不久前，有800多年歷史的法國巴黎圣母院突發(fā)大火，事件刷屏，伴隨而來的“故宮的消防措施”也上了熱搜，文物建筑保護(hù)越來越受到人們的關(guān)注。文物建筑，是歷史流傳下來的“財(cái)富”，有的歷經(jīng)百年甚至千年風(fēng)雨洗禮，承災(zāi)能力脆弱，火災(zāi)、雷擊、地震、洪水等災(zāi)害時(shí)刻威脅著它們的安全。而雷擊災(zāi)害對(duì)于文物建筑的損害尤甚。文物建筑為何易遭雷擊？ 雷擊對(duì)文物建筑有哪些影響？ 如何做好文物建筑防雷？ 。
文物建筑為何易遭雷擊？
在世界建筑史上，我國的古典建筑獨(dú)樹一幟。林徽因先生曾提到，中國古建筑最大的特征是由木料做成，其最大特點(diǎn)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。但在面對(duì)雷電災(zāi)害時(shí)，西方“石制”建筑不易被雷擊，雷打掉了石頭的邊角，損壞是物理性的，但“木制”的中國古建筑遭受的不僅僅是物理損壞，還很有可能引發(fā)火災(zāi)。
張華明分析說，我國文物建筑的雷擊規(guī)律與現(xiàn)代建筑物有所不同。從防雷角度看，文物建筑的以下特點(diǎn)使其更容易遭受雷擊——
穴雖在山，禍福在水。
時(shí)常遭到雷擊自然災(zāi)害的文物建筑的地理位置分布有著很強(qiáng)的普遍規(guī)律性。風(fēng)水理論是古人對(duì)建筑物選址的重要依據(jù)，而風(fēng)水理論的理想環(huán)境主要是由山和水構(gòu)成，其中尤以水為生氣之源?！端埥?jīng)》中說：穴雖在山，禍福在水。因此，現(xiàn)存的文物建筑大多建在地勢(shì)較高的山上或建在土壤電阻率有突變的山腳邊，大部分文物建筑周圍還有河、湖、池塘、泉水等，這些因素使得文物建筑容易受到雷電侵襲，并且容易多次落雷?！翱梢哉f，發(fā)生雷災(zāi)的古建筑80℅位于易于遭受雷擊的地方，這表明現(xiàn)存文物建筑大多位于易受雷擊侵?jǐn)_的地方，防雷現(xiàn)狀不容樂觀?！睆埲A明說。
尋本溯源，探尋建筑自身結(jié)構(gòu)。
從文物建筑的結(jié)構(gòu)看，具有以下易遭雷擊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：為了體現(xiàn)建筑的雄偉、挺拔，文物建筑大多建有高聳的屋脊，多以坡頂為主，且坡度較大，建筑頂部的屋脊、挑檐、走獸，左右吻獸及寶頂?shù)榷际墙ㄖ锷喜康募舛耍瑥睦讚粢?guī)律看，這些都是易于被雷擊的部位。盡管文物建筑主體多以磚木結(jié)構(gòu)為主，但部分建筑頂部也有不少裝飾物采用金屬材質(zhì)；另外，多數(shù)文物建筑大殿正脊中部埋設(shè)有金屬寶盒，有的建筑物屋頂內(nèi)部還有錫背，銅質(zhì)寶頂，還有的建筑物屋面有金屬鏈條。張華明說，“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頂端，大大增加了文物建筑遭受雷擊的概率。”
最小“距”，一棵樹。
“文物建筑和雷擊間的最小距離，可能只是一些花草樹木的距離。”張華明說，樹木引雷，不容忽視。經(jīng)過數(shù)百年乃至近千年的生長，文物建筑附近的樹木非常高大，有些甚至高出文物建筑數(shù)米?！皹潴w本身具有導(dǎo)電性能，這些高大的古樹容易成為雷電落腳點(diǎn)，特別是易受直擊雷侵襲，引起雷電反擊，增大了文物建筑遭受雷擊的概率；而雷擊樹木產(chǎn)生的強(qiáng)大電磁感應(yīng)也會(huì)使文物建筑內(nèi)部或外部的線路產(chǎn)生過電壓、過電流，容易造成火災(zāi)事故。”
文物建筑內(nèi)部環(huán)境變化。
當(dāng)下，隨著文物保護(hù)、旅游事業(yè)的發(fā)展以及安全方面的考慮，文物建筑的保護(hù)受到關(guān)注，越來越多的文物建筑周圍安裝了電源、通信、安防系統(tǒng)等服務(wù)設(shè)施。“這大大增加了雷電入侵的通道，還有一些重建或修復(fù)的文物建筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)已發(fā)生變化，增加了不少現(xiàn)代元素，比如修復(fù)的大梁，為了結(jié)實(shí)，在內(nèi)部嵌入鋼板之類的金屬物?！睆埲A明說。
年久失修，進(jìn)水潮濕。
我國的文物建筑支撐結(jié)構(gòu)多為粗大木料，內(nèi)外裝飾都采用大量木材。然而，不少文物建筑經(jīng)過長年累月的風(fēng)雨侵蝕，原有的絕緣性能被破壞，當(dāng)雷雨來臨時(shí)，有可能局部漏雨使部分木材潮濕，增加了雷擊概率；還有部分木材歷經(jīng)千百年后，內(nèi)部材質(zhì)疏松，含水量低，極易燃燒，此類文物建筑一旦遭受雷擊，極易引起木質(zhì)構(gòu)件起火。
如何做好文物建筑防雷分類？
張華明認(rèn)為，雷電災(zāi)害是造成文物建筑受損的主要自然災(zāi)害之一，做好防雷分類，對(duì)文物建筑因地制宜采取防雷保護(hù)措施，具有重要指導(dǎo)意義。
“不少學(xué)者按照文物建筑的文物保護(hù)級(jí)別劃分防雷等級(jí)，這種分類方式僅僅是從承災(zāi)體脆弱性考慮，災(zāi)害的發(fā)生是由致災(zāi)環(huán)境的危險(xiǎn)性和承災(zāi)體的脆弱性決定的，事實(shí)上，文物建筑遭受雷擊是多方面因素綜合作用的結(jié)果。因此，文物建筑的雷電防護(hù)等級(jí)應(yīng)按照承災(zāi)體的危險(xiǎn)性和脆弱性劃分?！睆埲A明說，通過對(duì)文物建筑雷電災(zāi)害規(guī)律分析，可以將文物建筑的重要性、雷擊密度、所處環(huán)境、服務(wù)設(shè)施、文物建筑高度、周圍樹木、自身結(jié)構(gòu)、雷擊史等作為文物建筑防雷分類評(píng)估指標(biāo)，采用層次分析法（AHP）確定指標(biāo)權(quán)重，根據(jù)文物建筑保護(hù)等級(jí)、遭受雷災(zāi)規(guī)律、雷電活動(dòng)情況以及現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)等對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行分類、評(píng)價(jià)，建立文物建筑防雷分類評(píng)估模型。
談及其中幾個(gè)指標(biāo)的選取依據(jù)，張華明解釋說，文物建筑作為雷電災(zāi)害的承災(zāi)體，具有一定的脆弱性，一旦發(fā)生雷災(zāi)，文物建筑的歷史、藝術(shù)和科學(xué)價(jià)值的損失是不可逆的，因此，將文物建筑的重要性作為首要評(píng)估指標(biāo)。而雷擊密度是最直接反映孕災(zāi)環(huán)境的評(píng)估指標(biāo)，雷擊密度大的地區(qū)，說明區(qū)域孕災(zāi)環(huán)境復(fù)雜、致災(zāi)因子活躍，承災(zāi)體的易損性大。對(duì)于有雷擊史的文物建筑，發(fā)生雷擊的地方容易再次遭受雷擊，也是分類評(píng)估的重點(diǎn)。
值得一提的是，文物建筑的吻獸等突出部位的雷擊事故占雷擊事故總數(shù)的30％，但大部分文物建筑都有這樣的結(jié)構(gòu)，因此無法進(jìn)行分類，沒有被納入評(píng)估指標(biāo)。
“確定評(píng)估指標(biāo)后，按照文物建筑防雷分類方法判斷權(quán)重分布，可以對(duì)文物建筑的雷電防護(hù)進(jìn)行分級(jí)?！睆埲A明說，對(duì)各個(gè)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)、評(píng)價(jià)后，可得到極重要、中等重要、重要等三個(gè)等級(jí)，并對(duì)三個(gè)等級(jí)分別給出相應(yīng)的指數(shù)3、2、1。
“我們根據(jù)文物建筑的防雷分類分值，將雷電防護(hù)等級(jí)劃分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)，當(dāng)防雷分類分值≥2時(shí)，可按一類防雷等級(jí)作防雷保護(hù)；當(dāng)分值介于1和2之間時(shí)，可按二類防雷等級(jí)進(jìn)行防護(hù)；當(dāng)分值≤1時(shí)，則按三類防雷等級(jí)進(jìn)行防護(hù)。”張華明解釋說。
怎樣做好文物建筑防雷保護(hù)？
針對(duì)雷擊對(duì)文物建筑的主要影響，主要有直擊雷破壞和雷電感應(yīng)破壞。直擊雷的效應(yīng)分為熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械效應(yīng)，對(duì)文物建筑的屋脊及吻獸、走獸、挑檐、房瓦等易造成破壞，甚至導(dǎo)致整個(gè)建筑起火被焚。如果防護(hù)不完善，雷電流沿建筑防雷引下線泄放時(shí)，還可能因接觸電壓及跨步電壓，導(dǎo)致游客及工作人員傷亡。“而雷電感應(yīng)破壞則主要是指雷擊電磁脈沖對(duì)文物建筑內(nèi)的配電線路及監(jiān)控、廣播、通信（電話線、防火防盜監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)線）等信息系統(tǒng)造成破壞?！?/p>
基于雷電對(duì)文物建筑的影響，張華明認(rèn)為，做好文物建筑防雷保護(hù)至關(guān)重要，而其前提是明確文物建筑的防雷原則。防雷，應(yīng)以保護(hù)文物建筑為目的，以不改變文物建筑的原狀為原則，堅(jiān)持防雷設(shè)施與建筑環(huán)境保護(hù)相一致，與建筑風(fēng)格相協(xié)調(diào)，建筑保護(hù)與人身安全保護(hù)并重的原則，做到防護(hù)至上和統(tǒng)籌兼顧?！拔奈锝ㄖ览自O(shè)計(jì)與施工方法既要充分考慮保持建筑原貌和藝術(shù)特點(diǎn)，又要符合文物建筑周圍的地理、土質(zhì)、氣象、環(huán)境、雷電活動(dòng)規(guī)律等?！?/p>