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安阳岳飞庙的防雷保护设计方案

2011-08-15王晓立徐祥华

科技传播 2011年7期
关键词:古建筑群木结构接地装置

王晓立,徐祥华,余 江,王 鹏

1.山东潍坊市气象局,山东 潍坊 261011

2.山东滕州市气象局,山东 滕州 277500

3.山东昌乐县气象局,山东 潍坊 262400

0 引言

古建筑是某一地区、某一时代文化发展的标志,历经沧桑的古建筑因为所具有的独特造型和风格以及丰富的历史文化内涵,成为我国历史文化的宝贵遗产。然而古建筑多为木质或砖木结构,若建筑防雷稍有疏忽,就可能成为雷击对象,引发火灾,造成不可挽回的损失。据统计,建国以来,雷击古建筑火灾约占古建筑火灾的15%左右,而未引发火灾的雷击事故就更多了。现存的古建筑中有很多是遭雷击受损后修复或重建的,因此古建筑的防雷安全工作事关重大,加强古建筑物的综合防雷是非常有必要的。

岳飞庙址位于河南省安阳市汤阴县城内西南街,是一处完整的古建筑群。现有面积4000多m2,殿宇建筑近百间,坐北朝南,外廊呈长方形。临街大门为精忠坊,木结构牌楼。属于国家级重点保护建筑。

通过现场勘察,根据《建筑物防雷设计规范》、《古建筑木结构维护与加固技术规范》、《建筑物防雷设施安装》图籍中“古建筑防雷作法”等标准,对岳飞庙古建筑群进行了综合防雷设计。

1 岳飞庙防雷类别的确定

根据GB50165-92《古建筑木结构维护与加固技术规范》第5.3.1条的规定,古建筑分为三类:第一类:国家级重点保护的古建筑;第二类:省、自治区、直辖市保护的古建筑;第三类:其他古建筑[1]。根据古建筑物的特殊结构和对防雷的要求,将古建筑物防雷标准纳入到建筑物防雷设计规范GB50057-94之中。根据《建筑物防雷设计规范》,建筑物的防雷分类根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果来确定[2]。国家级重点文物保护单位的古建筑物根据其大小至少应划为二类以上防雷建筑物。

2001年,岳飞庙被国务院公布为全国重点文物保护单位,其建筑规模较大,而且整个建筑群以木结构为主,遭受雷击时极易起火燃烧,将造成无法弥补的巨大损失。根据GB50057-94规定,第一类防雷建筑物是指有爆炸危险,因电火花而引起爆炸,会造成巨大损失和人身伤亡者。因此岳飞庙古建筑群应按照第一类防雷建筑物标准进行防护。

2 岳飞庙外部防雷设计

对岳飞庙古建筑群的防直击雷措施主要从接闪器、引下线、接地装置等几个方面进行设计。

2.1 接闪器

根据《建筑物防雷设计规范》,岳飞庙古建筑群按照第一类防雷建筑物级别进行直击雷防护,在各祠宇屋顶上安装尺寸不大于5m×5m或6m×4m的避雷网格。在屋脊、屋檐上暗敷避雷带,为保持古建筑的美观,避雷带应沿古建筑物屋脊的轮廓弯曲,避雷带应高出正脊、斜脊、屋檐瓦当的高度20cm。在脊顶、宝顶、宝顶、尖塔、塑像、兽头、人物、挑檐等处用Φ16以上的铜棒做避雷小针,使整座祠宇建筑最易受雷击的部位均处于接闪器的保护范围内[3]。全部接闪器共需使用紫铜棒Φ16×50cm94根、Φ18×80cm22根、Φ18×100cm的43根、Φ18×120cm的18根和Φ25×50cm的3根。使用紫铜既耐腐蚀,又与古建筑相匹配,不会影响岳飞庙的原貌。

2.2 引下线

防雷引下线根数与雷电流分流的大小成正比,与每根引下线所承受的雷电流成反比,因此在引下线设置不合理时,易产生雷电反击及其二次危害。各祠宇多为砖木结构,应采用明敷,敷设时应注意引下线要对称,为保持各祠宇的外型美观,在间距符合规范的前提下,尽量不要在正面敷设引下线,引下线的间距不应大于12m。岳飞庙内东西厢房、岳云祠、四子祠、岳珂祠、孝娥祠等面积较小,每座祠宇只需对称的引下线两根便满足要求。精忠坊因外形较大,应在其四角设置引下线。

2.3 接地装置

古建筑物接地装置的布设应根据其用途、性质、地理环境和游客多少等情况来选择结构方式和位置。在岳飞庙内做接地装置时应注意游客集中场所与地下管线路的安全距离。对于面积较小的几个祠宇的接地装置应连接成一体,构成均压接地网,使接地网界面以内的电场分布均匀,减少跨步电压对游客的危害,同时减小地面电位梯度大而产生的反击高压危害。为降低雷击跨步电压对游客的危害,当接地体距建筑物出入口或人行道小于3m时,接地体局部应埋深1m以下,若深埋有困难,则应敷设50mm~80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m。埋在土壤中的接地装置,其连接应采用焊接,并在焊接处作防腐处理[2]。

3 岳飞庙内部防雷设计

为了加强对古建筑物文化遗产的保护和监管,各文物保护管理单位在古建筑群内设置监控、电话、消防、照明等设施,增强了古建筑物的防雷安全隐患,因此在做好外部防雷的同时,还应做好等电位连接、安装SPD、合理布线、接地等内部防雷。

1)电源系统的防雷:岳飞庙内各祠宇的高度一般较低,电源线不易采用架空线路引入,因此应采用穿钢管埋地敷设的方式引入电源线路,并且在引入端电源箱内安装电源浪涌保护器;

2)把各类金属管包括铠装电缆的金属外皮在相应的防雷交界区处就近与防雷接地或建筑基础地作等电位连接,使沿各类金属管和电缆侵入的雷电流及时泄入地中。各祠宇内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。同时在天馈线、通讯、电话线、信号线路进入各祠宇时安装信号浪涌保护器;

3)岳飞庙古建筑群各祠宇内外安装的监控摄像系统,在保护范围内,金属外壳应接地,并与各祠宇的防雷接地连接;在摄像头端安装三合一避雷器,作为对摄像头电源、信号、控制的雷电防护。在监控主机前安装多端口BNC接口避雷箱,作为对监控主机的防护;

4)沿木质介质敷设的电缆采用阻燃型电缆。

4 结论

通过以上设计,能够对岳飞庙古建筑群内存在防雷安全隐患的部位进行了有效的防护,最大程度的减小了雷电灾害造成的损失。然而根据现行的《建筑物防雷规范》,也不能保证建筑物防雷达到百分百的安全,古建筑物的防雷并不是很完善。因此,各级防雷安全管理部门要加强监管,定期进行安全检测,每年至少检测一次,发现问题及时解决,切实做好古建筑物的防雷安全保护工作。

[1]古建筑木结构维护与加固技术规范(GB50165-92).

[2]建筑物防雷设计规范(GB50057-94,2000版).

[3]建筑物防雷设施安装(99D501-1).

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