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- 不可移动文物避雷装置使用现状调查一二
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原创 2022-04-13
近年来,我国文物保护、管理和利用水平不断提高,但不可移动文物建筑的防雷保护未得到普遍重视。笔者调查走访了作为保护单位的以大连市为重点的东北地区的部分不可移动文物和以开封市为代表的中原地区部分不可移动文物,以期发现目前大多数不可移动文物避雷装置存在的问题,探讨相关避雷装置的改进办法。
《建筑物防雷设计规范》(GB50057-2010)(中国计划出版社,2011年)和《文物建筑防雷技术规范》(QX189-2013)(气象出版社,2013年)中提到:“可根据实际勘测情况,在古建筑屋顶装设多根接闪短杆,配以接闪带同时使用”。但实地调查发现,两地部分不可移动文物采用的避雷装置,形式与规范是依照民用建筑的避雷标准设计的,并未严格按照《文物建筑防雷技术规范》的标准设计实施。建筑物屋顶采用的防雷接闪器多为接闪带,沿建筑物正脊、正吻、垂脊和戗脊敷设。大连金州副都统衙署遗址的大堂旁仅使用一根水泥立柱作为支撑,上端焊接一根独立接闪杆作为接闪器,下端通过一根悬空线连接至大堂一侧山墙,敷设引下线紧贴山墙接地(图1)。开封双龙巷历史文化街区建筑群和山陕甘会馆建筑群中的民居、古建筑沿屋顶安装了接闪带(图2),但在步行街内的省级文物保护单位张钫故居没有看到和其他建筑相同的防雷设施。而开封古观音寺(白衣阁)相比于双龙巷建筑更加高大,也未见到装设现代化的防雷装置;开封山陕甘会馆防雷措施相对较为完备,在引下线接地处装有“雷雨天气,请勿靠近”的警示牌,但对人来说还是存在安全隐患。
图1 金州副都统衙署遗址大堂旁的独立接闪杆
图2 双龙巷杜孟模故居正堂顶的接闪带
实地调查过程中,还发现部分保护古建筑的独立接闪杆和接闪带存在锈蚀或表面光亮的现象。如果接闪器锈蚀严重,可能出现接闪不灵的现象,甚至损坏建筑物;表面光亮的接闪器在天晴时会反射阳光,分外醒目,与建筑风格不相符。
避雷装置接闪器存在问题 不同年代、不同级别的古建筑在通面阔、通进深和通高等方面存在较大差异,如采用民用避雷装置的设计方法——传统滚球法[一种理想状态下,空中有一定半径的球体,其沿着需要防直击雷的部位滚动,当球体只触及接闪器,或只触及接闪器和地面(包括与大地接触并能承受雷击的金属物),而不触及需要保护的部位时,所能实现的最大保护范围的一种计算方法]来设计不可移动文物的接闪杆,各类古建因其规格不同,所需接闪杆的直径、高度也不同,有一些建筑接闪杆的高度计算结果要达到15米以上,这种高度的接闪杆会严重影响古建筑的面貌。另外目前民用市场上的接闪器总高、尺寸、最大放电电流大致有一定的范围和制造标准,材质多为不锈钢合金且表面精抛光,与古建筑风格不一致,与被保护文物本体颜色和样式不一致。
接闪器应用于不可移动文物,首要考虑的就是满足防雷,尽可能使古建筑免受雷击伤害;其次要贯彻与环境相协调的原则,尽可能做到防雷装置与不可移动文物本身的风貌相适应。目前市场上的民用避雷装置接闪器虽可以用于不可移动文物的防雷,然并不能很好满足以上两点要求。根据防雷设计规范,古建筑的防雷宜采用接闪带和接闪杆综合保护的模式,但将接闪杆装设在建筑顶端或是装设在建筑物旁不适用于所有古建筑,目前市面上民用固定不可伸缩式接闪杆应对不同情况的不可移动文物并不具有较好的普适性。
避雷装置外观设计不适应建筑风格 古建筑避雷装置外表要避免使用光亮的材料,宜使用与建筑本身色调相近的漆料涂抹在接闪器表面,以和古建筑本身风貌相匹配。很多文保单位在这方面关注力度不够,也有部分单位注意到了这一点,如开封山陕甘会馆牌楼两根接地引下线暗敷在抱柱石旁,贴柱敷设的引下线漆上了与牌楼柱相类似的朱砂红漆(图3)。
图3 山陕甘会馆牌楼沿柱敷设的引下线漆成朱红
多数不可移动文物外设的避雷装置尤其是独立接闪杆均外表光亮,与古建筑风格不相称。目前也有防雷施工单位对于此提出了解决方案,较为常见的是仿生树设计,即把接闪杆外观做成树木样式,如景区仿生树避雷针(塔)。但此法不宜用于城市中的古建筑,仿生树避雷针通高介于10~40米,城市中人口密集,建筑众多,采取过高且安装后高度始终固定的仿生树避雷针,占地面积可能会太大,且与周围古建筑、民用建筑、市容市貌不甚契合。
避雷装置监测和预警设计缺失 建设使用古建筑防雷监测和预警设备。文物建筑雷电防护装置监测预警系统已被应用到一些国内文物保护单位,如北京青龙峡长城、颐和园、湖北武当山建筑群等。其工作原理为采用大气电场仪子系统测量环境静电场来对天气进行预报并报警,雷电流记录子系统记录雷电流大小、时间、次数,系统终端接收无线通讯发送的这些信号。该系统采用自动升藏接闪杆系统,并装设地网电阻监测子系统,用于在线监测接地引下线的连接状况。优点在于不伤及不可移动文物的本体,避免了对文物建筑的破坏,能实现相关数据的实时可视化更新,一定程度上可以提前规避雷电对建筑的侵害,功能相对完善,技术具有一定的先进性。但缺点在于造价昂贵,需投入资金上百万元,大多数不可移动文物的保护单位无力承担如此高额的费用。且系统各个子系统硬件设备的安装要求周边环境空旷,光线充足,要避开周边高楼大厦,以上要求很多不可移动文物无法达到,且该系统装置多明设于不可移动文物中,难以与建筑风格相协调,难以做到建筑保护与人身安全保护并重。
根据本次实地调查所见,多数不可移动文物采取的民用避雷装置还不太完善,不能从根本上起到防雷的作用。针对上述问题设计专适用于不可移动文物使用的具有仿古外观设计、档位可调的可升降式独立接闪杆的改进方案是大势所趋,但具体改进方案如何落地实施,还需要进一步探索。
编辑:卢 阳 邓生涛
审核:冯朝晖
复审:崔 波
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