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中國古建筑防雷技術的奧秘

作者:東莞市天安防雷工程有限公司 來源:dgtafl 發(fā)布時間:2016-08-11 瀏覽:3244

自遠古以來,雷擊便一直造成人和動物的傷亡、毀壞了無數(shù)豪華的皇宮、寺塔和民宅。公元762年,一場雷擊引發(fā)的大火,導致西藏拉薩的布達拉宮內1000多間房屋中,絕大多數(shù)被燒毀,僅有曲結竹普和帕巴拉康兩處幸免。
  無獨有偶,明永樂十九年五月初九(公元1421年),閃電擊中了新近完工的北京紫禁城三大殿--奉元殿、華蓋殿、謹身殿。大火在高大的朱紅圓柱上迅速延燒,精致雕琢、彩繪的藻井與撐的斗拱都之一炬。
  建國至今,我國也發(fā)生多起重大古建筑災情。1957年7月15日,北京十三陵之“首陵”長陵受雷擊起火,zel總理知悉后特別指示北京市人民政府組織專家研究解決古建筑防雷問題。1987年8月,北京故宮博物院景陽殿遭雷擊引燃大火,大殿局部被燒毀,還險些引發(fā)整個紫禁城的大火。2004年5月,山西省文物保護單位稷山縣大佛寺大殿被雷擊,受擊點達13處之多,損失慘重……
  中國古建筑多木制  須比西方更防雷
  中國在直擊雷防護技術上到底有何{zy1}之處?西方的建筑史是“一部用石頭寫成的歷史”。也就是說,西方建筑多為“石制”。而中國古代建筑則以“木制”為主。西方的石頭建筑不那么害怕雷擊,雷打掉了石頭的一個邊角,損壞是物理性的。但中國古代建筑上木頭的損壞,就不僅僅是物理損壞,還有可能引發(fā)火災。
    
圖為世界{dy}大教堂圣彼得大教堂,建筑材料以“石制”為主,防雷只需在建筑物附近架設一根鐵杵。
  慈氏塔:我國歷史上現(xiàn)存最久的防雷建筑
  雷火無情,但勞動人民用自己的血汗和智慧,給中國古代建筑防雷史留下了一個個可供后人研究的典范,其中有的或許是刻意為之,有的則是無心之舉。
  江南,湘北,有一泊湖水以天下為懷,以一首“岳陽樓記”為世人傳誦,這就是洞庭湖。慈氏塔正位于洞庭湖邊西南,塔為磚石結構,樓閣式,八角七層,通高39米。塔巍然聳立,雄視洞庭湖,為“巴陵勝狀”之一。
   
坐落于洞庭湖邊的慈氏塔
  傳說,慈氏塔是一個叫慈氏的寡婦投資修建。這個弱小女子,在年輕的丈夫葬身浩渺洞庭之后,便把自己的養(yǎng)老錢,投身在這個浩大工程之中,為的就是鎮(zhèn)住塔下被神仙鎖住的ytnl。而在湖中,還有一個鐵枷,幾條巨鏈,枷、鏈、塔,守護著岳陽這座大城。
  這幾條“巨鏈”正是防雷的關鍵。
  一般來說,古塔的寶頂中央都會有一根鐵杵,寶頂上的裝飾物均依其所構,為固定寶頂,會用幾條鐵鏈沿寶頂上的垂脊延伸到翼角,因為拉力均勻,寶頂不會因大風、地震而晃動。
  作為我國歷史上現(xiàn)存最久的防雷建筑,慈氏塔的特殊之處在于,八條鐵鏈至翼角處尚不終止,而是逶迤垂下直到地面。這樣,雷電打上去,就會順著鐵棍子泄到地上,從而保護了旁邊的建筑。鐵杵起到了避雷針(接閃桿)的作用,而鐵鏈則是引下線并接地。
  山西應縣木塔:“絕緣避雷”可靠不可靠?
  有著“中國古建筑斗拱博物館”之稱的山西應縣木塔,建于遼代清寧二年,即公元1056年,塔高67.31米,是現(xiàn)存世界上{zg}、最古老的純木結構建筑。
    
山西應縣木塔外觀
  近千年來,應縣木塔遭雷擊的文獻記載少之又少。因此,有研究者對此進行實地考察和高壓模擬實驗,提出了“應縣木塔絕緣避雷說”。
  他們認為,應縣木塔的塔身與塔剎,其塔基是高4米的兩層砌石,塔基下及其周圍地面為當年建塔時修建的7米深嚴實夯土(黃土)層。木、磚、土、石和塔基均處于土燥狀態(tài),有極好絕緣性能。地下無低電阻層,因而有“絕緣避雷”的機制。
  然而,2002年9月7日夜的一場雷雨中,木塔遭了雷擊,直至9月15日,木塔管理人員在清掃時,才發(fā)現(xiàn)塔內五層東北角輔柱被雷擊。發(fā)現(xiàn)時輔柱的木質已經(jīng)被撕裂,雷擊碎的木片飛濺開來,將幾米外的泥塑神像擊損。”雷擊調查小組工作成員爬上塔頂勘察,發(fā)現(xiàn)在東北方向的鐵鏈下方,塔頂戧脊炸開了一長度一米出頭的一段豁口,炸裂物向脊的兩側散開。
  此次的事故成因有可能是,雷打在鐵砂上,順著大鐵鏈往外走,但是鐵鏈承受不住這么大的電流,所以跳電了,電流先是炸裂了塔頂戧脊,然后順著木柱子往下走,但木柱也經(jīng)受不住這么大的電流,所以也導致了輔柱撕裂。由此看來,想通過應縣木塔近千年毫發(fā)無損來說明‘絕緣防雷’機制似乎是不大可能了。
  雷火煉金殿:已消逝的自然奇景
  過去,每當雷雨交加時,武當山主峰天柱峰絕頂上的金殿周圍便會雷聲震天,電閃撕地,無數(shù)盆大的火球在金殿周圍來回滾動。雨過天睛后,大殿金光燦爛,像被洗過一樣,這一壯麗的景觀被人們稱為“雷火煉金殿”。
  “雷火煉金殿”是自然界雷電現(xiàn)象的正常反映,也是我國古代人們獨具匠心的結果,一方面有防雷的效果,另一方面又使道教圣地武當山更負盛名。
  此座“金殿”,是在明朝永樂十四年(公元1416年)間,工匠在北京先制成銅片,再將其運送到武當山金頂,像“組裝家具”一樣焊接而成。
  正因為這種建筑工藝,所以,這個大的金屬物與地面是絕緣的,雷打上去之后不能泄地,于是轉變成了熱能,溫度一高,就好像銅重新回爐,金殿就像新的一樣。
  可惜的是,在1987年5月31日,由于金頂?shù)烙^的電話線遭雷擊造成一定損失后,有關部門在金殿底座兩側加裝了兩條扁鋼的引下線,并做了人工接地體,由于雷電流有了泄散入地的通道,這一“雷火煉金殿”的奇觀便不復再現(xiàn)了。
  古代建筑防雷仍面臨難題
  相比西方,我國對于古代建筑的雷電防護一直都非常重視,國家還曾專門出臺《古建筑防雷標準》,成為行業(yè)管理規(guī)范。目前為止,國外還沒有專門的古建筑防雷標準,只在相關標準中有一兩句針對古代建筑的表述,這主要還是跟西方石制的建筑并不大怕打雷有關。
  一方面,中國的建筑比西方的建筑年代更為久遠,有很珍貴的文物價值;另一方面,中國建筑本身的結構本身比較復雜,需要單列標準來說明。
  古代文物不僅要防御雷擊,還要在安裝防雷設施時盡量保護文物原貌,這就給古建筑防雷增加了難度。

  面對變幻莫測的自然災害,以及巧奪天工的防雷技藝,如何讓這些“千年不動產(chǎn)”bzzz,值得更加深入的了解研究。

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