五台山南台普济寺防雷工程设计探讨

论文关键词：五台山南台普济寺,防雷工程,设计探讨

 

　　由于古代建筑多为木结构，火灾的荷载较大，雷电对古建筑的破坏事例不胜枚举。如：1969年9月，河北省承德市避暑山庄外八庙之一的普佑寺，因为没有安装防雷设施，遭雷击后起火，很著名的法轮殿和周围的楼群、配殿94间全部付之一炬；1957年7月6日明十三陵长陵陵恩殿西部的兽头被雷击一半，南木大柱劈裂20厘米，横梁被炸裂，造成人员一死三伤，两天后雷击焚毁了北京中山公园音乐堂，这连续两次雷击事故曾惊动了周恩来总理，他当即指示北京人民政府对北京重要古建筑物采取防雷措施，由此开始了天安门、三大殿、景山万春亭、北海白塔、鼓楼、天坛祈年殿、颐和园排云殿等古建筑物的防雷。因此，高山景区尤其是高山寺庙的防雷工作越来越受到人们的重视。五台山是驰名中外的佛教名山和国际性佛教道场，寺庙作为神圣的佛教场所，遍及山间各处，而今五台山正处在申报世界文化遗产期间，对寺庙的保护更显得十分重要。南台普济寺始建于隋朝，隋文帝诏令修建，明朝成化年间重修，现属县级重点保护寺庙。随着改革开放的不断深入和旅游经济的快速发展，寺庙已成为人员密集、活动频繁的场所。对寺庙采取有效的防雷措施来保护寺庙及人员的安全，显得迫在眉睫，具有重要社会意义。

 

　　1.1 雷暴日数多。五台山年平均雷暴日数为40.5天，最多年份可达60天，是典型的雷击灾害频发地区。

 

　　1.2 时空分布不均匀。时间上，全年均有雷击发生的可能性。其中，6-8月份最为集中，占全年雷暴日数的75%，4-5月份占全年雷暴日数的13％，9-10月占全年雷暴日数的12％，年变化曲线呈“单峰型”。空间上，南边多北边少，山顶多山谷少。而五台山南台普济寺处在山顶多雷区，这也是我们开展防雷工作的重点区域所在。

 

　　1.3 雷电强度大、直击雷危害严重，这也是高山区雷电普遍特征。

 

　　2.1 寺庙建筑的结构特点

　　a) 南台普济寺海拔2474米，建在地势较高的山脊，是周围的最高点，占地约5300平方米，所处地理环境孤立、空旷，容易遭受雷击危害。

　　b) 寺庙在结构上雄伟、挺拔，且都有高耸的屋脊，有利于雷雨云下行先导放电。

　　c) 寺庙屋脊中有铜兽等金属饰物，而这些都没有可靠的接地，增加了建筑物接收闪电的可能性。

　　d) 寺庙主要是木质或砖木结合结构，均为易燃材料，加上寺庙内有大量的经幡、幔帐等易燃物。一但受到雷击，极易引起火灾，且灭火十分困难，易造成人员及财产严重损失。

 

　　2.2 五台山普济寺防雷设计措施探讨

　　普济寺是五台山南台的主要景点，寺内由大雄宝殿、古佛殿、三大士殿、普贤塔，天王殿等重要建筑设施组成。整体建筑于山顶，海拔2474米。由于山体多为风化岩结构，岩石缝隙和低凹处仅有少量地表风化土，土壤电阻率极高，通过打入接地极方法难以实现，而防雷接地又是防雷工作的重点。

　　通过认真地实地勘察，同时考虑不影响寺庙结构风格和整体美观，根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94、《古建筑木结构维护和加固技术规范》GB50165等国家标准，我们对普济寺防雷工程做了如下设计:

 

　　2.2.1 全部建筑安装防雷带

　　a) 接闪器

　　为保护寺庙建筑的可靠防雷，接闪器采用避雷带方式，接闪材料选用∮10毫米镀锌圆钢，采用10M×l0M和12 M×8M的避雷网格带，带高12厘米，支柱间距1米，与传统的防雷带不同的是支柱立在下面的镀锌钢筋网格上，这样做的好处是减小对古建筑的破坏。根据寺庙结构接闪的规律，对易受雷击的部位,如屋脊、挑檐、左右兽头处增设避雷带并增设高出10CM的短支架，间距1M，使得建筑不但可以良好地接受闪电，而且整个庙宇都处于保护范围之内，又不影响建筑物的整体风格。在铺设避雷带时，为了减小雷电流产生的电动力危害，避雷带在拐弯处均采用了圆弧型弯曲并可靠焊接。

　　b) 引下线

　　防雷引下线根数少则雷电流分流就小，每根引下线所承受的雷电流也就越大，易产生雷电反击和雷电的二次效应危害。对于普济寺防雷引下线的设计，我们将引下线设计在寺庙的后墙，引下线采用5毫米乘50毫米的镀锌扁钢，引下线不应少于两根，且均匀、对称，间距不应大于18米，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10欧,以加大雷电流的分流。

　　c) 接地装置

　　根据《建筑物防雷设计规范》GB50057-94要求，寺庙的防雷冲击接地电阻不应大于10欧姆。但普济寺所处之地多为风化岩石，土壤电阻率极高，并且大殿和寮房之间多为人行通道，游客较多。为此，我们对大殿和寮房分别做了接地装置，根据实际情况采用了两种不同方法。

　　⑴ 对于大殿接地装置，我们主要采用“法拉第笼”结构。利用大殿附近有少量土层，制作了人工接地池，加大了接地体接触面积，然后填土夯实，并添加高山用化学降阻剂，从而改善了接地处的土壤电阻率。

　　⑵ 对西窑、西僧舍、正房、客堂、五观堂、东耳殿、西耳殿、东大门、南寮采用传统接地方法。我们在风化的岩石土中多处预埋接地体做接地体，用4×40毫米镀锌扁铁焊连成网络，将多根引下线分多处进行等电位连接，形成环形人工接地。

 

　　2.2.2 增加防侧击雷和雷电过电压波入侵措施

　　南台普济寺所处海拔较高，受侧击雷、旁络闪击的概率较大。我们对原有建筑的屋脊、挑檐等都做了等电位连接，接地引下线尽可能沿寺庙外侧悬崖面敷设，避开人行通道，以保护游客安全。

 

　　2.2.3 防二次雷击措施的考虑

　　南台普济寺现在还没有通电，当通电后很多电器设备如电视、电脑等，各种线路从山下一直延伸到寺庙内时，雷电过电压波就容易沿导线传导进入寺庙，对寺庙里的人员及设备造成很大危害。这就要通过在配电盘入端加装多级电源避雷器，并在电话及有线电视等弱电系统入端加装信号SPD，有效地减轻了过电压波对设备的破坏力。同时，对寺庙的各种线路，做到穿金属管并尽量埋地进入寺内，防止雷电电磁感应在室内设备上产生的静电高压，避免设备的旁络闪击。

 

　　1）上述防雷设计方案充分考虑了古建筑特点，在不影响古建筑原貌的基础上进行了设计，但是也有它的局限性，造成工程量大，人员工费高，且在建筑顶施工易损坏建筑。基于这种考虑，我们进行了第二种方案设想，即在寺院墙外四个角立防雷塔，但被寺院方否决，主要理由是破坏古寺庙的整体建筑风貌。

　　2）五台山风景区6-8月强雷暴频发，而此时游人最集中，极易发生雷击灾害，而大部分寺院均未安装防雷设施，需各级政府及寺院高度重视，按照有关规定把防雷措施落到实处。

　　3）高山景区的防雷技术复杂，施工难度大，要严格按照国家相关规范要求设计和施工，还应注意保持庙宇的风格和美观，防雷措施更要强调全方位综合考虑，更重要的是接地处理要因地制宜、设计合理，本文针对性地设计了一些特别的方案。

 

[1] 关象石.防雷技术标准规范汇编.北京,2001年8月