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中國古建筑防雷“秘技”

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作者：[貴州科比特防雷產品部] 人氣：發表時間：2019/1/5 15:42:03

         1752年6月的一個夜晚，美洲費城陰云密布，一位中年男子將一只用綢子制成的大風箏放到了烏云的底部。隨著男子的手指湊近風箏上的銅鑰匙，只見鑰匙與手指之間放出了火花。
　　這個試驗就是著名的風箏試驗，這個中年男子就是被后人譽為從蒼天處獲得閃電的本杰明“富蘭克林。大風箏幫助人們發現了雷就是電，從此開啟了西方建筑防雷的歷程。
　　而翻看浩瀚的文史資料，人們驚奇地發現：早在清朝康熙年間，西方使者安文思就曾記錄過中國古代建筑的防雷秘技，這個發現要遠遠早于富蘭克林的風箏試驗。
　　中國在直擊雷防護技術上到底有何卓越之處？本網特別邀請國際電工委員會IEC/TC81（第三工作組）中國專家關象石，為我們詳解中國古代建筑的防雷術。
　　本期嘉賓：國際電工委員會IEC/TC81（第三工作組）中國專家關象石
　　經典語錄：“相對而言，西方的石頭建筑不大怕雷，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，還有可能引發火災。”
　　“作為我國歷史上現存最久的防雷建筑，慈氏塔的特殊之處在于，這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。這鐵杵不就是避雷針（接閃桿）嗎？那鐵鏈不就是引下線并接地了嗎？”
　　“由此看來，想通過應縣木塔近千年毫發無損來說明"絕緣防雷"機制似乎是不大可能了。”
　　中國古建筑多木制須比西方更防雷
　　法國大文豪雨果曾說，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。
　　“相對而言，西方的石頭建筑不大怕雷，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，還有可能引發火災。”關象石說。
　　自遠古以來，雷擊便一直造成人和動物的傷亡、毀壞了無數豪華的皇宮、寺塔和民宅。公元762年，一場雷擊引發的大火，導致西藏拉薩的布達拉宮內1000多間房屋中，絕大多數被燒毀，僅有曲結竹普和帕巴拉康兩處幸免。
    雷電即使是在現代，對建筑依舊具有“殺傷力
　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、彩繪的藻井與支撐的斗拱都付之一炬。一位目擊此景的波斯貢臣描述，當時火焰照耀，看起來直如“十萬火把”。
　　建國至今，我國也發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，周恩來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……
　　慈氏塔：我國歷史上現存最久的防雷建筑
　　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。寶塔巍然聳立，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，便把自己的養老錢，投身在這個浩大工程之中，為的就是鎮住塔下被神仙鎖住的一條孽龍。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。
　　“作為我國歷史上現存最久的防雷建筑，慈氏塔的特殊之處在于，這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。這鐵杵不就是避雷針（接閃桿）嗎？那鐵鏈不就是引下線并接地了嗎？”關象石說道。
　　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，是現存世界上最高、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，如前所述，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，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，木塔便遭了雷擊，直至9月15日，木塔管理人員在清掃時，才發現塔內五層東北角輔柱被雷擊。
      “發現時輔柱的木質已經被撕裂，雷擊碎的木片飛濺開來，將幾米外的泥塑神像擊損。”作為調查小組成員，關象石在事件發生后曾進入木塔內勘察。
　　他繼續說道，“同行的郝孝智同志冒險爬上塔頂勘察，發現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。”
　　“這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無損來說明"絕緣防雷"機制似乎是不大可能了。”關象石說道。
　　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。

     安裝防雷設施后“雷火煉殿”便不復再現，世人只能憑想象（圖片來自央視專題片《再說長江》）
　　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。”關象石如是解釋“雷火煉金殿”。
　　可惜的是，在1987年5月31日，由于金頂道觀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》，成為行業管理規范。
　　作為我國《古建筑防雷標準》的起草人之一，關象石解釋起草目的：“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(601668,股吧)本身的結構本身比較復雜，需要單列標準來說明。”
    寧波保國寺，圖中豎立的綠色鐵棍就是避雷設施（圖片由關象石提供）
　　相對而言，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。
　　“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。”關象石最后強調道。面對變幻莫測的自然災害，以及巧奪天工的防雷技藝，國人如何讓這些“千年不動產”保值增值，依然值得思考。