古建筑真武阁的雷电防护

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  摘 要介绍真武阁的地理位置、结构及特点,通过近年来的防雷检测,分析真武阁的防雷现状及存在的安全隐患,并结合当地实际对完善真武阁的防雷设施提出意见和看法。
  关键词真武阁;防雷;现状;隐患;完善
  中图分类号TM文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)011-0189-01
  
  1真武阁的概况
  真武阁位于广西容县绣江北岸一座石台上,1982年被国务院定为全国重点文物保护单位。全阁为杠杆式纯木结构,通高13.2m,面宽13.8m,进深11.2m,全阁不用一件铁器,用近3000条格木构件,以杠杆结构原理,组成一个优美稳固的统一整体。二层楼的四根大内柱,离楼板2-3cm临空悬吊不着地,是全阁结构中最精巧、最奇特的部分。
  2真武阁雷电灾害风险评估
  雷击虽然偏好高楼,但它作为概率事件,却也对珍贵的古建筑造成普遍威胁,从建国至2000年,我国共发生重大古建筑灾情8起。如1957年7月15日,北京十三陵之“首陵”长陵受雷击起火,当时周恩来总理曾亲临现场处理灾情。1987年8月,北京故宫博物院景阳殿遭雷击引燃大火,大殿局部被烧毁,还险些引发整个紫禁城的大火。2004年5月,山西省文物保护单位稷山县大佛寺大殿被雷击,受击点达13处之多,损失惨重。
  广西容县为强雷暴区域,易发生雷击事件。而真武阁地处容县绣江江边高台,全阁为纯木结构,又为国家级重点文物保护单位,根据《建筑物防雷设计规范》(GB50057-94)和《古建筑木结构维护与加固技术规范》(GB50165-92),由真武阁的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果可将真武阁划为第二类防雷建筑物。
  3真武阁防雷现状和安全隐患
  真武阁为纯木结构,全部采用导电性较好的格木,在遭雷击后通过檐柱等可以将电流引向地面,而且为使阁楼厅堂避开雷击,消除"跨步电压"的危险,古人巧妙设计了四柱不落地的独特杠杆结构。这些古代的防雷设施无不体现了中国古代人的智慧、技术和避雷理念,但是仅靠这些旧的防雷设施是远远不够的,毕竟格木的导电性有限,泄流能力不足,故在经过了几次雷击事件后,真武阁加强了雷电防护工作。真武阁附近布置了人工接地体,在阁楼正脊两端加装了2根2m的避雷短针,并沿左右两边的檐柱向下布设了2根引下线, 并与人工接地体进行连接。
  这几年,通过对真武阁的防雷装置年度检测发现,虽然其接地电阻值达到规范要求,但是防雷装置不完善,存在安全隐患。现代建筑中,电脑机房绝对是防雷的重点,但对重点文物保护单位来说,最怕的还是直击雷,雷电直接在文物保护建筑“炸开”,具有极强的破坏性。
  真武阁由于正脊两端的2根避雷针保护范围有限,得不到完全防雷保护,如檐部、斜脊等部位很容易发生雷击。真武阁本身又为纯木结构,木质物上都涂有油漆彩绘,这些油漆和木质都是易燃物质,极易遇雷着火,从而发生雷击灾害事件,给国家文化遗产带来不可估量的损失。因此建立和完善真武阁的防雷设施迫在眉睫。
  4完善真武阁防雷设施的意见和看法
  旅游事业的进一步发展使得来晋的游客大量增多,且多在夏季,雷电可能会对游客产生接触、跨步电压危害。现在,真武阁已经由原先单一的建筑物防雷变为建筑、设备、游客的综合性防雷。因此,必须提高真武阁综合防御雷电灾害的能力,确保文物古建筑的安全。
  1)接闪器的完善。由于真武阁的2根避雷针保护范围不够(见图1),因此应采用避雷短针和避雷带相结合的方法对真武阁进行防直击雷防护。为了保持真武阁原貌特点及对国家重点文物的保护,根据雷击规律,应在阁楼正脊、吻兽、屋顶檐部、斜脊、垂兽等易受雷击的部位敷设避雷带,避雷带应沿阁楼屋脊的轮廓弯曲,不应低于正脊、斜脊、屋檐瓦当的高度,以及其上的吻兽、塑像和斜脊下端的垂兽等;在避雷带的外口沿檐角走向安装避雷短针;安装避雷带的支持架用U型卡固定在脊瓦、筒瓦和瓦当上;为减小雷电流产生的电动力危害,在敷设避雷带时尽量避免直、锐角弯曲,应采用圆弧形弯曲,其引下弯曲的弦长应大于对应弧长的1/10;避雷针和避雷带精选优质耐用材料,精细加工,安装工艺要求精良,尽量使防雷装置与真武阁融为一体。
  图1
  2)引下线的完善。防雷引下线根数少,雷电流分流就小,每根引下线所承受的雷电流就越大,容易产生雷电反击和雷电二次效应危害,因此在布设引下线时应尽量多设。考虑真武阁正面为安全及美观起见,引下线可以采用原来的2根沿左右两边檐柱敷设的引下线,有条件的情况下沿其他支柱多设几根引下线;为减少引下线自身电感所引起的雷电感应过压应以最短的接地路径敷设,引下线弯曲应采用“软连接”的弧形弯曲;在引下线距地面1.8~0.3m部分应有良好的保护覆盖物,避免与游客接触产生接触电压危害;引下线、塑料管刷漆颜色应与阁楼颜色相近,避免影响真武阁外观和整体效果。
  3)接地装置的完善。为降低雷电跨步电压对游客的危害,当接地体距真武阁门口或人行道小于3m时,接地体局部应埋深1m以下,若深埋有困难,则应敷设50—80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m。
  4)防球雷措施。为了防止球雷沿孔洞钻进真武阁内,造成人员人身安全和真武阁的损坏,应在真武阁门窗安装金属纱窗或较密的金属保护网并可靠接地。此外,还应注意附近高大树木引来的球雷,要考虑树木与真武阁的安全距离,干距真武阁不应小于5m,树冠距真武阁不应小于3m。
  5)真武阁的内部防雷。应禁止架空电源线直接引入真武阁,电源线应穿钢管埋地引入,埋地长度不应小于15米。在真武阁内部电源配电处应安装电涌保护器(SPD)以防止防雷电波侵入和雷击电磁脉冲。考虑到SPD接地线一般应不大于50cm,故SPD可以安装在明敷引下线的檐柱附近,接地线就近与防雷引下线连接。
  5结束语
  国家文物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,一旦发生雷击灾害,损失不可估量,因此真武阁的防雷防护工作不可轻视。各级政府和相关部门应高度重视防雷安全问题,增强雷电灾害忧患意识,将防雷设施建设纳入文物保护基本建设和维修项目中,加大经费投入,完善真武阁的防雷设施。县防雷中心也应对真武阁实施防雷年度检测工作,每年雷雨季节之前检测一次,发现问题及时解决,防止防雷装置出现损坏,从而造成不可估量的雷击损失。
  参考文献
  [1]建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年版).
  [2]古建筑木结构维护与加固技术规范GB50165-92.
  [3]建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343-2004.
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