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【摘要】我國現存古代建筑物是世界文化遺產中的瑰寶,除巍巍皇宮王府外,更大量是宗教寺廟。千百年來,除毀于人為外,更多的則毀于地震、洪水以及雷火之中,隨著國家對古建筑的保護以及旅游業的興起,高山景區尤其是高山寺廟的防雷工作越來越受到人們的重視,對寺廟采取有效的防雷措施來保護寺廟及人員的安全,具有重要的社會經濟意義。本文通過對司空山雷暴特征的分析,結合寺廟建筑結構和防雷特點,對二祖禪寺進行雷電安全防護工程設計。
【關鍵字】二祖禪寺;雷電;防護;設計
【Abstract】 China's existing ancient building is the world cultural heritage treasures, in addition to the Imperial Palace, a large religious temples. For thousands of years, but was destroyed by human, more then destroyed by earthquakes, floods and thunder and fire, as the state of the ancient architecture protection and tourism, mountain scenic area especially mountain temple mine work is valued by people more and more, to the temple to take effective lightning protection measures to protect the temple and the safety of personnel, has important social and economical significance. Based on the division of the thunderstorm characteristic analysis, combined with the temple construction and characteristics of the ancestral temple of lightning protection, lightning protection engineering design.
【Keywords】the ancestral temple; lightning protection; design
中圖分類號:[TU29] 文獻標識碼:A 文章編號
引言
我國現存古代建筑物是世界文化遺產中的瑰寶,除巍巍皇宮王府外,更大量是宗教寺廟。司空山坐佛的相對高度為1000米,乃世界第一天然大佛,二祖禪寺坐落在司空山頂,海拔高度較高且司空山又較孤立,多次遭雷擊。高山景區尤其是高山寺廟的防雷工作越來越受到人們的重視,隨著改革開放的不斷深入和旅游經濟的發展,寺廟已成為人員密集、活動頻繁的場所,采取有效的防雷措施來保護寺廟及人員的安全,具有重要的社會經濟意義。
1司空山雷暴特征
1.1 雷暴日數多。
1.2 時空分布不均勻。
1.3 雷電強度大、直擊雷危害嚴重,這也是高山景區雷電的普遍特點。
2寺廟建筑的結構特點及其對防雷的影響
2.1寺廟幾乎都建在地勢較高的山脊或是建在土壤電阻率有突變的山腳邊,易受雷暴侵襲。并且雄偉、挺拔的結構有利于雷雨云下導放電。
2.2寺廟屋脊中間大多設有金屬寶頂,屋檐有風鈴、銅獸等金屬飾物。而這些都沒有可靠的接地,增加了建筑物接收閃電的可能性。
2.3大多數寺廟主要是木質或磚木混合結構,均為易燃材料,加上寺廟內有大量的經幡、幔帳等易燃物。一旦受到雷擊,極易引起火災,且滅火十分困難,易造成人員傷亡及財產嚴重損失。
3司空山二祖禪寺防雷級別的確立
3.1 現場勘查情況
二祖禪寺位于司空山山頂,海拔約1150m,由于山體多為玄武巖結構、地質土層為麻石混合粗沙土,土壤電阻率極高,通過單一打入接地極方法難以實現,而防雷接地又是防雷工作的重點。
大雄寶殿位于寺院中后部(玉觀堂之后)。殿內有照明,供電由低壓配電盤引入。
玉觀堂位于寺院內二級臺地正中,建筑平面接近于正方形,為磚木結構,周圍很多高大樹木。殿內有照明和計算機,供電由低壓配電盤引入。
該寺低壓供電由架空線路引入至寺內配電盤,然后分別分配至各大殿及生活區。該寺無任何防雷裝置。
3.2 防雷類別的確定
目前在用的涉及古建筑防雷類別確定的標準主要有兩個,一個是《古建筑木結構維護與加固技術規范》GB50165-92,另一個是《建筑物防雷設計規范》(GB50057-94,2000版)。二祖禪寺為安徽省重點文化遺產保護單位,省級風景區,國家AAA級旅游區,按照《古建筑木結構維護與加固技術規范》GB50165-92中第5.3.1條規定和《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)的第2.0.1條規定,應將二祖禪寺雷電防護級別確定為二類防雷建筑。
4設計方案
通過認真地實地勘察和防雷級別的確立,同時考慮不影響寺廟結構風格和整體美觀,對大雄寶殿防雷工程做了如下設計和施工。
4.1 接閃器
為保護寺廟的建筑藝術特點,接閃器采用隱蔽避雷帶方式,采用10M×l0M和12M×8M的避雷網格。 保護范圍足以覆蓋整個建筑物。
避雷帶安裝方法及工藝:
1)、揭開屋脊的屋脊瓦,將25×4鍍鋅扁鋼壓在瓦下,彎曲后與Φ10mm2圓鋼進行焊接作為支撐架,避雷帶(Φ10mm2圓鋼)與屋脊上的支撐架進行焊接,支持架間距不大于1m,對支持架底部敷設適量的防水瀝青;避雷帶(Φ10mm2圓鋼)應沿建筑物屋脊的輪廊彎曲,避雷帶應高出正脊的高度,以及其上的獸頭、法輪寶頂等10㎝。
2)、根據屋脊瓦的高度和寬度定做相應的U形卡,將U形卡卡在屋脊上,間隔距離為1m,將避雷帶(Φ10mm2圓鋼)與U形卡進行有效連接;避雷帶(Φ10mm2圓鋼)應沿建筑物屋脊的輪廊彎曲,避雷帶應高出正脊的高度,以及其上的獸頭、法輪寶頂等10㎝。
避雷帶材質:熱鍍鋅圓鋼;避雷帶規格:Φ10mm2。避雷短針材質:熱鍍鋅圓鋼;避雷針規格:Φ14mm2。
4.2 引下線
4.2.1建筑物:
引下線材質:熱鍍鋅圓鋼;引下線規格:φ10mm;引下線數量:6根。
引下線安裝方法及工藝:引下線從建筑物外立面四角、后檐墻等布設,盡可能對稱隱蔽安裝。建筑物正面為安全及美觀考慮不宜設引下線,面闊較大的大殿前屋檐避雷帶可選直徑較粗的材料敷設,兩端引下線也須加大材料直徑。敷設時引下線盡量沿建筑四周對稱布置,并在后檐墻敷設2根,安裝完后應涂上與建筑物顏色相適宜的顏料。
為減少引下線自身電感所引起的雷電感應過電壓,以最短的接地路徑敷設。引下線彎曲應采用弧形彎曲。在引下線距地面以上1.8m加裝絕緣護套管,以防止接觸電壓對人員的傷害。
4.2.2古樹:
引下線材質:熱鍍鋅圓鋼;引下線規格:φ16 mm,引下線數量:1根;
引下線安裝方法及工藝:敷設時,沿樹木的主干引下,用卡子每隔3m固定;安裝完后應涂上與樹木顏色相適宜的顏料。在引下線距地面以上1.8m加裝絕緣護套管,以防止接觸電壓對人員的傷害。
4.3 接地裝置
我們主要采用“法拉第籠”結構。利用附近的少量土層,制作人工接地池,加大接地體接觸面積,并和基礎鋼筋相連接。
將所有建筑接地裝置相連接擴大接地網面積,既減小了接地電阻和跨步電壓又增強了二祖禪寺的整體防雷能力。
安裝方法及工藝:
地溝要求挖深≥60cm、寬≥50cm,水平接地體用4×40mm的鍍鋅扁鋼,垂直接地體用5mm×50mm×1000mm的鍍鋅角鋼(本應設計2000mm或1500mm,但因地質結構問題只能采用1000mm),兩者之間的焊接要求為單面焊接長度應大于12d、雙面焊接應大于6d為標準,焊接部位應采取防銹處理。地網、地溝回填時應敷埋適量降阻劑以保持接地電阻的長期穩定。
工程竣工驗收時,工頻接地電阻為6.5Ω左右,完全達到了設計要求。
4.4 增加了防側擊雷和雷電過電壓波入侵措施
我們對原有建筑的金屬門窗、屋脊、挑檐等都做了等地位連接。
二祖禪寺還有少數電器設備如電視、電腦等,各種線路從山下一直延伸到寺廟內。通過在配電盤入端加裝多級電源避雷器,并在電話及有線電視等弱電系統入端加裝信號SPD,有效地減輕了過電壓波對設備的破壞力。同時,對寺廟的各種線路,做到穿金屬管屏蔽并盡量埋地進入寺內,防止雷電電磁感應在室內設備上產生的靜電高壓,避免設備的旁絡閃擊。
5結束語
古建筑的防雷類別確定是個難點,主要是使用標準不同。個人認為應使用國家現行標準《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版),在實踐中要靈活運用,并且高山景區的防雷技術復雜,施工難度大,防雷措施更要強調全方位、綜合治理,特別是接地處理要因地制宜、合理設計。加強 管理,強化年檢制度。每年在雷雨季節來臨之前,對所有防雷設施進行細致檢查,對腐蝕達30%的設施必須進行更換,確保防雷設施穩定有效。
參考文獻
[1]《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)
[2]《古建筑木結構維護與加固技術規范》GB-50165
[3]《雷電防護》IEC62305-1
[4]《雷電電磁脈沖的防護》IEC61312