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1、古建避雷,人们在 游 览中国众多名胜古迹时 ,不免为有些古建筑千年不遭雷击而惊叹不 已 。 这是什么原因呢？,1.中国古建筑本身就装有避雷针 2.中国古建筑是通过绝缘避雷与 自然避雷相结合的一种绝妙技术 。,一.中国古建筑本身就装有避雷针,在我国古代建筑中，本身就装已有避雷装置了。所以这么许多高大的古建筑，很少有被雷电击坏的。 中国古建筑有避雷针的证明：在我 国古书 淮南子 、左传 、谷梁传 中就有关于避雷针详细的记载,在古建筑中，避雷装置主要是用“雷公柱”。 这种装置有三种形式： 一是亭、阁上的宝顶及佛塔的塔刹，下面设有雷公柱； 二是牌坊之类的建筑，在高架柱处设雷公柱； 三是殿堂的顶上，在屋
2、脊两端的正吻下面，也设置雷公柱。 古代匠人懂得，建筑物的这些部位，都是最易受雷击的地方。,1 若是楼阁、亭子、佛塔等建筑，则由顶上的火珠、宝珠、宝顶等接受雷电，由雷公柱传至柱，引入地下。其做法都差不多。 2 殿堂屋顶上的正吻，是房屋的最高处，而且是尖端，所以最易被雷击。避雷的做法是，正吻触雷后，其电流便沿正吻内的雷公柱、太平梁、角梁、沿柱等引向地面。在这里 ,雷公桩 、沿柱角梁等充作了雷电引下线,雷公柱、沿柱、角梁等，不能用一般的木材，所用的木材大体有：楠木、格木、松、柏等，这些木材都有较好的导电性，有的也用金属（铜、铁等）。 如北京昌平时长陵的棱恩殿上用的是楠木；又如广西容县的真武阁上用的是
3、格木，即铁力木。这些木材都有导电性。,二.中国古建筑是通过绝缘避雷与 自然避雷相结合的一种绝妙技术 。,三个方面： 1.建筑材料和结构 2.地理环境 3.生态环境,1.建筑材料和结构,以建筑材料和结构而言 ,我国古建筑不外乎纯金属建筑物 【如武当山金顶 、五 台山铜殿 、铜塔 】,以砖石 为主和 以 木材为主 的三种类 型 。 台基使 用 的 主料为砖 石 ,灰浆 由 白灰 、糯米 、白矾等合成 ,地下则铺有厚达一 尺 的焦炭 墙体 主料 为木材 、砖石 、灰浆 、白灰 、桐油制的油灰 ,以及麻 、油漆等。 所有这些材料 ,无不 具有极好的防潮 防腐性能 ,因而 ,不难发现整个建筑犹如一个 良
4、好的绝缘体 。,2.地理环境,从绝缘避雷的角度看 ,古建筑大都选址于 居高面南 、前临溪谷 、大海或低地 ,后有丘陵 、大山或高地 。由于可享受 阳光的照射 ,不断获得清新爽快 的风吹 ,故可使建筑物免受潮气的侵袭 ,永保清凉干燥状态,3.生态环境,三面环 山也是防雷佳境 ,据研究 ,环 山形地带 以上的雷电均可被大 山 、树木等 自然消除 ,因而 具有 极 强 的 消雷 能力。,例,五台山佛光寺古建筑避雷原因探析,山西是我国现存木构古建筑最多的省份 , 其中佛光寺古建筑尤其是东大殿 ,从建成至今虽历时千余年依然保存完好 ,其保存至今的原因是多方面的 ,这里仅从避雷方面分析佛光寺古建筑存世的原
5、因。,佛光寺所处佛光山 ,海拔 1 320米。佛光山区 “ 冬季最低气温约 - 25 . 6 ,夏季最高气温约 35 . 5 ,最大风力为 19 m / s,年最大降雨雪量为 690 . 4毫米 ”,年平均雷暴日数为 40天左右 ,属雷电活动 较多的地区。 虽然从古代文献记载来看 ,佛光寺虽曾数度被毁 ,却均系人为原因 ,并没有该寺建筑因雷电受损的记录。,就佛光寺最高的古建筑东大殿来说 ,按照现代防雷理论 ,可用如下公式算出东大殿应受雷击的次数: N = 0 . 015 k n (5 h /1000)2 m 【式中: n为每年雷日数 , h为建筑物高度 (米 ) , m为 建筑物的年龄 , k
6、为地形修正系数 ( k = 12)。取 k = 1 . 8, n = 40, h = 32 (包括叠坎和台基部分 )】 从大中十一年 (857年 )算起 ,至今 1151年中应受雷击次数 N = 100次。事实上该殿从未遭受过雷击。而从前述佛光寺所处地区并不利于寺内建筑物避雷 ,因此 ,该寺古建筑不遭雷击一定存在合理的避雷机制。,(一 )利用了自然消雷及雷击选择性所谓自然消雷是指地球表面的感生电荷在雷云电场的作用下 ,通过尖凸物如树木、 山峰、 岩石、 建筑物等产生电晕电流 ,将雷云所带的部分电荷以缓和方式释放。这一放电过程虽然没有雷电强烈迅猛 ,但在一些情况下也会伴随发光现象。,关于佛光寺的
7、这类发光现象在历史文献多有记载 , 如明清凉山志 中载:“ 明万历元年正月上元日 ,北台大雪怒风 ,神灯遍野。在刹端者 ,其大如斗。僧无用者 ,指以示众 ,指端即现一灯。既而沾衣拂面 ,皆神灯也。 ” 书中还有多处有关神灯、 圣灯等的叙述。 广清凉传 中关于佛光寺名由来的记载“燕宕昌王 遇佛神光 ,山林遍照 ” ,可能也是此类现象 ,只是描述甚简。 此类神秘现象是由于当时特殊天气条件下 ,山峰、 树木的电晕放电所致 ,这也反映了五台山地区包括佛光寺周围都具有较强的自然消雷能力。,当雷云笼罩时 ,高耸的佛光山山峰及凸出物等会产生电晕电流 ,可以部分地消除雷电;其次 ,寺内及寺后的松树因对云雾低层
8、的低密度大气离子团具有吸附作用而带电 ,使云雾较高处的高密度云团与树木间的电位差较大 ,结果雷雨云与树木之间也会产生电晕电流 ,减弱云层与大地间的电场强度 ,使佛光寺古建筑在雷云出现时始终处于一个弱电场区 ,仿佛置于一个“ 屏蔽 ” 之中 ,最大限度地消除了雷击。,（二）佛光寺古建筑也较好地利用了雷击的选择性 1.从佛光寺选址来看 ,该寺背靠佛光山 ,位于山腰 ,雷云笼罩时 ,佛光山山顶更接近带电雷云 ,其尖端电场强度更大 ,雷电更容易被吸引到山顶 ,相较之下其受雷概率远大于佛光寺内的古建筑;佛光寺西面山脚下有一道溪水 ,根据雷击的选择性 ,此处河床更易遭受雷击。 2.佛光寺就山崖造凿而成 ,
9、寺内主要建筑东大殿殿身建于石筑台基之上 ,那么该殿殿基部分的电阻率则要远大于周围土壤的电阻率 3.佛光寺后还出产铁矿 ,铁矿床因其电阻率低也较易遭受雷击 ,从而减小了其他地方的受雷概率。,(三)从佛光寺周围的生态环境来看,寺内及四周均为古松 ,雷雨天时 ,这些松树会大量的消除雷电。即使雷电场很强 ,这些树木的消雷能力不够 ,那么剩余的雷电击在这些松树上的可能性也远大于击在东大殿及其他建筑物上。 同时 ,寺内外不少古松的高度超过了寺内的建筑物 ,尤其是东大殿殿前两株有几百年树龄的古松 ,其高度超出大殿顶部 10多米 ,大殿后的松树由于种在山坡上 ,其高度也远高过殿顶,文殊殿门前左侧的古松也远高于
10、殿顶。这些高过建筑物的古松相当于多个避雷针。,（四）佛光寺主要建筑材料大致如下:台基部分使用的材料有石料及小夯灰土等;墙体的主要材料为木材、 砖石、 灰土、 砖灰、 麻、 油漆等;顶部的主要材料为木材、 瓦、 灰、 泥、油漆、 金属等。从这些材料的物理性能来看 ,除金属外 ,其余都具有较好的绝缘性。而少量的金属材料大多为铁钉和屋顶上的装饰 ,因其并未彼此连接 ,且大都用桐油及各种油漆漆过 ,也能起到一定的绝缘作用。用以上建筑材料构筑的佛光寺古建筑由于本身电阻较高 ,相对于周围环境来说近似于绝缘体。,总结：,前述的各种避雷机制之间有着密切的关系。佛光寺古建筑虽为木构 ,但其绝缘性也只是相对的 ,如果没有周围环境的自然消雷和雷击选择性 ,其成功避雷的可能性也会大大降低;周围环境具有较强的自然消雷能力 ,则雷击选择性也就明显 ,这时避免雷击又借助于古建筑自身良好的绝缘性。佛光寺古建筑的地理环境、 地质条件、 生态环境、 建筑结构等 ,将以上三个避雷机制有机地结合在一起 ,它们相互补充、 相辅相成 ,共同构成了佛光寺古建筑历经千年未遭雷击的原因。,
