摘要:古代建筑既是一本具象的史书,也是一门传世的艺术,它们是历史文物的重要方面,具有极高的历史、艺术、科学研究价值以及重要的纪念和教育意义。古建筑物一般是指古人遗留下来的具有较长历史年代的民居、都城、宫殿、亭台、楼阁、寺庙等建(构)筑物,中国古代建筑以其独特的风格,优美的造型、雄伟的气势,完善合理的结构。在世界建筑史上,我国的古典建筑是独树一帜的。林徽因先生认为,以木料为主要构材是中国古建筑的主要特征之一。其最大特点是抗震,源于其“韧性”,榫铆的柔性,木材本身的韧性,能抗拒突然力量的冲击,这与“用石头”写成的西方建筑史大为不同。
我国古代建筑物极具个性,它们独有的特殊性决定其雷击规律与现代建筑物有所不同。我国古建筑以宫殿和庙宇为主,多数依山傍水并且周围大都有高大树木,古建顶部的屋脊、挑檐、走兽,左右吻兽及宝顶等都是建筑物上部的尖端,容易接闪。另外多数古建筑物大殿正脊中部埋设有用于辟邪金属宝盒,有的建筑物屋顶内部还有锡背,铜质宝顶。从防雷观点来看,古建筑物以上特点更容易遭受雷击。
1 殷其雷 布其位——穴虽在山,祸福在水
经实地考察,我们发现:时常遭到雷击自然灾害的古建筑地理位置分布有着很强的普遍规律性。风水理论是中国古人对建筑物选址的重要依据,而风水理论的理想环境主要是由山和水构成,其中尤以水为生气之源。《水龙经》中说:"穴虽在山,祸福在水。因此现存的古建筑大多数建在地势较高的山上或建在土壤电阻率有突变的山脚边,大部分古建筑周围还存在河、湖、池塘、泉水等,然而这些因素使得古建筑容易受到雷电的侵袭,并且容易多次落雷。
发生雷灾的古建筑80℅位于易于遭受雷击的地方,表明现存古建筑大多数位于易受雷击侵扰的地方,防雷现状不容乐观。例如故宫博物院内的建筑物落雷较多,其原因在于紫禁城周围是护城河,并且护城河至今仍然有水,可以得出故宫博物院内地下的土壤电阻率相对较低;而且院内又有高大的古树,因此故宫博物院成为易受雷电侵扰的地方;而梵净山金顶则处于地势高的山顶, 2008年11月5日11时发生在贵州省铜仁地区梵净山风景名胜区金顶发生雷击事件,现场导致30多人受伤。
2 观其表 识其理——源远流长,独具特色
古建筑具有以下易遭受雷击的结构特点。首先,为了体现建筑的雄伟、挺拔,古建筑物都建有高耸的屋脊,多以坡顶为主,且坡度较大,古建顶部的屋脊、挑檐、走兽,左右吻兽及宝顶等都是建筑物上部的尖端,按雷击规律它都是易于被雷击的部位。在我们的统计中雷击走兽、吻兽的雷击事故有24起。
虽然我国古建筑主体多以砖木结构为主,但部分古建筑顶部也有不少装饰物采用金属材质;另外多数古建筑物大殿正脊中部埋设有金属宝盒,有的建筑物屋顶内部还有锡背,铜质宝顶,还有的建筑物屋面有金属链条作装饰用。1984年6月2日故宫博物院承乾宫被雷击,没击在两角较高的吻兽上,而击中宝盒。这些金属物均没有任何接地处理,而且通常都安置在建筑物的顶端,大大增加了古建筑物遭受雷击的概率。
3 复其修 衍其变——内部修复,亦有隐患
随着文物保护、旅游事业的发展以及安全方面的考虑,古建筑的保护越来越受关注,越来越多的古建筑周围安装了服务于古建筑的电源、通信、安防系统等服务设施,增加了雷电侵入古建筑物的通道,还有一些重建或修复的古建筑物内部结构已经发生了变化,增加了不少现代元素,比如修复的大梁,为了结实,在内部嵌入了钢板之类的金属物。
如山西省应县木塔雷害事故和山西榆次老城雷击事故。2002年9月7日夜,山西省应县木塔遭受雷击,有目击者见到木塔塔顶发生火光,查看当地气象记录,发现当时有雷电发生,9月15日,工作人员在木塔顶层清扫时,发现木塔五层东北角辅柱被雷击。山西省雷电中心的技术人员勘查现场后分析认为:塔内加装了某些仪器,改变了古塔原有对大地绝缘的物理状态是此次雷害原因。
古建筑内部环境变化,可以看出修复后的吻兽中加入了金属元素,而且古建筑中引入了电源、通信、安防系统等大量的服务设施
2008年10月4日13时30分,在榆次城区发生雷雨天气,市区内的旅游景点“榆次老城”遭雷击,雷电击中元代古建筑物显佑殿,屋脊顶上西侧吻兽被击毁,琉璃瓦屋面击崩(碎),西侧木质顶柱(梁)也被击裂。景区内消防控制、110报警弱电设备以及多台电脑、电视机等电气设备因雷电高压引入被击。
4 见其微 知其著——古树华盖,易驱急电
古代建筑和雷击间的最小距离,可能只是一些花草树木的距离,树尤甚。树木引雷,不容忽视。风水学说的另一个重要的选址原则,是对古建筑物生态环境的要求,树木花草是建筑物的重要组成部分,因此古建筑所在之处,大都有高大树木相依, 通常经过数百年乃至近千年的生长,都已成为雄居一方的高大树木,有些树甚至高出附近的建筑物数米,本身就是某一空间范围内的最高点,再加上冠大荫浓,与空间接触面大,而活着的树体本身就具有一定的导电性能,因此这些高大的古树容易成为雷电的落脚点,特别是易受直击雷的侵袭,引起雷电反击,增大了古建筑遭受雷击的概率;而雷击树木产生的强大电磁感应也会使的建筑内部或外部的线路产生过电压、过电流,容易造成起火事故。因树木落雷造成建筑物毁坏的例子屡见不鲜,我们统计案例中古建筑中的古树遭受雷击为10起。
如1957年7月,北京中山公园内一棵大树落雷,雷电流感应至附近的配电线路,传到公园内的音乐堂,造成配电室、舞台和观众厅顶棚烧毁;2005年4月29日,苏州紫金庵内的一棵银杏树冠突遭雷击,随即感应电流击穿了紫金庵房内的配电箱,造成电线短路起火。
5 原其始 察其终——历经沧桑,年久失修
我国的古建筑绝大多数为砖木结构,整个建筑的支承结构为粗大木料,内外装饰都采用了大量木材,然而不少古建筑物,长年累月,饱经风雨侵蚀,原有的绝缘性能被破坏,当雷雨来临时有可能局部漏雨使部分木材潮湿,增加了古建筑物本身的雷击概率,然而还有部分木材历经千百年后,内部材质疏松,含水量很低,极易燃烧,因此,此类古建筑一旦遭受雷击,极易引起木质构件起火。如十三陵长陵棱恩殿落雷(当时该殿西部房角刚刚修缮且很潮湿)和山西省运城稷山雷害事故。
山西省运城稷山雷害事故,2004年5月11日凌晨3时58分,稷山县大佛寺第1次遭受雷灾,雷击引发大火,大佛寺两层的佛阁和大量的珍贵木刻、砖雕艺术品被大火烧毁,只剩下三面残墙。第2次雷害发生在2005年8月13日,大佛寺的修复工程刚刚完工,这次雷击发生在维修后的偏殿,新彻的砖墙还没有完全干透,偏殿内的木柱也比较潮湿。
通过对雷击现场的勘测,我们发现第一次雷击是从大殿立柱开始,燃烧从内到外,经过仔细观察,该立柱内部有腐败迹象,而在雷击前,大殿内有过漏雨纪录,我们可以得出:由于漏雨使得有些木材具有了导电性,而另一部分木材内部材质疏松,含水量很低易燃烧,因此,在雷电流的泄放过程中引发了火灾。从雷击后的立柱,可见燃烧是从内部开始的。
再如景阳宫的吻兽接闪后,雷电流串到正门上部的“景阳宫”扁额,因扁额背后有较大的金属铁杆,雷电选择在此处放电,因此点燃并烧毁木质扁额。
一般情况古建筑的吻兽等突出部位接闪后,雷电流会沿着吻兽下面的雷公柱,三架梁、五架梁和大立柱进入大地。而在年久失修、进水潮湿的古建筑中,内部的绝缘性被破坏,雷电流不能顺利导入大地,然而闪电携带的巨大能量总得释放掉,雷电流就会在绝缘最薄弱的部位放电,而此类古建筑内部材质疏松,含水量很低,具有特别良好的燃烧和传播火焰的条件,再加上大多数通风条件比较好,往往引发大火。
综上所述,我们更应以高度责任感和使命感做好新时代的古建筑防雷工作:
千年古建景最奇。优美的古建筑,不仅让人们看到了那历经沧桑的岁月,还让人们感受到了那厚重的历史,它是古文化最美的积淀。梁思成先生曾说过,中国一定有自己的“建筑史”。那时序变迁,我们的任务便是,将这“建筑史”继续写下去,想方设法将这些屹立千载古建筑更科学、更完美地保存下去,让它们不仅在当代,更要在未来熠熠生辉,更充分地发挥其独特的实用、艺术和历史文化价值。
一朝雷电撼乾坤。雷击而引发的古建筑火灾在历史上是一种常态。我国古建筑是柔性的,大多以木材作为主体构架,如何科学有效地避免雷电灾害,是我们必须要攻克的课题。我们要充分考虑各类建筑的实际,以科学的文物保护手段(诸如安装各类防雷设施)进行有效干预,保护古建筑防御雷击自然灾害的同时,还要考虑尽量保护文物原貌,这为我们的古建筑防雷工作增加难度系数。虽千万人吾往矣,我们要立足当下,重新理解和重视古建筑的现状和地位,用更科学、更精湛的防雷技艺来防御变幻莫测的自然灾害,尽力降低古建筑在雷电灾害中损毁的频率,使我国古建筑可以真正的“祛病延年”。