明城墙、浙江临海古城墙(防海水)、安徽凤阳古城墙、河南开封古城墙、湖北荆州古城墙等全国众多古城墙，一方面是需要做好古城墙自身的雷电防护，另一方面是开放段城墙上人员的雷电防护。宋平健等[72]研究了长城的防雷保护，给出了开放段长城本体及长城上游客的防雷保护具体措施(图9)，考虑到设置接闪器对敌台墙体的扰动及对长城整体风貌的影响，并牵头编写了开放段长城的古建筑防雷技术规范。

图8 河北保定直隶总督府古建筑接地装置电解离子接地棒Fig.8 Electrolytic ion grounding rods for an earthtermination system of an ancient building in Baoding of Hebei province

图9 中国长城城墙上接闪杆装置(a)及防雷布置示意图(b)[73]Fig.9 The lightning rod(a)and the sketch map(b)of lightning protection system on the Great Wall[73]

自1982年11月19日《中华人民共和国文物保护法》颁布实施后，中国全国省、市、自治区根据辖区内古建筑的重要性对古建筑陆续安装防雷装置。近些年发布实施了不少古建筑防雷技术方面的标准，在古建筑防雷中发挥了重要作用，如国家文物局发布《文物建筑防雷工程勘察设计和施工技术规范(试行)》(文物保发〔2010〕6号)，中国建筑科学研究院牵头编写了国标《古建筑防雷工程技术规范》GB 51017—2014，以及其编写的国标图集《古建筑防雷设计与安装》15D505，山西省气象局牵头编写的行标《文物建筑防雷技术规范》QX 189—2010。此外还有部分地标，北京市文物局、北京市气象局分别主持编写了地标《文物建筑雷电防护技术规范》DB11/741—2010、《文物建筑雷电防护技术规范开放段长城》DB11/T 1142—2014，河南省气象局主持编写的地标《古建筑防雷装置施工安装标准图集》DB41/T 1494—2017，安徽省黄山市气象局主编的地标《木结构徽派建筑防雷技术规范》DB 34/T 1593—2012等。这些标准明确了或提出了古建筑防雷分类、防雷勘察设计、防直击雷、防雷击电磁脉冲、防雷装置安装施工与维护等要求或技术方法，较好地指导了古建筑防雷。

近年来，雷电监测预警系统在各地不断建立，雷电监测预警服务也迅速展开，但目前针对古建筑的专项服务还比较少。因此，加强雷电监测预警服务在古建筑雷电防护中的应用，有针对性的开展相应业务的研究和推广，如预警到雷电活动可断开古建筑的相关电源等，也是做好古建筑防雷保护的重要方面。

2 存在问题与研究展望

2.1 古建筑雷击破坏机理

近些年古建筑遭受雷击破坏的事故仍有发生[73－74]，主要原因一是安装防雷装置易造成古建筑原貌和自身构件破坏，或难以安装施工等(如复杂吻兽构件位置处安装接闪器等)，部分古建筑尚未安装防雷装置；二是古建筑屋顶样式多、组成部分复杂，顶部常有多个屋脊、房檐、翘角等，防雷装置的保护范围往往不够，部分屋顶构件处于保护范围之外；三是即便按照防雷规范要求安装了防雷装置，由于其有一定的拦截失效概率，按现行雷电防护标准，直击雷防护的雷电流幅值范围为5.4—200 kA，而自然雷电流幅值可能小于或大于上述范围，由此可能造成雷电对古建筑物的绕击，仍可能击中古建筑自身，进而造成古建筑破坏[75－76]。当前许多研究分析了雷电对古建筑破坏的原因和方式，但对古建筑构件雷击破坏机理分析和探索较少。未来应加强古建筑构件雷击破坏过程、内在机理、影响因素等方面研究，进而研究在古建筑维护中采取哪些技术方法减少或避免雷击破坏。

2.2 古建筑防雷新技术

目前古建筑屋顶防雷装置多是采用架空接闪带，该方法存在不足之处一是影响古建筑的艺术美观，特别是对于较低矮的古建筑；二是给屋顶自身带来破坏[53]，在屋顶安装接闪带支架时对古建筑造成一定影响，而且屋顶增加较多的金属体对古建筑不利；三是鸟雀常栖息在架空接闪带上排泻粪便，鸟粪酸性强易腐蚀琉璃瓦且影响古建筑原貌。应加强古建筑防雷新技术研究或改进，安装的防雷装置尽量不影响古建筑原貌，与古建筑立面及环境相配合，执行“最小干预原则”。如根据目前架空接闪带存在的不足，尝试提出房脊、瓦件顶端外表面“贴敷”接闪带的防护技术，研究其能否有效保护，明晰其接闪后对琉璃构件是否有不利影响，提出贴敷何种宽度和厚度的接闪带比较合理。此外，还有古建筑重檐部分防雷设计、降低古建筑接地电阻等技术研究。

2.3 古建筑雷击选择性

根据古人以及现代学者总结或研究[5，77]，一些地方古建筑遭受雷击次数确实较多，另一些地方较少，甚至存在较大差异，应进一步分析古建筑地理位置环境、自身结构、建筑材料与雷击选择性关系，同时进一步研究是否“绝缘避雷”问题，笔者个人看法不是绝缘避雷，是绝缘能一定程度减少雷击。应充分利用现代科学技术手段，在雷击模拟实验基础上结合数值模拟分析方法研究古建筑雷击选择性，特别是研究山区特殊地理位置及自然闪电特殊路径对古建筑雷击的影响，进一步明晰古建筑绝缘避雷和自然消雷存在的不足，对于古建筑雷击的认识及防护有积极意义。此外，多数古建筑场所都有古树，当古建筑高度和古树高度接近时，甚至一些古树高度超过古建筑时，雷击选择性需要进行研究分析，同时科学分析防雷保护范围的精细化计算。

2.4 古建筑雷击精细化监测预警

一些古建筑群的房间特别多，如故宫博物院约9000多个房间，以及颐和园、避暑山庄等均有多个房间，当遭雷击时未必能及时发现，逐个排查费时费力，安装闪电监测设备(闪电定位仪和雷击计数器)非常有必要，避免发生雷击却未能及时发现(故宫1987年雷击灾害事故未及时发现[10])，特别是木质古建筑雷击起火，尽早发现尽快扑救。如何安装监测设备以及信号如何传输到管理平台需要研究实施。对于人员密集的古建筑场所如长城建议安装大气电场仪，在接到气象部门雷电预警信息后再结合古建筑场所的大气电场仪开展精细化雷电预警，对长城上的游客防雷安全具有积极应用价值，具体技术方法有待于研究和实施。