有避雷针做“护身符”的东方明珠塔,为何还会被雷电击中?15日上海消防网发出消息,说明了东方明珠塔着火的原因,是其信号发射架内壁上的电缆和外罩上的石棉瓦丝遭受雷击而后起火所致。
避雷针为什么不能阻挡雷电的“袭击”?“其实,避雷针并不避雷,它对雷电只能起到拦截作用。”参加国际电工委员会防雷标准起草工作的防雷专家关象石告诉《北京科技报》,“避雷针”作为一个翻译词,在气象上的表述并不准确。1750年前后,富兰克林发明了避雷针,在英国的标准中被称为“雷电·导体”,可是被译为中文时却不知为什么变成了“避雷针”,好像有了它就能避开雷了。关象石说:“这是一个误区。它的正确名称应该叫‘接闪器’,顾名思义接闪器就是拦截雷闪的。拦住了叫拦截成功,没拦住叫拦截失败”。为此,最近修订的《建筑物防雷设计规范》中便将避雷针更名为“接闪针”。当接闪针安装在建筑物的顶端时,会与建筑物形成一个保护角,接闪针越高,它与建筑物形成的角度就越小,所保护的范围也就越窄。
关象石向记者解释了接闪针的工作原理,当云层聚集了大量的雷电后,电荷会如同流水一般向下倾泻。等电荷接近地面时,会聚集成一个球状体,如果此时球状电荷正巧打在避雷装置上,电流就会顺着钢筋往下走,从而达到避雷的效果。
但现实的情况往往不那么“凑巧”,当雷电落入地面上空后,接闪针只能将雷电从建筑物的顶端引流到地面,而雷击的方向却并不固定,一旦打在建筑物的侧面,没有避雷装置的地方,就会对建筑物造成巨大的损害,并且越高的建筑物遭到侧击的几率就越大。“欧洲第一塔”莫斯科奥斯坦金诺广播电视塔,仅在4年半的时间里,就遭到了143次雷击,雷经常打在莫斯科电视塔侧面中间的位置,从而引发塔身部分受损。
2000年出版的《建筑物防雷设计规范》中,根据建筑物的高度将其分类,对第一类、第二类、第三类防雷建筑物分别做了防雷侧击的施工要求。东方明珠塔属于第二类防雷建筑,规范中对此也有明确的要求,即高度超过45米的钢筋混凝土结构或中国建筑金属结构信息网建筑物,必须采取具体的防雷侧击保护措施。
那么,北京的高层建筑防雷侧击的情况又是怎样的?记者获悉,目前北京有超过24米或10层以上的高层建筑共8592栋,其中超过100米的超高层建筑58栋,主要集中在本市西城、朝阳、海淀和丰台这4个城区。“我们很少看见这些高层建筑物有防雷电侧击措施。”关象石举例,为防止雷电侧击,东方明珠塔球体观光层的玻璃外壳上应该做一个铁质的网,将整个观光层包裹住,从而起到释放雷电侧击的目的。
对于东方明珠塔着火原因的分析,关象石表示:“非阻燃保温材料是导致很多建筑雷击起火的主要原因。”目前,世界上大多数的现代大型塔是钢筋混凝土建筑物,如东方明珠塔、天津天塔、辽宁彩电塔和北京的中央塔等。一般会在钢筋混凝土塔中加入保温层,以东方明珠塔为例,当塔内的保温层为非阻燃材料时,雷电打在天线外面的玻璃钢罩上,击穿后点燃了保温层的石棉,火灾就发生了。
非阻燃保温材料“惹祸”已不是第一次了,2002年沈阳市彩电塔也曾遭雷袭,闪电击中塔尖,一个直径40厘米的火球从塔尖滚落。瞬间,塔内一片漆黑,无线信号也同时中断。随后闪电击穿塔壁,点燃保温层,导致塔上200多米高的“空中乐园”里的14名游客和32名工作人员,被困3个多小时后方获救。关象石表示:“其实只须将保温层采用阻燃性材料,火灾就可以避免。”
因此,建筑物从设计到施工都要按国家标准进行,投入使用后对防雷装置还要维护保养,并定期进行检测。“无论从技术标准还是政策法规的层面上讲,各类防雷建筑物至少在每年雷雨季节前应进行一次全面的防雷安全检测,对易燃易爆场所,每半年要检测一次。”关象石拿出相关国家标准和法规指给记者看。
关象石表示,往往一到检查时,开发商就跟防雷部门打起“太极拳”,你来我躲,在他们看来雷击是个小概率的事件,发生的可能性微乎其微,所以根本没有必要花钱做相应的防雷措施,并且在建筑的设计过程中,为了建筑物整体的美观,往往忽略了防雷侧击措施的施工。
“建筑物外立面的防雷工作尚不重视,建筑物内的电气和电子系统的防雷防护,更是被忽视。”关象石指出,随着经济水平的提高,越来越多个人和单位楼层内会存放大量的电线和电子设备,如果不进行防雷保护的话,一旦遭雷击,后果不堪设想。因此,关象石建议建筑物的外墙应该采用导电材料,以此改变或减少由雷击产生的电磁场对建筑物的穿透。建筑物之间采用的电缆一定不能铺设在金属管道内。
除此之外,由于缺乏对雷电知识的科学普及,在北京经常可以发现建筑物间存在很多安全隐患,例如平行的两栋高楼因隶属一个单位,为了节约成本,共同使用一个卫星讯号,当一个楼顶架上卫星电线时,另一栋楼往往会直接引一条线帮助接收信号,殊不知,一旦雷电来袭,电流会顺着这条飞线击中另一栋高楼,从而引发火灾。
与国人对雷电安全漠然的态度相比,国外对建筑防雷的神经始终紧绷着。关象石介绍,美国雷电主管部门——国家海洋和大气管理局将每年的6月18日至24日,定为“闪电安全周”,在全国范围内,普及闪电安全知识。他们认为与其他的天气事件相比,闪电会导致更加直接的死亡事故。在向大众普及闪电知识的同时,国家海洋和大气管理局还希望借“闪电安全周”之机,推动美国对闪电科学的研究。
陕西省气象局防雷办公室总工程师李彩莲也对记者表示,在美国、法国、德国都会有私人性质的防雷公司存在,建筑商会主动找到防雷公司,请他们提供对建筑物从防雷、定期年检、甚至到雷电预警的全方位服务。为此,关象石建议我国应加大对雷电防护的基础研究,从而加强防雷的科研力量。