我国古建筑多用木材特别需要防雷击

  我国古建筑在世界独树一帜，它和欧洲建筑、伊斯兰建筑并称世界三大建筑体系。我国古建筑非常多，是国家重要的人文旅游资源和珍贵文化遗产，具有不可复原性。因此古建筑的安全保护显得尤为重要，防止自然灾害的破坏也是古建筑保护的重要任务，防止雷电破坏就是其中之一。

  我国古建筑大多以木材为主要建筑材料，除石坊、砖塔外，屋架主要为木结构，其中梁、柱、斗、拱、檩、椽、窗等构件均为木材制作。一般的古建筑每平方米建筑面积约需用1立方米的木材，远远大于现代建筑中木材用量每平方米不大于0.03立方米的标准。古建筑由于其自身的结构、位置、材料等特点，从古至今因雷击起火被焚或雷击后遭受破坏的事件时有发生，所以研究古建筑木材雷击损坏的成因和机理很有意义。

  利用模拟雷电实验开展雷击破坏研究

  自然界中雷电为瞬时性、随机性，利用模拟雷电实验开展雷击破坏研究是较有效的方法。本研究在实验室利用雷电模拟装置，选用IEC标准中推荐的雷击电流波形，选择古建筑有代表性的松木材料，进行了古建筑木材雷击受损方式及影响因素的研究。

  实验过程中，改变古建筑木材性状和雷电流参数进行多次实验，研究古建筑木材雷击受损的主要影响因素和破坏方式。雷击瞬间，会产生“啪”的巨大爆炸声音，放置实验样品的实验台的玻璃门被冲开，有很强的白光瞬间出现又消失，接着有很多耀眼的火星四处飞散然后消失。

  木材含水率和厚度对雷击后果有重要影响

  研究结果表明：当木材含水率较低时，遭雷击后木材会灼黑或烧糊，主要是雷击电弧灼烧破坏。当木材含水率较高时，遭雷击后更容易出现损伤坑或劈裂，主要是雷击机械能破坏。此外，含水率越高的木材损伤深度越深，损伤面积越大，即含水率越高时雷电流注入越深。

  雷击发生时，木材越厚越不易着火，但如果木材质地疏松或其他原因产生缝隙就容易着火，木材太薄时雷电冲击波作用力也会对其产生影响。

  雷电流强度越大，雷击后木材损伤的现象越明显，木材损伤面积越大，损伤深度越深。雷电流峰值和木材含水率是影响木材损伤程度的最主要外因和内因。

  总体而言，古建筑木材遭受雷击破坏的主要影响因素为木材含水率、木材厚度和雷电流强度等，破坏过程包括雷电弧灼烧、雷电流注入木材的发热升温以及雷电空气冲击波等破坏作用，情况不同破坏作用方式也不同，是一系列复杂的物理和化学变化共同作用的结果。

  本研究通过实验探明雷电在古建筑木质构件上的损坏作用机理，确立雷击点处能量的耗散方式，揭示雷击木材破坏影响因素和方式，对古建筑雷击起火机理有更全面深入的认识，为北京市古建筑防雷设计施工提供科学指导和参考，对古建筑保护具有积极意义。 （本报综合）