紫禁城古建筑群始建于明永乐十八年（1420年），是世界上现存规模最大、保存最完整的木结构古代宫殿建筑群，代表着我国明清官式木构古建筑的最高标准，是我国古代宫殿建筑的精粹。为了全面保护故宫古建筑群安全，提升文化遗产保护水平，故宫博物院提出建设“平安故宫”工程，防雷保护就是其中一项重要内容。
故宫古建筑雷击风险分析
故宫自建成之时，就伴随着雷击起火、损毁建筑群的事故，存在较大的雷击风险。白丽娟详细查阅了故宫雷击历史事件[1]，统计结果详见表1。故宫遭受如此频繁的雷击事故，分析原因主要有以下几点。
表1 故宫雷击和火灾统计表
(1）自然气候特征。北京为典型温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。全年降水的百分之八十集中在六、七、八三个月。根据气象局统计资料，全年雷暴日36.3天，属于中雷区。由表1可以看出，故宫雷电灾害多发生在六月至八月，占雷击火灾的80%。
(2）地理环境特征。故宫周围有五十米宽的护城河，还有四条古河道与护城河相通，使得故宫古建筑基础处于潮湿的环境中，大地的电阻率相对较低，故宫院内有高大的古树，加大了遭受雷击可能性。
(3）古建筑的结构特征。为了体现皇家建筑的威严雄伟，故宫古建筑大多具有优美的特征，比如高耸的屋脊、翘角的飞檐、攒尖的宝顶，但这些突出的部位为云层放电创造了条件。从表1统计发现，历史上雷电击中屋脊吻兽引发灾害较多，有明确记录的共有十四次，其次为雷击屋顶瓦面、门窗等情况。
(4）古建筑使用功能变化。故宫在明清时期是皇家宫殿，主要功能为皇家休息办公礼仪之用途。1925年故宫成为博物院后，使用功能发生变化，一部分古建筑成为展览区，必然引入安防、消防报警系统，同时也增加了照明、空调等设备以及计算机网络系统，这些新增加的线路设备会给古建筑带来了更多的雷电入侵通道。若有雷电发生，沿电源线路引入的雷电过电压会冲击这些设备系统，造成损坏甚至引发火灾。1992年8月，玄穹宝殿院内架空电话线被雷击穿，并引入室内，电话机被烧毁。
防雷保护现状及存在的问题
从以上分析可知，故宫具有较大的雷击风险。故宫的防雷保护可以追溯到两个时期。
明清时期防雷保护
早在故宫建造之时，古人就考虑到了雷电防护措施。但限于对雷电的认识，采用“辟邪”的防雷措施，例如多数古建筑在屋顶正脊中心脊瓦下埋入“宝匣”，里面放入“镇物”，一般为“五金”、“五谷”、“五色”、“药味”，以期达到防雷击目的。另外就是采用“雷公柱”，下部为“太平梁”，寓意佑护建筑不会遭受雷击。但是现代雷电防护观点认为这些方法并不能起到防雷效果，反而会引雷。1984年承乾宫被雷击，就是因为正脊内的金属宝盒导致，1987年景阳宫的雷公柱遭受雷电袭击，继而引发火灾，造成了文化遗产的损失。
新中国成立后的防雷保护
1955年8月8日因午门雁翅楼东北、东南角亭遭雷击，故宫防雷保护正式提上日程。当时主要措施是在屋脊两端吻兽上安装单支避雷针；对于面阔较大、避雷针保护范围不能保护正脊和垂脊时，增加吻兽间避雷带；将垂脊兽角和仙人头改为金属制造，作为接闪器使用。当时引下线采用裸铜线和镀锌圆钢，接地装置采用镀锌钢管。大约历经故宫古建管理人员十多年努力，共计为四十四座较高建筑物安装了避雷针。
1984年颁布了《建筑防雷设计规范》，此前已安装的避雷装置不能完全符合规范要求。在当时的技术条件下，采用高效避雷针来保护古建筑群的防雷安全。先后在奉先殿、皇极殿以及东西六宫安装高效避雷针（图1），历史检验，这种防雷保护方式是可靠的。
图1 奉先殿高效避雷针
现阶段存在的问题
进入新世纪，随着气象法等相关法律、法规的不断完善，以及防雷技术的发展和防雷规范的更新，故宫防雷得到了较大改善，但仍存在一些问题，具体表现在以下几方面：
(1）部分古建筑没有直击雷防护装置。由于历史原因，上世纪设置避雷针主要优先考虑重要的、高大的古建筑，较低的、库房区的古建筑并未安装避雷针（图2和图3）。
图2 武英门未安装避雷针
图3 寿安宫一进院西配殿未安装避雷针
(2）部分古建筑虽已有防雷设施，但不符合新规范要求。如防雷引下线数量不符合规范要求，引下线保护套老化松动，接地装置位置不适宜等（图4）。
图4 协和门北庑房后檐接地保护套老化
(3）有些古建筑避雷带倒伏或避雷带断开（图5）。
图5 寿安宫后檐避雷带倒伏
(4）古建筑内部防雷有待加强，如较多的配电箱（柜）未安装适配的电源电涌保护器，空调室外机、控制机柜等未接地或接地不良等（图6）。
图6 空调室外机未接地
注释和参考文献：略
作者：曹晓丽，孙静
文章来源：古建园林技术，2021年06年
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