
布達(dá)拉宮如何防雷電?用屋頂承受直擊雷的危害
每年的七八月是我國雷電高發(fā)季節(jié),具有上百甚至上千年歷史的古建筑,一旦遭遇雷擊,損失不可估量。坐落在世界屋脊的布達(dá)拉宮,處于雷電災(zāi)害高發(fā)區(qū),由當(dāng)?shù)厝嗣衩鞒龅那擅畹姆览纂娂夹g(shù),成為這座宏偉建筑能夠在災(zāi)害面前屹立千載的一項重要保證。
用屋頂承受直擊雷的危害
與巍峨的紅山融為一體的布達(dá)拉宮,海拔3756米,相對高度117米,最高處金頂?shù)暮0胃歉哌_(dá)3770余米,是拉薩的制高點。這座宏偉的建筑群東西綿延360米,南北寬約300米,殿宇樓閣近1000間,面積達(dá)12萬平方米。如此高度、如此體量的木石結(jié)構(gòu)建筑群,能夠在拉薩這個雷電災(zāi)害頻發(fā)的地區(qū)巋然屹立,它到底有什么奇技妙招呢?
其實,歷史上的布達(dá)拉宮也曾發(fā)生過雷電襲擊事故。史料記載:“布達(dá)拉宮始建于6世紀(jì)末,8世紀(jì)曾遭受雷擊……”據(jù)西藏自治區(qū)防雷辦主任、高級工程師桑旦分析,那次發(fā)生的雷電應(yīng)該為直擊雷,在當(dāng)時的條件下,還沒有太多的現(xiàn)代設(shè)備(比如電子產(chǎn)品、金屬構(gòu)件等)應(yīng)用到布達(dá)拉宮,因而不可能產(chǎn)生感應(yīng)雷(感應(yīng)雷產(chǎn)生的感應(yīng)電壓往往會造成建筑物內(nèi)的導(dǎo)線、接地不良的金屬物導(dǎo)體和大型的金屬設(shè)備放電而引起電火花)的危害。當(dāng)時的直擊雷引起了火災(zāi),布達(dá)拉宮損毀嚴(yán)重。
在抵御雷電災(zāi)害的過程中,當(dāng)?shù)厝嗣穹e累了一些雷電相關(guān)知識。桑旦在這方面的研究上傾注了很大心血。他說,在西藏,將直擊雷叫做“陀給”,而“陀給”和“陀嘎(屋頂)”的語音非常接近,意思就是用屋頂來承受直擊雷的危害,這在現(xiàn)代被稱為絕緣防雷。藏語將側(cè)擊雷叫做“瓊”。另外,他們對于產(chǎn)生雷電的正負(fù)電荷也有一定的認(rèn)識,有諺語說“父在天上接正電,母在地下接負(fù)電”。這說明在很早以前,西藏人民對雷電災(zāi)害就形成了很多感性的認(rèn)識,并通過諺語的方式進(jìn)行傳播。
據(jù)介紹,在西藏比較大的寺廟前,一般都有兩根非常高的旗桿,最初是用來防雷的,而且有比較規(guī)范的接地線和地線網(wǎng),相當(dāng)于兩根高聳入云的避雷針,直接將雷電阻隔在寺廟之外,只是到了后來,兩根旗桿才演變?yōu)榧兇獾淖诮滔笳?,很多接地設(shè)施也被破壞,或因為不被重視而未能得到很好的維護(hù),其避雷效果便無法發(fā)揮了。
金頂?shù)奶厥夥览资侄?BR> 1645年,五世達(dá)賴執(zhí)掌西藏政教權(quán)柄后,開始重新修建布達(dá)拉宮。五世達(dá)賴圓寂后,由攝政第悉·桑結(jié)嘉措繼續(xù)修建布達(dá)拉宮,并于1693年完工。此次重修之后的近300年時間里,布達(dá)拉宮沒有再遭受過大的雷電災(zāi)害的侵襲。難道五世達(dá)賴在重修布達(dá)拉宮的時候已經(jīng)考慮到對雷電災(zāi)害的防御?在沒有現(xiàn)代防雷理論的指導(dǎo)和防雷儀器檢測的情況下,大量的銅、金等金屬建筑材料,如何阻隔雷擊呢?
桑旦說,五世達(dá)賴重建布達(dá)拉宮時,實際上采取了很多防雷措施。位于紅宮的主要靈塔金頂就相當(dāng)于現(xiàn)代的避雷針。
金頂高高在上,而且是用銅、金等導(dǎo)電性能良好的金屬制成。在金頂下面,有很多金屬吊飾相互連接,外表來看,人們通常會認(rèn)為是起裝飾作用的構(gòu)件,實際上,它充當(dāng)了避雷線的作用。屋檐底下,還有很多銅制管道,這些管道有兩種作用,一是將屋頂?shù)姆e水排到地下,二是與金頂相連接,將雷電引入地下。下雨時,雨水流到地面,水本身具有導(dǎo)電的功能,雷電會從金頂傳輸?shù)姐~管,再傳輸?shù)降孛?,由此避免了雷電對建筑物的損壞。
除此之外,布達(dá)拉宮的邊瑪墻是用邊瑪草和阿貢土混合制成,其厚度一般達(dá)90厘米,有些地方甚至達(dá)到1米,如此厚的墻,一方面能夠抵御寒冷,另一方面,失去水分后,也能起到絕緣雷電的作用,在很大程度上能夠抵御側(cè)擊雷。據(jù)研究,西藏的側(cè)擊雷比內(nèi)地更多,但只要有承受的載體,其通流量往往比較小,上述這些措施便有效地避免了側(cè)擊雷的危害。
另外,在邊瑪墻上,有連排的彩幡金屬,它們之間相互連接,相當(dāng)于現(xiàn)代防雷中的避雷帶。邊瑪墻的墻身上,還裝飾有很多吉祥銅飾,這些銅飾對側(cè)擊雷也會起到一定的防御作用。
通過這些措施,布達(dá)拉宮基本形成了點、線、帶相結(jié)合的防御雷電災(zāi)害體系,這種體系在300年前就被精心設(shè)計并付諸實踐,充分體現(xiàn)了西藏人民的聰明才智,其中許多做法對現(xiàn)代防雷技術(shù)有非常重要的借鑒意義。
“白宮”緣何兩次遭雷擊
五世達(dá)賴重修布達(dá)拉宮后,防雷措施雖然有力,但后來因為維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?,上世紀(jì)80年代和本世紀(jì)初,布達(dá)拉宮再次遭受雷擊。
據(jù)布達(dá)拉宮管理處處長強(qiáng)巴格桑介紹,1984年,布達(dá)拉宮白宮遭受雷擊,墻體和消防管道部分受損。2001年,布達(dá)拉宮白宮再次遭受雷擊,消防管道受損,電話線、電線被燒斷,3個監(jiān)控顯示器燒壞。兩次雷擊都發(fā)生在白宮,而比白宮高出10米、金頂林立的紅宮卻安然無恙,這是什么原因呢?
強(qiáng)巴格桑說,上世紀(jì)六七十年代間,位于白宮頂部的金幢遭受破壞,在每個金幢的里面都有一尊消雷銅佛,重新修建時,銅佛雖然得到了安置,但沒有按照原來的設(shè)計嚴(yán)格操作,從而導(dǎo)致了雷電災(zāi)害的發(fā)生。
防雷工程師貢嘎也分析道,白宮上的消雷銅佛沒有起到消雷作用,可能是在重新安置消雷銅佛的時候,未能將佛身與金屬導(dǎo)線連接在一起,所以達(dá)不到防御雷電災(zāi)害的目的。金幢、消雷佛像、銅線,這三者應(yīng)該連接在一起,才能將雷電順利地引入地下。
桑旦分析,這兩次雷擊均屬于側(cè)擊雷,同時,由于電線、電話線、監(jiān)控裝置等現(xiàn)代電子設(shè)備的安裝,也不排除部分感應(yīng)雷的可能。
傳統(tǒng)與現(xiàn)代相結(jié)合
新的時代環(huán)境下,布達(dá)拉宮的雷電防范,也面臨著新的挑戰(zhàn)。西藏三大重點文物維修工程之一的布達(dá)拉宮維修工程副指揮長丁長征認(rèn)為,西藏當(dāng)?shù)氐姆览准夹g(shù)有其獨特之處,有上千年的歷史?!霸诓歼_(dá)拉宮安裝現(xiàn)代防雷設(shè)施一定要謹(jǐn)慎,要經(jīng)過多次論證,不應(yīng)輕易地按現(xiàn)代防雷技術(shù)進(jìn)行安裝,弄不好防雷裝置會成為引雷裝置?!?另外,如果安裝避雷針,既不能影響美觀,又要起到安全的防雷效果。
在談到布達(dá)拉宮今后的防雷措施時,桑旦也認(rèn)為,這項工作面臨很多困難和挑戰(zhàn),目前我國所制定的防雷規(guī)范在平原地區(qū)比較適用,但是在西藏,這套規(guī)范可能有一定的局限性。
對于今后的防雷工作,桑旦認(rèn)為,首先,要做好研究工作,對于西藏傳統(tǒng)的防雷技術(shù)要了解清楚,讓這些古老的防雷技術(shù)繼續(xù)發(fā)揮作用。對于有缺陷的地方,要加以改進(jìn),比如以前對于地網(wǎng)建設(shè)的意識不強(qiáng),在整改時,要對地網(wǎng)進(jìn)行合理科學(xué)的設(shè)計。同時,還要借鑒國外和內(nèi)地很多先進(jìn)的技術(shù)和做法,將其應(yīng)用到布達(dá)拉宮的防雷工程中。其次,盡最大可能保持布達(dá)拉宮原有的外貌形態(tài),并使其藝術(shù)化,而不能出現(xiàn)與原建筑物不協(xié)調(diào)的防雷裝置。第三,與古代防雷不同,現(xiàn)在引入了監(jiān)控系統(tǒng)、電話、電線、消防管道等,因此,在今后的防雷工作中,除了直擊雷和側(cè)擊雷,還要充分考慮感應(yīng)雷的出現(xiàn),這在以前是一大弱項。最后,在防雷改造的施工過程中,要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān),既要達(dá)到經(jīng)久耐用的效果,又要考慮便于維修、整改。
我國近年發(fā)生的重大古建雷擊事件
2004年5月,山西省文物保護(hù)單位稷山縣大佛寺大殿被雷擊,受擊點達(dá)13處之多,損失慘重。
2005年4月29日,創(chuàng)建于梁陳時期的蘇州紫金庵內(nèi)的一棵銀杏樹冠突遭雷擊,雷電擊中紫金庵羅漢堂隔壁墻體,強(qiáng)大的電磁耦合感應(yīng)在側(cè)墻的電纜線上,隨即感應(yīng)電流擊穿了紫金庵房內(nèi)的配電箱,造成電線短路起火,幸好被值班人員及時發(fā)現(xiàn),否則后果不堪設(shè)想。
古建筑防雷施工存在哪些難點?
與現(xiàn)代建筑相比,大多數(shù)古建筑周圍的地理環(huán)境、地質(zhì)條件不夠理想,建筑物的外形結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。因此,古建筑防雷裝置的施工安裝具有特殊的難度,防雷效果相對現(xiàn)代建筑物也要差一些。存在的難點主要包括:一、古建筑物避雷針(帶)引下線的間距,有時很難達(dá)到防雷規(guī)范的要求。二、許多古建筑建在崇山峻嶺之中,地表多為巖石,接地電阻很難達(dá)到規(guī)范要求。三、一些古建筑物的基座比較高大,并附有很厚的石臺階環(huán)繞,做接地體和接地線很困難。四、有些古建筑物年久失修,磚瓦破碎,檐木腐爛,很難在其上加裝防雷裝置。五、目前古建筑物防雷沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)。
值得強(qiáng)調(diào)的是,對建筑物做直擊雷的防護(hù),需要敷設(shè)避雷針、避雷帶、引下線和接地體。但這些物體的安裝敷設(shè),若不能與古建結(jié)構(gòu)、形狀巧妙地融為一體,將直接影響古建筑的藝術(shù)風(fēng)貌。在屋面敷設(shè)避雷帶,設(shè)計施工在符合防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的前提下,應(yīng)將避雷帶設(shè)計成古建筑屋面的輪廓線,選材應(yīng)力求與屋面的色調(diào)一致。比如,目前避雷帶的支撐架通常使用U形卡固定在筒瓦和屋脊上,但因牢固程度和施工安裝工藝問題,避雷帶易倒伏,并對U形卡固定處的灰瓦易造成不同程度的損壞。業(yè)內(nèi)專家建議,應(yīng)盡快制定標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計對古建筑屋面不造成損壞的避雷針(帶)固定方法。
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