古建筑由于年代久远、结构特殊、材料多为木结构或砖木混合结构,一旦遭受雷击不仅易引发火灾,更会造成不可逆的文物损坏。因此,文物古建筑的防雷工程必须符合 GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》、GB/T 21431-2015《建筑物防雷装置检测技术规范》、GB 50343-2012《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 以及 文物建筑防雷技术要求(文物局行业规定)。

一、古建筑防雷接地如何安全实施

1. 古建筑防雷接地总体原则

避免破坏文物结构:不得随意破坏斗拱、梁柱、古瓦、彩绘等原构件,接地和引下线应“隐蔽化设计”。

保持原貌可逆性:补充的金属件需可拆卸,且颜色、形态与古建风貌协调。

防火优先原则:木构建筑主要风险为雷击火灾,因此防雷重点应放在 直击雷防护 + 电涌防护 + 接地安全。

统一防雷接地系统:各防雷装置应共享接地体,形成 单一接地系统,接地电阻一般要求 ≤10Ω(木质古建常按 4Ω~10Ω 控制)。

二、古建筑常用的防雷接地技术措施

1. 避雷针(不破坏结构式设计)

适用于寺庙塔刹、鼓楼、牌坊等高点。

可采用 不锈钢或紫铜小型避雷针(φ12~16mm),安装在塔刹或屋脊处。

原塔刹为金属构件,可利用其作为受雷体(按 GB50057 验证其结构连续性和厚度≥4mm)。

避雷针高度通常 1.5~3m,根据保护半径计算 H 与 R 满足 45°保护角或滚球法(滚球半径 45m)。

2. 避雷带与屋脊金属件

沿古建筑屋脊布置 Φ8~12mm 铜带或镀铜钢绞线,颜色做古色处理。

优先利用原有金属构件(如铜瓦、铜饰件)作为自然引下线

3. 隐蔽式引下线(不破坏外观)

古建筑外观不可外露大段金属线,可采用:

木柱内部穿铜绞线(柔性阻燃护套)

墙体缝隙内暗敷铜绞线

瓦片下隐藏敷设

参数要求:

截面积:≥16mm²铜导体 或 ≥25mm²镀锌扁钢

连续电阻应满足:每条引下线电阻差 ≤30%

引下线数量不少于 2 根,大型古建可设 4~8 根

4. 安全接地体

古建筑周边不宜大面积挖掘,可采用:

(1)浅埋环形接地体

铜包钢接地极:Ф14mm 或 Ф16mm

环形接地带:40×4mm 镀锌扁钢 或 25mm²铜带

埋深:≥0.6m

要求形成闭合环路,提高接地均匀降低电位反击风险。

(2)化学接地/模块接地体(适合场地受限)

接地模块电阻率低,稳定性高,不影响周边古建地貌。

可使用 接地降阻剂(环保型) 满足文保要求。

(3)接地值要求

文物建筑接地电阻:≤10Ω

电子设备防雷接地(如宫庙音响、监控):≤4Ω

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三、地凯科技文物古建筑防雷施工部署方案

1. 前期检测评估

依据 GB/T 21431 必须进行:

雷击风险评估(采用风险公式 Wₗ 计算)

全建筑结构金属连续性测试

有无原历史防雷装置排查

可施工位置与不可破坏区域划分

输出成果:古建筑防雷评估报告 + 施工可行性报告

2. 防雷系统整体设计

设计必须满足:

保护范围计算(滚球法/保护角法)

引下线与接地体数量规划

与文物保护单位共同确认外观影响和可逆性方案

3. 施工与保护措施

(1)受雷系统安装

屋脊设置隐形避雷带

塔尖安装小型避雷针(与原构件颜色一致)

所有金属构件进行可靠焊接或螺栓连接

(2)引下线施工

利用立柱内部、瓦下缝隙敷设

专用阻燃护套防止木结构碳化风险

每层锚固固定:间距≤1m

(3)接地体施工

环形接地带埋设

接地模块埋设深度:0.6~0.8m

连接采用放热焊接或双螺栓连接

4. 电涌保护系统部署(必需)

古建筑内部的监控、消防、照明必须安装 SPD:

(1)电源线路SPD(按 GB50343)

总配电柜安装 一级SPD:Iimp ≥ 12.5kA

分配电箱安装 二级SPD:In ≥ 20kA

末端照明、弱电箱安装 三级SPD:Uoc ≥ 6kV

(2)信号/监控线路SPD

4~20mA信号采用 二级信号SPD

摄像头视频接口采用 BNC 或 RJ45 专用 SPD

门禁、广播等弱电系统必须逐点保护

5. 检测与验收

依据 GB/T 21431-2015:

接地电阻检测

避雷带/引下线电阻与连续性检测

SPD、开关箱、电源系统功能检测

绘制古建筑防雷竣工图

最终提交:防雷装置检测报告

四、地凯科技文物古建筑需要安装哪些防雷设备?

直击雷防护:避雷针、避雷带,针高1.5~3m,铜带截面≥16mm²

引下系统:隐蔽式铜绞线,≥16mm²,阻燃护套敷设

接地系统:环形接地体/模块接地,接地电阻≤10Ω

电源SPD:一级、二级、三级SPD Iimp≥12.5kA;In≥20kA

信号SPD:监控/音频/门禁SPD,响应时间≤1ns

等电位系统:主、局部等电位连接线,16mm²铜导体

地凯科技文物古建筑的防雷接地工程必须在 不破坏原貌、确保可逆性、安全可施工的前提下,构建由直击雷防护 + 隐蔽引下线 + 安全接地 + 电涌保护 组成的完整系统。严格按照国家标准执行,是确保古建安全、避免雷击火灾和文物损毁的关键。