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古建中探尋真相 雷霆里求索真知

2024-10-14·204 瀏覽

古建中探尋真相 雷霆里求索真知

摘要:古代建筑既是一本具象的史書,也是一門傳世的藝術,它們是歷史文物的重要方面,具有極高的歷史、藝術、科學研究價值以及重要的紀念和教育意義。古建筑物一般是指古人遺留下來的具有較長歷史年代的民居、都城、宮殿、亭臺、樓閣、寺廟等建(構)筑物,中國古代建筑以其獨特的風格,優美的造型、雄偉的氣勢,完善合理的結構。在世界建筑史上,我國的古典建筑是獨樹一幟的。林徽因先生認為,以木料為主要構材是中國古建筑的主要特征之一。其最大特點是抗震,源于其“韌性”,榫鉚的柔性,木材本身的韌性,能抗拒突然力量的沖擊,這與“用石頭”寫成的西方建筑史大為不同。

我國古代建筑物極具個性,它們獨有的特殊性決定其雷擊規律與現代建筑物有所不同。我國古建筑以宮殿和廟宇為主,多數依山傍水并且周圍大都有高大樹木,古建頂部的屋脊、挑檐、走獸,左右吻獸及寶頂等都是建筑物上部的尖端,容易接閃。另外多數古建筑物大殿正脊中部埋設有用于辟邪金屬寶盒,有的建筑物屋頂內部還有錫背,銅質寶頂。從防雷觀點來看,古建筑物以上特點更容易遭受雷擊。

1 殷其雷  布其位——穴雖在山,禍福在水

經實地考察,我們發現:時常遭到雷擊自然災害的古建筑地理位置分布有著很強的普遍規律性。風水理論是中國古人對建筑物選址的重要依據,而風水理論的理想環境主要是由山和水構成,其中尤以水為生氣之源。《水龍經》中說:"穴雖在山,禍福在水。因此現存的古建筑大多數建在地勢較高的山上或建在土壤電阻率有突變的山腳邊,大部分古建筑周圍還存在河、湖、池塘、泉水等,然而這些因素使得古建筑容易受到雷電的侵襲,并且容易多次落雷。

發生雷災的古建筑80℅位于易于遭受雷擊的地方,表明現存古建筑大多數位于易受雷擊侵擾的地方,防雷現狀不容樂觀。例如故宮博物院內的建筑物落雷較多,其原因在于紫禁城周圍是護城河,并且護城河至今仍然有水,可以得出故宮博物院內地下的土壤電阻率相對較低;而且院內又有高大的古樹,因此故宮博物院成為易受雷電侵擾的地方;而梵凈山金頂則處于地勢高的山頂, 2008年11月5日11時發生在貴州省銅仁地區梵凈山風景名勝區金頂發生雷擊事件,現場導致30多人受傷。 

2 觀其表  識其理——源遠流長,獨具特色

    古建筑具有以下易遭受雷擊的結構特點。首先,為了體現建筑的雄偉、挺拔,古建筑物都建有高聳的屋脊,多以坡頂為主,且坡度較大,古建頂部的屋脊、挑檐、走獸,左右吻獸及寶頂等都是建筑物上部的尖端,按雷擊規律它都是易于被雷擊的部位。在我們的統計中雷擊走獸、吻獸的雷擊事故有24起。

雖然我國古建筑主體多以磚木結構為主,但部分古建筑頂部也有不少裝飾物采用金屬材質;另外多數古建筑物大殿正脊中部埋設有金屬寶盒,有的建筑物屋頂內部還有錫背,銅質寶頂,還有的建筑物屋面有金屬鏈條作裝飾用。1984年6月2日故宮博物院承乾宮被雷擊,沒擊在兩角較高的吻獸上,而擊中寶盒。這些金屬物均沒有任何接地處理,而且通常都安置在建筑物的頂端,大大增加了古建筑物遭受雷擊的概率。

3 復其修  衍其變——內部修復,亦有隱患

隨著文物保護、旅游事業的發展以及安全方面的考慮,古建筑的保護越來越受關注,越來越多的古建筑周圍安裝了服務于古建筑的電源、通信、安防系統等服務設施,增加了雷電侵入古建筑物的通道,還有一些重建或修復的古建筑物內部結構已經發生了變化,增加了不少現代元素,比如修復的大梁,為了結實,在內部嵌入了鋼板之類的金屬物。

如山西省應縣木塔雷害事故和山西榆次老城雷擊事故。2002年9月7日夜,山西省應縣木塔遭受雷擊,有目擊者見到木塔塔頂發生火光,查看當地氣象記錄,發現當時有雷電發生,9月15日,工作人員在木塔頂層清掃時,發現木塔五層東北角輔柱被雷擊。山西省雷電中心的技術人員勘查現場后分析認為:塔內加裝了某些儀器,改變了古塔原有對大地絕緣的物理狀態是此次雷害原因。 

古建筑內部環境變化,可以看出修復后的吻獸中加入了金屬元素,而且古建筑中引入了電源、通信、安防系統等大量的服務設施

2008年10月4日13時30分,在榆次城區發生雷雨天氣,市區內的旅游景點“榆次老城”遭雷擊,雷電擊中元代古建筑物顯佑殿,屋脊頂上西側吻獸被擊毀,琉璃瓦屋面擊崩(碎),西側木質頂柱(梁)也被擊裂。景區內消防控制、110報警弱電設備以及多臺電腦、電視機等電氣設備因雷電高壓引入被擊。

4 見其微  知其著——古樹華蓋,易驅急電

古代建筑和雷擊間的最小距離,可能只是一些花草樹木的距離,樹尤甚。樹木引雷,不容忽視。風水學說的另一個重要的選址原則,是對古建筑物生態環境的要求,樹木花草是建筑物的重要組成部分,因此古建筑所在之處,大都有高大樹木相依, 通常經過數百年乃至近千年的生長,都已成為雄居一方的高大樹木,有些樹甚至高出附近的建筑物數米,本身就是某一空間范圍內的最高點,再加上冠大蔭濃,與空間接觸面大,而活著的樹體本身就具有一定的導電性能,因此這些高大的古樹容易成為雷電的落腳點,特別是易受直擊雷的侵襲,引起雷電反擊,增大了古建筑遭受雷擊的概率;而雷擊樹木產生的強大電磁感應也會使的建筑內部或外部的線路產生過電壓、過電流,容易造成起火事故。因樹木落雷造成建筑物毀壞的例子屢見不鮮,我們統計案例中古建筑中的古樹遭受雷擊為10起。

如1957年7月,北京中山公園內一棵大樹落雷,雷電流感應至附近的配電線路,傳到公園內的音樂堂,造成配電室、舞臺和觀眾廳頂棚燒毀;2005年4月29日,蘇州紫金庵內的一棵銀杏樹冠突遭雷擊,隨即感應電流擊穿了紫金庵房內的配電箱,造成電線短路起火。

5 原其始  察其終——歷經滄桑,年久失修

     我國的古建筑絕大多數為磚木結構,整個建筑的支承結構為粗大木料,內外裝飾都采用了大量木材,然而不少古建筑物,長年累月,飽經風雨侵蝕,原有的絕緣性能被破壞,當雷雨來臨時有可能局部漏雨使部分木材潮濕,增加了古建筑物本身的雷擊概率,然而還有部分木材歷經千百年后,內部材質疏松,含水量很低,極易燃燒,因此,此類古建筑一旦遭受雷擊,極易引起木質構件起火。如十三陵長陵棱恩殿落雷(當時該殿西部房角剛剛修繕且很潮濕)和山西省運城稷山雷害事故。

山西省運城稷山雷害事故,2004年5月11日凌晨3時58分,稷山縣大佛寺第1次遭受雷災,雷擊引發大火,大佛寺兩層的佛閣和大量的珍貴木刻、磚雕藝術品被大火燒毀,只剩下三面殘墻。第2次雷害發生在2005年8月13日,大佛寺的修復工程剛剛完工,這次雷擊發生在維修后的偏殿,新徹的磚墻還沒有完全干透,偏殿內的木柱也比較潮濕。 

通過對雷擊現場的勘測,我們發現第一次雷擊是從大殿立柱開始,燃燒從內到外,經過仔細觀察,該立柱內部有腐敗跡象,而在雷擊前,大殿內有過漏雨紀錄,我們可以得出:由于漏雨使得有些木材具有了導電性,而另一部分木材內部材質疏松,含水量很低易燃燒,因此,在雷電流的泄放過程中引發了火災。從雷擊后的立柱,可見燃燒是從內部開始的。

再如景陽宮的吻獸接閃后,雷電流串到正門上部的“景陽宮”扁額,因扁額背后有較大的金屬鐵桿,雷電選擇在此處放電,因此點燃并燒毀木質扁額。

一般情況古建筑的吻獸等突出部位接閃后,雷電流會沿著吻獸下面的雷公柱,三架梁、五架梁和大立柱進入大地。而在年久失修、進水潮濕的古建筑中,內部的絕緣性被破壞,雷電流不能順利導入大地,然而閃電攜帶的巨大能量總得釋放掉,雷電流就會在絕緣最薄弱的部位放電,而此類古建筑內部材質疏松,含水量很低,具有特別良好的燃燒和傳播火焰的條件,再加上大多數通風條件比較好,往往引發大火。

綜上所述,我們更應以高度責任感和使命感做好新時代的古建筑防雷工作:

千年古建景最奇。優美的古建筑,不僅讓人們看到了那歷經滄桑的歲月,還讓人們感受到了那厚重的歷史,它是古文化最美的積淀。梁思成先生曾說過,中國一定有自己的“建筑史”。那時序變遷,我們的任務便是,將這“建筑史”繼續寫下去,想方設法將這些屹立千載古建筑更科學、更完美地保存下去,讓它們不僅在當代,更要在未來熠熠生輝,更充分地發揮其獨特的實用、藝術和歷史文化價值。

一朝雷電撼乾坤。雷擊而引發的古建筑火災在歷史上是一種常態。我國古建筑是柔性的,大多以木材作為主體構架,如何科學有效地避免雷電災害,是我們必須要攻克的課題。我們要充分考慮各類建筑的實際,以科學的文物保護手段(諸如安裝各類防雷設施)進行有效干預,保護古建筑防御雷擊自然災害的同時,還要考慮盡量保護文物原貌,這為我們的古建筑防雷工作增加難度系數。雖千萬人吾往矣,我們要立足當下,重新理解和重視古建筑的現狀和地位,用更科學、更精湛的防雷技藝來防御變幻莫測的自然災害,盡力降低古建筑在雷電災害中損毀的頻率,使我國古建筑可以真正的“祛病延年”。