文物建筑防雷工程勘察设计和施工技术规范试行.docx

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文物建筑防雷工程勘察设计和施工技术规范试行

文物建筑防雷工程勘察设计和施工技术规范（试行）

文物建筑防雷工程勘察设计和施工技术规范（试行）

1总则

1.1为加强对文物建筑防雷工程的质量监督管理，统一文物建筑防雷工程的勘察设计和施工技术管理，防止或减少雷击文物建筑的损失，制定本规范。

1.2本规范适应于核定为文物保护单位和其他具有文物价值的古建筑、石窟寺和石刻、近现代重要史迹及代表性建筑等防雷工程的勘察设计和施工。

1.3文物建筑防雷工程，应以不改变文物原状为原则，以保护文物建筑为目的。

坚持防雷装置与建筑环境保持一致，与建筑风格相协调，建筑保护与人身安全保护并重，做到技术先进、安全可靠、经济合理。

1.4在文物保护工程中，应综合考虑将防雷工程纳入。

在对文物建筑进行维护修缮时，应一并对防雷装置进行维护修缮或增补。

1.5本规范规定了文物建筑防直击雷和雷击电磁脉冲的技术要求，文物建筑的防雷工程应从客观实际出发，选择防直击雷或（和）防雷击电磁脉冲技术措施。

1.6文物建筑防雷工程中使用的防雷装置应符合相关国家标准的要求，并通过国家指定检测机构的型式试验。

1.7文物建筑防雷工程除应符合本规范外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范。

然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。

GB/T18802.12-2006/IEC61643-12.2002低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：

选择和使用导则

GB/T21714.1-2008/IEC62305-3：

2006雷电防护第3部分：

建筑物的物理损坏和生命危险

GB50057建筑物防雷设计规范

GB50165-1992古建筑木结构维修与加固技术规范

CJJ39-1991古建筑修建工程质量检验评定标准（北方地区）

CJJ70-1996古建筑修建工程质量检验评定标准（南方地区）

QX/T10.3-2007电涌保护器第3部分：

在电子系统信号网络中的选择和使用导则

3术语和定义

下列术语和定义适用于本规范。

3.1文物建筑heritagebuildings

各级文物保护单位中的古建筑或虽未明确作为文物保护单位但具有文物价值的古建筑。

其中包括确定为文物保护单位的古墓葬、石窟寺和石刻、近现代重要史迹及代表性建筑。

3.2古建筑oldbuildings

古代遗存的或经文物主管部门批准的按古代传统规则做法复建的建筑物。

3.3单体建筑singlebuildings

独立的单个建筑或多个有关联的单个建筑中的某一建筑物。

3.4群体建筑buildingscomplex

由多个有关联的单体建筑组成的一群（或一组）建筑。

3.5庑殿式古建筑historicalbuildingswithhiproof

屋顶形制为四面五脊，有单檐或重檐的古建筑，为古建筑殿堂之最高级别。

又称为四合舍、四阿式或五脊殿。

3.6歇山式古建筑historicalbuildingswithhipandgableroof屋顶有一条正脊、四条垂脊和四条戗脊共九脊的古建筑，是悬山式和庑殿式相结合的屋顶形制，有单檐或重檐，多用于重要使用功能的建筑物和王公贵族的府第。

又称为九脊顶殿。

3.7悬山式古建筑historicalbuildingswithoverhangingroofatthegablesides

屋顶前后两坡呈人字或金字形，边间檩条挑出山墙的古建筑，屋顶由一条正脊和四条垂脊组成，正脊常饰以花卉走兽。

又称为挑山式。

3.8硬山式古建筑historicalbuildingswithoutoverhangingroofatthegablesides

屋顶前后两坡与房屋山墙做平的古建筑，屋顶由一条正脊和四条垂脊组成。

3.9卷棚式古建筑historicalbuildingswithouttopridge

屋顶做圆弧形不做脊，一般用筒瓦铺顶的古建筑。

可分为悬山卷棚、硬山卷棚。

又称为元宝顶或回顶。

3.10攒角式古建筑historicalbuildingswithalltheridgesintersectingonepoint

几道垂脊交合于顶部的古建筑，上做宝顶。

可分为三角攒顶，四角攒顶、多角攒顶、圆攒顶、盔顶以及将攒顶切去一截而成的盝顶，多用于亭、阁、坛。

又称为尖顶。

3.11重檐double-eaved

古建筑为多层，按建筑层数可分为副檐、重檐、三层檐等。

多用于庑殿、歇山式古建筑和亭、塔。

又称为双滴水、三滴水等。

3.12正脊topridge

屋顶上前后两坡屋面相交处的屋脊。

3.13垂脊verticalridges

庑殿顶自正脊两端至四周的屋脊和歇山、挑山、硬山顶自正脊两端沿前后坡向下的屋脊以及多角攒角顶、盔顶和盝顶自宝顶向下的屋脊。

3.14戗脊gableridges

歇山顶四角筑于角梁之上与垂脊相交的屋脊。

又称岔脊。

3.15博脊ridgesatthebottomofgableboards

歇山顶两侧屋面上部贴于山花板外或进入博风板内侧的屋脊和重檐建筑的下檐上部贴于上檐额坊下的屋脊。

重檐建筑的博脊和盝顶上围为一圈的脊又称围脊。

3.16角脊cornerridges

翼角部位上的脊。

3.17宝顶roofpommel

攒尖式屋顶中央的尖（圆）顶。

多用于塔、坛、亭。

3.18吻兽ridgeanimal

置于屋顶脊上或翼角上的由砖雕、石雕或琉璃件构成神兽、仙人、花卉、走兽状的装饰物，有时起到瓦筒钉帽的作用。

又称为鸱尾。

3.19鸱广带withchi-Canton

固定吻兽的金属板和金属链条。

3.20翼角upturnedroof-corner

庑殿式、歇山式、攒角式建筑物顶屋檐的外转角部分。

又称为转角或戗角。

翼角端部利用檐椽和飞椽外端逐渐向上升高的做法称为翼角起翘。

3.21檐椽eaverafter

木构架中最外侧一步架上的椽，一般常向外伸挑，构成挑椽。

3.22飞檐flyingrafter

置于檐椽外端之上，使屋檐继续向外伸挑的方木椽。

3.23山墙gablewall

建筑物两端沿进深方向砌筑的墙。

3.24檐墙eavewall

建筑物前后屋檐下随檐柱砌筑的墙。

3.25通面阔overalllengthofbaysatlongsides

建筑物横向即平行于桁檩方向相邻两檐柱中心线间的距离称为面阔。

各间面阔的总和称为通面阔。

3.26通进深overalllengthofbaysatshortsides

建筑物纵向即平行于梁架方向相邻两柱中心线间的距离称为进深。

各间进深的总和，即前后檐柱中心线间的距离总和称为通进深。

3.27步架horizontalandverticallengthintimberframework木构架中相邻两檩中心线的水平距离。

3.28防雷装置lightningproteltionsystem（LPS）

一个完整的系统，它用于减少由于雷电闪击在建筑物上造成的物理损害，它由外部防雷装置和内部防雷装置组成。

在特定情况下可仅由外部防雷装置或内部防雷装置组成。

3.29外部防雷装置externallightningproteltionsystem

由接闪器、引下线和接地装置组成的部分LPS，主要用于直击雷的防护。

3.30内部防雷装置internallightningproteltionsystem

除外部防雷装置外，所有其他的防雷装置，如防雷等电位连接、间隔距离等，主要用于防止或减小雷电流在需要防护空间内产生的电磁效应。

3.31雷击电磁脉冲lightningelectromagneticimpulse（LEMP）

雷电流的电磁效应，它包括传导的雷电流和辐射脉冲电磁场效应。

可能对低压电气系统和电子系统造成损害，也可能造成电气火灾。

3.32接闪器air-terminationsystem

用于拦截雷电闪击的接闪杆（避雷针）、接闪导线（避雷带、线、网）以及金属屋面和金属构件等组成的这部分外部防雷装置。

3.33引下线down-conductorsystem

用于将雷电流从接闪器传导到接地装置的这部分外部防雷装置。

3.34接地装置earth-terminationsystem

接地体和接地线的总合，用于传导雷电流并将其流散入大地的这部分外部防雷装置。

3.35防雷等电位连接lightninequipotentialbonding（EB）

将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器等电位连接到防雷装置以减小雷电流引发的电位差。

3.36电涌保护器surgeprotectivedevice（SPD）

目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件，它至少含有一个非线性元件。

4基本规定

4.1文物保护原则

文物建筑防雷工程勘察设计和施工，必须遵守不改变文物原状的文物保护原则。

原状系指文物建筑单体或群体中一切有历史意义的遗存状况。

新增的防雷装置应安装牢固、设计寿命长并尽量做到与原貌协调一致。

如必须在建筑体上安装固定防雷装置，必须尽量减少对建筑本体的扰动。

4.2文物建筑防雷分类

文物建筑防雷应根据其文物价值、雷击的可能性及可能造成的后果分为以下三类：

第一类防雷文物建筑：

属于全国重点文物保护单位的文物建筑及属于省、自治区和直辖市级重点文物保护单位的文物建筑，且根据GB50057中“建筑物年预计雷击次数”的计算方法，预计雷击次数等于或大于0.05次/a，应划为第一类防雷文物建筑。

第二类防雷文物建筑：

属于省、自治区和直辖市级重点文物保护单位的文物建筑及市县级（包括市县级）以下级别的文物保护单位的文物建筑，且根据GB50057中“建筑物年预计雷击次数”的计算方法，预计雷击次数大于或等于0.01次/a且小于0.05次/a，应划为第二类防雷文物建筑。

第三类防雷文物建筑：

市县级（包括市县级）及以下级别的文物保护单位的文物建筑和其它文物建筑。

群体文物建筑中如防雷类别不同时，应以其中最高一级的文物建筑防雷类别进行防雷设计。

4.3防直击雷和雷击电磁脉冲

文物建筑防雷主要是防直击雷造成的损害，应安装外部防雷装置（接闪器、引下线和接地装置）来拦截雷闪，并通过引下线将雷电流散流入大地。

当文物建筑内安装有低压电气系统和（或）电子系统时，文物建筑内有大型金属构件或存有体积较大的金属物体时，尚应防雷击电磁脉冲（LEMP）。

应采取等电位连接措施和在低压电气系统及电子系统中安装电涌保护器（SPD）等。

4.4人身安全的防范

为保护游人或文物建筑管理人员的人身安全，防雷装置的设计和安装中要注意对跨步电压、接触电压和闪络电压的防护。

4.5现场勘察

在对文物建筑进行防雷设计前，应对文物建筑所在的地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律进行调研，特别是要了解文物建筑本身和邻近区域内雷击灾害的史料。

应认真查阅文物建筑的史料，充分了解文物建筑的结构、材质和维护记录，应绘制出工程主体文物建筑的正面和侧面实测图（现状图），并辅以照片记录。

要调查文物建筑内金属构件和较大金属物体的情况，以及进入文物建筑内的低压电气系统和电子系统的组成。

在完成上述勘察任务后，应形成勘察报告书。

勘察报告内容参见本规范附录A

4.6防雷设计原则

第一类防雷文物建筑的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057中对第二类防雷建筑的要求；第二类防雷文物建筑的防雷设计应符合GB50057中对第三类防雷文物建筑的要求；第三类防雷文物建筑的防雷设计应符合本规范中的有关条目。

防雷设计应有如下内容：

—概述；

—勘察报告书；

—设计依据；

—具体设计内容；

—施工及管理；

—工程概祘；

—文物保护措施。

第二、三类防雷文物建筑的防雷工程，可直接进行工程施工设计。

5接闪器的设计和安装施工

5.1接闪器种类

5.1.1独立接闪杆（避雷针）

5.1.2架空接闪导线（避雷线）

5.1.3直接装设在建筑物上的接闪杆、接闪导线（避雷针、避雷带或避开雷网）

5.1.4上述三种方法可单独或组合采用。

在安全可靠的前提下，应优先采用对文物建筑影响最小的方法。

5.2接闪器的材料要求

接闪器的材料必须采用金属材料，宜优先使用铜质材料。

各种金属材料的最小截面要求见表1。

表1接闪线（带）、接闪杆和引下线的材料、结构和最小截面

注：

1热浸或电镀锡的镀层最小厚度为1μm。

2镀锌层宜光滑连贯、无焊剂斑点，镀锌层最小厚度为50μm。

3仅应用于接闪杆。

当应用于机械应力（如风荷载）没达到临界值之处，可采用直径10mm、最长1m的接闪杆，并增加固定。

4仅应用于入地之处。

5铬≥16%，镍≥

8%，碳≤0.07%。

6对埋于混凝土中以及与可燃材料直接接触的不锈钢，其最小尺寸宜增大至直径10mm的78mm2（单根圆钢）和最小厚度3mm的75mm2（单根扁钢）。

7在机械强度没有重要要求之处，50mm2（直径8mm）可减为28mm2（直径6mm）。

在这种情况下，应考虑减小固定支架间的间距。

8当温升和机械受力是重点考虑之处，这些尺寸可加大至60mm2（单根扁形导体）和78mm2（单根圆形导体）。

9避免在单位能量10MJ/Ω下熔化的最小截面是铜16mm2、铝25mm2、钢50mm2、不锈钢50mm2。

10厚度、宽度和直径的误差为±10%。

5.3接闪器的布置

接闪器的布置应符合表2的规定

表2接闪器布置

布置接闪器时，应充分结合文物建筑的型类和屋顶形制。

对高度相对较低的文物建筑，如城墙、桥、经幢、墓塔（塔群）、低矮的群体文物建筑、密集组群可采用独立接闪杆的形式。

当文物建筑因为复杂的花脊或因年久而造成正脊或垂脊塌陷，无法安装接闪导线时，宜在文物建筑周边设立独立接闪杆，但不应对古建景观造成明显的破坏。

对于殿堂、城楼、庙宇、土楼、塔、牌楼（坊）、民居、墙（壁）、廊、垂花门等文物建筑一般应采用接闪导线（避雷带、避雷网）的形式，也可在其顶部采用接闪杆（避雷针）与接闪导线结合的形式。

当接闪杆与被保护文物建筑距离较远又不宜架设过高时，可使用带有提前放电功能的接闪器（ESE），以达到不增加接闪杆高度而扩大保护范围的目的，其保护范围的计算依据可参照有关标准。

对陵墓、石窟等特殊文物建筑应因地制宜的安装接闪器，如在石窟顶部或附近的山体上安装独立接闪杆。

对教堂等文物建筑宜采用塔尖上安装接闪杆，教堂的屋面安装接闪导线（避雷带、网）相结合的形式。

接闪杆的高度应按表2规定的滚球半径要求按滚球法计算，以使被保护的建筑物在其保护范围之内。

5.4接闪器的安装

5.4.1接闪导线

接闪导线（避雷带、避雷网）应安装在庑殿式、悬山式、硬山式、攒角式屋顶的正脊、垂脊、盝顶、围脊和戗脊上。

屋顶面积较大、防雷类别较高的文物建筑，尚应在屋檐和屋面瓦上敷设接闪导线，以形成网格尺寸不小于表2要求的接闪网。

当接闪网在屋面敷设时应靠近檩条上方，以减轻屋面的负重。

接闪网格尺寸宜为步架的整倍数。

5.4.2接闪杆

接闪杆分为独立接闪杆和安装在文物建筑上接闪杆两种。

独立接闪杆的安装方法可参见本规范附录B中的做法。

安在文物建筑上的接闪杆可安装在庑殿式、歇山式、悬山式、硬山式屋顶的正脊两端，也可安装在上述文物建筑及卷棚式文物建筑的两侧山墙上。

攒角式文物建筑上的接闪杆可利用金属材料制成的宝顶，如塔顶的铁刹、坛顶的金属球或包覆石、木球体的金属外皮，这些金属材料的最

小截面积不应小于表1中的要求，钢板、钛板和铜板的厚度不应小于0.5mm。

具体安装方法参见本规范附录B。

5.4.3固定支架

接闪导线的固定支架高度应距瓦面100mm～150mm，支架宜采用固定卡式支架方式，不锈钢宜涂保护漆随屋面颜色，具体做法见本规范附录B。

第一类防雷文物建筑，固定支架应采用拉丝不锈钢卡式固定件。

禁止在支架与瓦件之间采用固定螺丝联结。

固定支架应能承受49N（5kgf）的垂直拉力。

固定支架的最小间距要求见表3

表3明敷接闪导体和引下线固定支架的最小间距要求

5.4.4吻兽、翼角、重檐的保护

在正脊安装接闪杆进行直击雷防护时，正脊上的吻兽、屋檐处的翼角和飞檐均应在接闪杆的保护范围内。

使用接闪导线（带、网）保护时，接闪导线应平正顺直或弯曲随形的在正脊和（或）垂脊及戗脊处的吻兽上方敷设，并用固定支架固定；在翼角起翘处，接闪导线应弯成一角度小于900的弧线将翼角包覆。

有重檐的庑殿、坛、塔、亭，第一类防雷文物建筑重檐高度为45m或以上和第二类防雷文物建筑高度为60m或以上时，应在重檐檐口安装呈闭合状的接闪导线。

歇山式文物建筑的围脊上应按上述要求做成闭合状的接闪导线。

在第一类防雷文物建筑的每一层重檐檐口上应装设接闪导线。

5.4.5焊接要求

接闪带（网）的连接宜使用焊接连接，扁钢与扁钢的搭接长度应为扁钢宽度的2倍，且不小于三面施焊；圆钢与圆钢搭接长度应为圆钢直径的6倍，且不小于双面施焊；圆钢与扁钢的搭接长度应为圆钢直径的6

倍，且不小于双面施焊。

铜材与铜材或铜材与钢材连接工艺应采用放热焊接，并应做到：

焊接的导体必须完全包在接头中，要保证连接部分的金属完全熔化、连接牢固，接头应平滑且无贯穿性气孔。

6引下线的设计和安装施工

6.1引下线的材料要求

引下线的材料必须采用金属材料，宜优先使用铜材。

第一类防雷文物建筑的引下线应使用铜绞线，方便弯曲和有利于泄散雷电流。

各种金属材料引下线的最小截面要求见表1。

6.2引下线的布置

文物建筑防雷引下线宜采用明敷、明敷与暗敷结合的形式敷设，优先采用明敷形式。

暗敷的部位必须有利检修和安全。

引下线平均间距不应大于表4中的要求。

表4各类防雷文物建筑引下线间距最小要求

布置引下线时，应从文物建筑上接闪器下端焊接牢固后沿山墙、后檐墙、墙角或塔身、檐柱顺直引下。

在游人较多的建筑物正面应尽量避免明敷。

当文物建筑通面阔长度大于引下线规定的间距时，可仅在正面墙角各敷一根引下线，同时可增加山墙、后檐墙及墙角引下线的根数，以满足平均间距的要求。

6.3引下线的安装

6.3.1固定支架

引下线的固定支架要求同本规范5.3.3中的要求。

如需固定在砖体墙上，应将固定金属扁体选择缝隙处。

如在柱体上固定应采用卡箍式。

引下线固定支架不应直接钉入瓦件、砖件、石件和木构件上。

6.3.2防接触电压和闪络电压

明敷引下线在人员可能停留或经过的区域敷设时，应采用如下措施之一防止接触电压和（或）闪络电压对人体造成的伤害：

—外露引下线采用高2.7m的能耐受100kV冲击电压（1.2/50μs波形）的绝缘层隔离，如使用不小于3mm厚的交联聚乙烯层。

—使用护拦和（或）警告牌，使人不得靠近或进入危险区域，护拦与引下线水平距离不应小于3m。

6.3.3焊接和卡接要求

引下线焊接要求同本规范5.3.5中的要求。

引下线沿廊柱引下时不应使用钉入柱内的固定支架，而应采用抱箍进行固定。

在易受机械损伤之处，地面上1.7m至地面下

0.3m的一段接地引下线应采用镀锌角铁、改性塑料管或橡胶等保护，并在每一根引下线上距地面不低于0.3m处设断接卡连接。

6.4雷击计数器

为监测和记录雷击状况，宜在一根主要引下线上安装雷击计数器

7接地装置的设计和安装施工

7.1接地装置的材料要求

7.1.1人工接地极必须采用金属材料。

各种金属材料的结构和最小尺寸要求见表5。

表5接地体的材料、结构和最小尺寸

注：

1镀锌层应光滑连贯、无焊剂斑点，镀锌层最小厚度圆钢为50μm，扁钢为70μm。

2热镀锌之前螺纹应先加工好。

3也可采用镀锡。

4铜应与钢结合良好。

5当完全埋在混凝土中时才允许采用。

6铬≥16%，镍≥5%，钼≥2%，碳≤0.08%。

7.1.2在土壤电阻率较大的地区，宜使用金属体的电解离子接地棒，以降低接地体的接地电阻值。

7.2接地装置的布置

7.2.1文物建筑的防雷接地可采用A型或B型地。

宜优先采用A型地，对文物建筑基础影响较小。

A型接地：

与引下线连接的单独的人工水平接地体和（或）人工垂直接地体，即在每根引下线终端的接地。

要求如下：

—每一接地体的接地极宜不小于两根，可采取在土壤中接地线端头（不应小于0.6m深处）焊接左右两根水平接地极，或两根垂直接地极或水平接地极、垂直接地极各一根。

—接地极的冲击接地电阻值：

第一类防雷文物建筑不宜大于10Ω，第二、三类防雷文物建筑不宜大于30Ω。

—当由于土壤电阻率较高等原因无法实现冲击接地电阻的要求时，可通过加长接地极总长度的方法来解决：

对第一类防雷文物建筑，当土壤电阻率ρ不大于800Ω.m时，接地极的总长度应大于5m；在土壤电阻率ρ大于800Ω.m，小于3000Ω.m时，接地极的总长度应大于（ρ—550）/50的长度要求。

对第二、三类防雷文物建筑，当土壤电阻率ρ小于3000Ω.m时，接地极的总长度应大于5m。

此时，防雷接地的冲击接地电阻值可不计及。

B型接地：

围绕着文物建筑外墙或基础1m内的环形闭合接地，要求如下：

—B型地应埋设在地面0.6m以下，可采用人工水平接地极或人工水平与垂直接地结合的方式：

—接地极的冲击接地电阻值：

第一类防雷文物建筑不宜大于10Ω，第二、三类防雷文物建筑不宜大于30Ω。

—当由于在土壤电阻率较高等原因无法实现冲击接地电阻值的要求时，可通过加大B型地的等效半径的方法来解决。

对第一类防雷文物建筑，当土壤电阻率

ρ不大于800Ω.m时，B型地所包围的面积应大于79m2；在土壤电阻率ρ大于800Ω.m、小于3000Ω.m时，B型地所包围的面积的等效半径R应大于（ρ—550）/50。

对第二、三类防雷文物建筑，土壤电阻率小于3000Ω.m时，B型地所包围的面积应大于79m2。

此时，防雷接地的冲击接地电阻值可不计及。

7.2.2人工钢质垂直接地极的长度宜为2.5m，其间距以及水平人工接地极之间的距离宜为5m，当受地方限制时可适当减小。

7.2.3降低接地电阻的方法有：

—将垂直接地体深埋到低电阻率的土壤中；

—换土；

—使用降阻剂。

7.3防跨步电压

为防止跨步电压对游人和文物建筑管理人员造成的伤害，应采用以下一种或多种方法防跨步电压：

—接地体尽量设置在人不可能停留或经过的区域；

—在接地体3m范围内铺设125px厚的沥青层或375px厚的砾石层，使地面电阻率大于5KΩ.M。

防护层不应影响古建基础和地面恢复。

—使用护栏和（或）警告牌使人进入接地体3m范围内地面的可能性减少到最低程度。

7.4焊接要求

各接地极之间的焊接和接地极与引下接地线的焊接要求同本规范5.3.5中的要求。

接地极宜采用放热焊接（ExothermicWeld,又称热熔焊接工艺）。

当采用通常的焊接方法时，应在焊