驚蟄 | 建筑上那些防雷的事你知多少

今天是二十四節氣中的驚蟄，所謂“二月節，萬物出乎震，震為雷，故曰驚蟄?！斌@蟄期間天氣回暖，部分地區春雷始鳴，春意漸濃，萬物生長。雖然春雷有著美好的意象，萌發著滿溢屏幕的生機，但有雷之處便易生火，雷對于建筑來說始終是安全隱患，今天小工就來和大家聊聊建筑防雷的那些事兒。

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為了減少和避免雷電造成的危害，在近代出現了避雷針、避雷線、避雷網、避雷帶、避雷器等避雷裝置，不過其實早在我國古代的房屋上已經有了避雷裝置的身影。

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唐代《炙轂子》記載：漢朝時柏梁殿遭到火災，一位巫師建議，將一塊魚尾形狀的銅瓦放在層頂上，就可以防止雷電所引起的天火，屋頂上所設置的魚尾開頭的瓦飾，實際上兼作避雷之用，可認為是現代避雷針的雛形。

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故宮是世界上現存規模最大的以木結構為主的古代宮殿建筑群。在建成后的兩百年間，前三殿兩次受雷擊起火燒盡，五次被雷擊碎建筑上的正吻；明朝時，僅《明史》和《明實錄》中就記載有紫禁城遭受雷擊導致起火、毀壞建筑16次。

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雷擊的危害真可謂是觸目驚心，為了防雷避火，古人們在建筑設計上也是用心良苦。在明代的紫禁城中，一些尖頂、錐形的建筑上就出現了類似于“避雷針”的設計——也就是寶頂和屋架內的雷公柱所組合而成的裝置，其避雷方式首先由寶頂接收雷電，再由寶頂連接隱藏在琉璃瓦下的的雷公柱將電流引向地面。

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中和殿避雷寶頂

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而隨著故宮保護工程的開展，故宮匠人們采取了現代防雷裝置包含接閃器、引下線和接地裝置三個部分，通過將雷電的能量引入大地來防止雷擊生火。

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其中最引人注目的部分就是避雷針，通常俗稱的“避雷針”其實只是接閃器的一種，是用來接收雷擊的部分，故宮的避雷針除了考慮實用外還要保證美觀，因而有很多不同的形式。

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太和殿的避雷針

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對于有寶頂的建筑，則沿用了古人的智慧：利用金屬寶頂做避雷針，再把線路隱藏在瓦片下，達到最佳隱蔽。

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中和殿的避雷針

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有些建筑實在是太大，兩端正吻上的避雷針做不到完全保護。對于這類建筑，則架設避雷帶，有時還會將脊獸的角或者仙人頭改為金屬制造，作為接閃器使用。

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而隨著鋼筋混凝土結構在城市建筑中的廣泛應用，在20世紀中葉前后，建筑物上的傳統避雷針一般被“籠式避雷網”所代替。

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什么是“籠式避雷網”？“籠式避雷網”比傳統的避雷針有了更多的優點，是現代建筑使用最廣泛的一種避雷技術。它主要是利用建筑本身的鋼筋網作為引下線和接地體，把建筑物內的鋼筋通過焊接連為一體，建筑物周圍的電磁脈沖場會大大減弱，對建筑物包括其內的弱電設備都起到保護作用。

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大家非常熟悉的鳥巢，就是采用了“籠式避雷網”。防雷設計巧妙地利用鳥巢巨大的金屬屋面板充當接閃器。因此，鳥巢的接閃器是一個巨大的“避雷面”，而它所有的“鋼筋鐵骨”則構成了一個籠式避雷網。這個巨大的籠子保護著鳥巢，當雷電到來時，電流會順著一根根鋼筋和一塊塊鋼板連成的“高速公路”，迅速導入地面。

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除了直接的雷擊之外，近年來，高精尖設備受雷擊的事故日益增多，因為其內部的電子設備耐壓很低，非常怕感應雷(即雷云對建筑物的各類金屬管、線上產生的雷電脈沖，會威脅到建筑物內人員及各種電器設備的安全)，因此，感應雷成為現代防雷的重點。

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如何防備感應雷呢？目前，建筑設計師們普遍采取的措施是建筑物內各種設備要有良好的接地和布線系統，以及安全的距離，并且根據各種線路的情況安裝相應的避雷器或采取屏蔽措施。比如，在公共建筑里，采暖設備、排水管道上都另外連著一根銅線；計算機房或語音室的地板都采用了特殊的地板材料，這些都是為了防雷而設置的。

在建筑避雷方面上，設計師們都有著自己的精妙措施。在最后，小工就來為大家總結一下建筑防雷設計的六要素：

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1、接閃功能

指實現接閃功能所應具備的條件，包括接閃器的形式（避雷針、避雷帶和避雷網）、耐流耐壓能力、連續接閃效果、造價以及接閃器與建筑物的美學統一性等。

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2、分流影響　

引下線的粗細和數量直接影響分流效果，引下線多，每根引下線通過的雷電流就小，其感應范圍就小。引下線相互之間的距離不應小于規范中的規定。當建筑物很高，引下線很長時，應在建筑物的中間部位增加均壓環，以減小引下線的電感電壓降。

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3、均衡電位　

若建筑物內的結構鋼筋與各種金屬設置及金屬管線都能連接成統一的導電體，建筑物內當然就不會產生不同的電位，這樣就可保證建筑物內不會產生反擊和危及人身安全的接觸電壓或跨步電壓，對防止雷電電磁脈沖干擾微電子設備也有很大的好處。

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4、屏蔽作用　　

盡量利用鋼筋混凝土結構內的鋼筋，即建筑物內地板、頂板、墻面、及梁、柱內的鋼筋，使其構成一個六面體的網籠，即籠式避雷網，從而實現屏蔽。由于結構構造的不同，墻內和樓板內的鋼筋有疏有密，鋼筋密度不夠時，設計人應按各種設備的不同需要增加網格的密度。

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5、接地效果

當鋼筋混凝土結構的建筑物符合規范條件時，應利用基礎內的鋼筋作為接地裝置。當達不到規范中規定的條件或基礎包在防水卷材層內時，可做周圈式接地裝置，但應將周圈式接地裝置預先埋在基礎槽的最外邊（不必離開建筑物3m以外）?！δ窘Y構和磚混結構建筑物，必須做獨立引下線并采用獨立接地方式，當土壤電阻率大，使用接地極較多時，也可做周圍式接地裝置。

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6、合理布線

為保證在防雷裝置接閃時建筑內部管線不受影響，首先將電線穿于金屬管內，以實現可靠的屏蔽；其次，把這些線路的主干線的垂直部分設置在高層建筑物的中心部位，且避免靠近用作引下線的柱筋，以盡量縮小被感應的范圍；第三，注意電源線、天線和屋頂高處的彩燈及航空障礙燈等線路的引入做法，防止雷電波侵入。