摘 要：瀘州護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館由于歷史原因，在雷電防護(hù)措施上存在諸多問(wèn)題和隱患，并且由于其建筑構(gòu)造及外觀不能受影響等特殊性，其防雷工程設(shè)計(jì)又有別于普通的建筑物防雷工程。文章從專業(yè)防雷的角度，本著對(duì)文化遺產(chǎn)負(fù)責(zé)、科學(xué)防護(hù)雷電的目的，對(duì)護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館的防雷工程設(shè)計(jì)進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館；文物；防雷工程設(shè)計(jì)

引言

四川省文物保護(hù)單位護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館，位于四川省瀘州市納溪區(qū)永寧街道五頂山社區(qū)（原棉花坡鎮(zhèn)五頂山社區(qū)）陶家大院，大院始建于清咸豐二年1852年，到今160年，為大院總占地面積8655平方米。護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館雖幾經(jīng)滄桑，至今仍然保存較完整。該建筑物呈四合院布局，有三朝門、三重堂、四事院、八天井、大小住房并雜屋38間，展示了川南民居建筑的傳統(tǒng)文化。

1 防雷措施原則

護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館內(nèi)均為磚木結(jié)構(gòu)古建筑，通過(guò)對(duì)護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館進(jìn)行了防雷現(xiàn)狀調(diào)查及防雷保護(hù)設(shè)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)勘查，我們了解到，該建筑年代均較久遠(yuǎn)，高度大約為12米左右（到頂端最高處），建筑的房頂是典型的瓦房頂，無(wú)任何防雷設(shè)施。根據(jù)《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》（GB50343-2004）和《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）關(guān)于雷電防護(hù)分級(jí)的規(guī)范要求，本次防雷工程的防護(hù)級(jí)別可做如下劃分三類建筑物，應(yīng)設(shè)直擊雷防護(hù)措施及采取防閃電侵入措施。根據(jù)《文物建筑物防雷工程勘察設(shè)計(jì)和施工技術(shù)規(guī)范（試行）》要求，文物建筑物防雷需采取直擊雷防護(hù)措施，當(dāng)文物建筑具有低壓電氣線路和電子系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)加裝防LEMP措施，同時(shí)防雷裝置應(yīng)具備人身安全防范措施。

2 建筑物防雷設(shè)計(jì)方案

從整體上看，護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館的防雷問(wèn)題主要存在下述幾個(gè)因素：

建筑構(gòu)造：護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館屬于清咸豐年間建筑，年代久遠(yuǎn)。其建筑結(jié)構(gòu)為磚瓦木質(zhì)結(jié)構(gòu)建筑，屋脊由小青瓦堆砌而成，無(wú)任何防雷接閃措施。

所處位置：護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館位于山丘上一塊較大平地，兩側(cè)是多層建筑物，前后空曠，故所處的地理位置以及空曠環(huán)境，導(dǎo)致雷擊概率增加、雷擊強(qiáng)度增大。

接地不理想：由于建筑年代都較為久遠(yuǎn)，當(dāng)時(shí)的人們對(duì)科學(xué)防雷的認(rèn)識(shí)還不是很完善，因此護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館的相應(yīng)建筑沒有采取接地處理措施。

綜上所述，需對(duì)護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館進(jìn)行有效的防雷保護(hù)措施。

2.1 直擊雷防護(hù)

2.1.1 防護(hù)方案說(shuō)明

古建筑防雷，與一般意義上的防雷有所不同。針對(duì)護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館來(lái)說(shuō)，建筑是采用磚木結(jié)構(gòu)，同時(shí)覆蓋小青瓦，呈四合院布局。整體而言這一類建筑的雷擊防護(hù)是一個(gè)更為復(fù)雜的問(wèn)題。

對(duì)于第三類防雷建筑物，按照目前的防雷技術(shù)規(guī)范要求，其防雷措施十分嚴(yán)格。其防直擊雷的措施宜采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)（帶）或避雷針或由其混合組成的接閃器。避雷網(wǎng)（帶）應(yīng)按規(guī)定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角易受雷擊的部位布設(shè)，并應(yīng)在整個(gè)屋面組成不大于20m×20m或24m×16m的網(wǎng)格。所有避雷針應(yīng)與避雷帶相互連接，同時(shí)引下線應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距不應(yīng)大于25m。當(dāng)僅利用建筑物四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時(shí)，可按跨度設(shè)引下線，但引下線的平均間距不應(yīng)大于25m。同時(shí)，每根引下線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于30歐姆。

根據(jù)實(shí)際情況，接閃器選擇直接裝設(shè)在建筑物上的避雷帶結(jié)合避雷針的方式，避雷帶的主材可采用Φ10圓鋼作為主材，避雷帶主要安裝在建筑的屋脊等易受雷擊的部位，避雷針則主要安裝于屋脊兩端建筑物易受雷擊的部位，以保證其對(duì)屋檐及檐角的有效保護(hù)范圍。

2.1.2 防護(hù)方案

本方案考慮在建筑物屋頂?shù)奈菁怪髁荷显O(shè)置一條避雷帶，避雷帶采用Φ10圓鋼作為主材。具體實(shí)施方案即每隔1.0米在屋脊設(shè)置一個(gè)支撐桿，避雷支撐桿根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的情況結(jié)合古建筑防雷整體的美觀與協(xié)調(diào)要求，采用定制專用避雷帶支撐卡。避雷支撐卡整體呈現(xiàn)“丫”形，將“丫”形的底端固定于屋頂上，另一端設(shè)置成U形，從而形成一個(gè)與屋脊相匹配的固定裝置。然后用同材質(zhì)的圓鋼從每個(gè)支撐桿的“U”形槽口中穿過(guò)，避雷帶之間通過(guò)焊接方式連通。與此同時(shí)，用有效高度為1.2m，特制的避雷針，將之安裝于屋脊的兩端（可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定避雷針的固定方式，即墻體抱錮或直接固定于屋脊上），并將避雷帶以焊接方式保證其與避雷針有效連通。（備注：避雷帶的具體制作安裝工藝也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)最后確定）

在上述雷擊接閃器的安裝完畢后，對(duì)所有的焊點(diǎn)做防腐防銹處理。

然后分別用35mm2的BVR雙色線作為接地引下線，從避雷帶末端的接地端子處引出，沿房邊引下，分別連接至地面部分的人工輔助接地體的引出線上。與此同時(shí)，該地網(wǎng)的引出線還應(yīng)按規(guī)范要求，宜與附近的埋地金屬管道（包括水管）等有效連通，以增加泄流通道，提高雷擊防護(hù)能力。接地引下線需做穿管處理，在固定后應(yīng)刷和外墻相仿顏色做舊處理。

根據(jù)對(duì)護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館附近的現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)，結(jié)合直擊雷防護(hù)的要求，需要在紀(jì)念館后面兩側(cè)各做一人工輔助地網(wǎng)，再在倆小院天井內(nèi)各做一人工輔助地網(wǎng)，地網(wǎng)的實(shí)施方案附后。

2.1.3 接地系統(tǒng)的處理

存在問(wèn)題：無(wú)接地裝置。

規(guī)范依據(jù)：依據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.2.6條規(guī)范：接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用建筑物的自然接地體，當(dāng)自然接地體的接地電阻達(dá)不到要求時(shí)應(yīng)增加人工接地體。

施工規(guī)范依據(jù)如下：GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第5.2.7條的規(guī)范要求：當(dāng)設(shè)置人工接地體時(shí)，人工接地體宜在建筑物四周散水坡外大于1m處埋設(shè)成環(huán)形接地體，并可作為總等電位連接帶使用；GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第6.2條的規(guī)范要求：人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5m，宜埋設(shè)在凍土層以下。水平接地體應(yīng)挖溝埋設(shè)，鋼質(zhì)垂直接地體宜直接打入地溝內(nèi)，其間距不宜小于其長(zhǎng)度的2倍并均勻布置，銅質(zhì)和石墨材料接地體宜挖坑埋設(shè)；接地裝置宜采用熱鍍鋅鋼質(zhì)材料。鋼質(zhì)接地裝置宜采用焊接連接，其搭接長(zhǎng)度應(yīng)符合以下規(guī)定：扁鋼與扁鋼搭接為扁鋼寬度的2倍，不少于三面施焊；扁鋼與鋼管、角鋼互相焊接時(shí)，除應(yīng)在接觸部位兩側(cè)施焊外，還應(yīng)增加圓鋼搭接件；焊接部分應(yīng)做防腐處理；接地裝置連接應(yīng)可靠，連接處不應(yīng)松動(dòng)、脫焊、接觸不良。

2.1.4 施工方案

地網(wǎng)的形狀可依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)所處的位置確定，大致可為“環(huán)”形、“一”字形。先開挖接地溝槽，地溝長(zhǎng)度約為20米。由于是在風(fēng)景區(qū)施工，考慮到建筑物四周地理限制，接地網(wǎng)可施工區(qū)域面積有限，因此本方案設(shè)計(jì)考慮專用的高性能銅包鋼專用接地棒作為垂直接地體。該專用接地棒在接溝槽內(nèi)每隔3米進(jìn)行安裝，并在溝槽內(nèi)澆注降阻劑10袋，垂直接地極之間用4mm×40mm的熱鍍鋅扁鋼焊接。然后用熱鍍鋅扁鋼作為地網(wǎng)引出線。以上工程完工后，將所有焊接點(diǎn)做防銹處理，再向地網(wǎng)溝槽內(nèi)回填充實(shí)土壤對(duì)地面恢復(fù)處理，完成地網(wǎng)的建設(shè)工程，使其達(dá)到≤30Ω的規(guī)范要求。

（備注：護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館區(qū)域共需建設(shè)4處接地地網(wǎng)，分別紀(jì)念館后面兩側(cè)各做一人工輔助地網(wǎng)，再在倆小院天井內(nèi)各做一人工輔助地網(wǎng)。由于地網(wǎng)施工具有一定的不確定性，因此在施工過(guò)程中對(duì)接地溝的長(zhǎng)度以及材料用量可根據(jù)施工實(shí)際適當(dāng)進(jìn)行增減或調(diào)整，以最終達(dá)到接地電阻要求為準(zhǔn)）

2.2 感應(yīng)雷防護(hù)——交流電源防雷方案

2.2.1 供電線路的浪涌保護(hù)

存在問(wèn)題：主要電源線路及重點(diǎn)設(shè)備供電電源的多級(jí)防雷。

規(guī)范要求：由于整個(gè)供用電系統(tǒng)的雷電防護(hù)等級(jí)屬于B級(jí)，依據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.4.1條的規(guī)范要求：在直擊雷非防護(hù)區(qū)（LPZ0A）或直擊雷防護(hù)區(qū)（LPZ0B）與第一防護(hù)區(qū)（LPZ1）交界處應(yīng)安裝通過(guò)Ⅰ級(jí)分類試驗(yàn)的浪涌保護(hù)器或限壓型浪涌保護(hù)器作為第一級(jí)保護(hù)；第一防護(hù)區(qū)之后的各分區(qū)（含LPZ1區(qū)）交界處應(yīng)安裝限壓型浪涌保護(hù)器。

整改依據(jù)：同樣依據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.4.1條5.4.2條的規(guī)范要求：電源線路多級(jí)SPD防護(hù)，主要目的是達(dá)到分級(jí)泄流，避免單級(jí)防護(hù)隨時(shí)過(guò)大的雷擊電流而出現(xiàn)損壞概率高和產(chǎn)生高殘壓。通過(guò)合理的多級(jí)泄流能量配合，保證SPD有較長(zhǎng)的使用壽命和設(shè)備電源端口的殘壓低于設(shè)備端口耐雷電沖擊電壓，確保設(shè)備安全。同時(shí)，浪涌保護(hù)器安裝的數(shù)量，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)設(shè)備的抗擾度和雷電防護(hù)分級(jí)確定。

整改措施：由于整個(gè)系統(tǒng)處于雷暴高雷區(qū)，為了確保防雷效果，同時(shí)依據(jù)的規(guī)范要求，護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館的電源線路需采用安裝電源浪涌保護(hù)器的措施，以避免因?yàn)殡娫淳€路帶來(lái)的雷電侵害。

根據(jù)護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館的供電方式，可以在整個(gè)紀(jì)念館的總配電箱處安裝一個(gè)三相電源避雷器，型號(hào)為BSPB380-60P作為機(jī)房電源供電的第一級(jí)保護(hù)。該型號(hào)的電源避雷器為箱式設(shè)計(jì)，性能可靠、外形美觀、安裝方便。該級(jí)防雷器不僅能有效消除高強(qiáng)度雷電流對(duì)電源系統(tǒng)及設(shè)備的沖擊，同時(shí)對(duì)因電壓波動(dòng)過(guò)大造成的供電線路中存在的浪涌過(guò)電壓也具有明顯的抑制作用。

2.2.2 電氣設(shè)備、SPD接地網(wǎng)整改

存在問(wèn)題：無(wú)接地裝置或接地阻值不符合要求。

規(guī)范依據(jù)：依據(jù)GB50343-2004《建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范》第5.1.2條的規(guī)范要求：需要保護(hù)的電子信息系統(tǒng)必須采取等電位連接與接地裝置。第5.2.6條規(guī)范：接地裝置應(yīng)優(yōu)先利用建筑物的自然接地體，當(dāng)自然接地體的接地電阻達(dá)不到要求時(shí)應(yīng)增加人工接地體。

問(wèn)題分析與整改措施說(shuō)明：不同用途的接地系統(tǒng)，共用一個(gè)總的接地系統(tǒng)時(shí)，接地電阻應(yīng)滿足其中最小值的要求。對(duì)功能性接地，為保障其正常穩(wěn)定工作，一般由電子信息系統(tǒng)設(shè)備決定，常見要求R≤2.0Ω、1.0Ω。對(duì)于保護(hù)性接地，按其重要性和安全性決定。防雷接地R≤30、10、4Ω；防電擊接地R≤4Ω；防靜電接地R≤100Ω；防電蝕接地R≤10Ω。對(duì)于配電系統(tǒng)，如電力線路、設(shè)備的接地電阻由地電位和入地電流計(jì)算決定。根據(jù)規(guī)范要求結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，由于被保護(hù)的供配電系統(tǒng)主要是一些照明、生活等用電設(shè)備的供電，并沒有集中的電子信息系統(tǒng)設(shè)備，因此，對(duì)于其電氣保護(hù)與感應(yīng)雷防護(hù)接地而言，其接地電阻應(yīng)按規(guī)范確定為R≤4Ω，本方案也以其為要求進(jìn)行相應(yīng)的電氣保護(hù)與感應(yīng)雷防護(hù)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

接地網(wǎng)可依據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)所處的位置確定，大致可為“環(huán)”形、“一”字形。先開挖接地溝槽，地溝長(zhǎng)度約為40米，溝槽內(nèi)每隔3米安裝一個(gè)銅包鋼專用接地棒作垂直接地，并在溝槽內(nèi)澆注降阻劑20袋，垂直接地極之間用4mm×40mm的熱鍍鋅扁鋼焊接。然后用熱鍍鋅扁鋼作為地網(wǎng)引出線。以上工程完工后，將所有焊接點(diǎn)做防銹處理，再向地網(wǎng)溝槽內(nèi)回填充實(shí)土壤并對(duì)地面恢復(fù)處理，完成地網(wǎng)的建設(shè)工程，使其達(dá)到≤4Ω的規(guī)范要求。

（備注：由于地網(wǎng)施工具有一定的不確定性，因此在施工過(guò)程中對(duì)接地溝的長(zhǎng)度以及材料用量可根據(jù)施工實(shí)際適當(dāng)進(jìn)行增減或調(diào)整，以最終達(dá)到接地電阻要求為準(zhǔn)）

3 維護(hù)

每年雷雨季節(jié)前應(yīng)對(duì)接地系統(tǒng)進(jìn)行檢查和維護(hù)。主要檢查連接處是否緊固、接觸是否良好、接地引下線有無(wú)銹蝕、接地體附近地面有無(wú)異常，接地電阻工作是否正常。必要時(shí)應(yīng)挖開地面抽查地下隱蔽部分銹蝕情況，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。

4 結(jié)束語(yǔ)

文章對(duì)四川省瀘州護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館的實(shí)際出發(fā)，依據(jù)現(xiàn)代防雷技術(shù)，詳細(xì)闡述了護(hù)國(guó)戰(zhàn)爭(zhēng)紀(jì)念館防雷工程設(shè)計(jì)依據(jù)，防雷設(shè)計(jì)的內(nèi)容，對(duì)文物建筑物的防雷設(shè)計(jì)有一定參考價(jià)值。

隨著社會(huì)現(xiàn)代的發(fā)展，對(duì)文物建筑的保護(hù)和規(guī)劃的不斷更新，使得文物建筑物內(nèi)遭受雷擊的概率不斷增加、雷擊方式不斷變化，應(yīng)用現(xiàn)代防雷技術(shù)，結(jié)合文物建筑特點(diǎn)，做出詳實(shí)可行的防雷設(shè)計(jì)，以便更好的保護(hù)文物建筑，為保護(hù)古代文化的延續(xù)做出貢獻(xiàn)。

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作者簡(jiǎn)介：陳以華（1972，11-），男，籍貫：四川省合江縣，學(xué)歷：本科，現(xiàn)職稱：工程師，研究方向：氣象。