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屋顶避雷针一般多长

来源:baiyundou.net   日期:2024-07-07

在广袤的中国大地上至今仍保留着许多古色古香、多种多样的传统建筑。有雄伟大气、庄严肃穆的宫殿庙宇,也有青砖小瓦、精巧秀致的江南园林。

而这些古建筑多为木结构,所以在保存上特别需要花心思。基础的防虫防蚁防腐之外,预防自然灾害更是重中之重。木质结构的房屋尤其需要预防雷暴,不然一个雷劈下来,就能直接引发火灾烧没一栋屋子。

但是,打雷可不分是古代还是现代,古代没有避雷针,为何中国历史上却少有建筑被雷劈的记录?在雷电交加的时候,那时候的人们又是通过什么样的形式,来预防建筑遭受雷击的“飞来横祸”呢?

最初的阶段:迷信“五行”、“水克火雷”

雷可以分为直击雷、感应雷、雷电波侵入和球雷四种。而最容易对古建筑造成危害的则正是直击雷和球雷,因为这二者最喜欢与木头接触。直击雷是雷电对树木直接放电形成的,球雷则是能顺着木质的缝隙窜到屋子里引起爆炸。

对古人而言,雷电的概念在最初更像是五行之物,属于五行中的“火”元素。比如中国传统典籍《易经》中的第二十一卦和第五十一卦,就将雷看作是火雷噬嗑卦,属于刑罚。

所以在古代人们也会从五行之说上对建筑进行装饰,现存的古建筑中大多在屋顶上都会有着龙九子之一螭的、云纹等代表“水克火雷”的样式。当然,再好的寓意也只是在避雷措施之上的“锦上添花”,真正起到预防雷击作用的还是落到实处的各种建造方式。

宫殿屋舍避雷——鸱吻装置

现代的避雷针是利用导线与泄流地网来引导雷电流避免雷击,而其实早在汉朝我国就出现了与避雷针相似原理的设置——虽然说不清科学原理,但是效果杠杠的。

唐代苏鹗编撰的《苏氏演义》中就有写道:汉武帝修造柏梁殿,有官员给他上书说,有种海里的神兽叫做蚩,蚩的尾巴特别擅长玩水,所以在宫殿屋脊上建一个蚩尾就可以辟火灾。

宋代彭乘的《墨客挥犀》中也写道:“唐代及唐代以前,在建筑屋脊的两端安装蚩尾或鸱尾的现象就已经十分普遍了。”这里所说的鸱尾、与前文提到的蚩尾其实就是避雷针在古代的一种变形设计。

蚩尾通常安装在屋脊的主脊和垂脊的衔接处,或者正脊的两侧,表面会有一层金属涂层,里面则埋上铁丝或者铜制品与地面连接,就能起到把雷电流引到地下的作用。

这些装置的造型也从最开始的鱼尾巴变成了后来的、像是张嘴吞掉屋脊的样子,它们也衍生出“鸱吻”、“吻兽”等名字。

鸱吻的造型千奇百怪,不仅仅是龙子的造型,还可以是龙、凤、狮子、天马、海马、狻猊、狎鱼、獬豸、斗牛和行什,前面还领着一个骑凤仙人。而无一意外,这些形象都有着避火、兴水、防雷的寓意,属实是美观和实用兼具了。

鸱吻装置的安装高峰期是在紫禁城建立之后。据《明史》和《明实录》的史料记载,仅明朝一朝,故宫便经历了不下16次的雷击起火。而因为火灾,在这些宫殿之上也就出现了更多起着预防作用的鸱吻装置。

除了鸱吻造型之外,工匠们还匠心独具地将其改造运用在宫殿的宝顶尖端上——避雷装置藏在宝顶和屋架内,位于最高点可以引导雷电,通过内里装置把电流引向地面,从外观上看还有着“衔顶明珠”的美好寓意。

庙宇佛塔避雷——塔刹

鸱吻多用于宫殿房屋的建筑之上,而在许多庙宇和佛塔则采取了与蚩尾有着异曲同工之妙的另一种避雷手段——“塔刹消雷”。塔刹通常是指佛塔最顶上、最明显的一种装饰品,本身由刹座、刹身、刹顶和刹杆组成,常见的形状有相轮、宝瓶以及葫芦型,材质则大多都是铁制的。

之所以说塔刹与避雷针有“异”,是因为有些塔从塔顶的塔刹到地面,中间都是空的,没有放置可以导走电流的任何导体。这类塔刹消雷的原理,似乎仅仅只是依靠雷电击中金属制造的塔刹,从而产生较强的电压电流,与附近空气的雷电场互相吸引并中和,以实现消雷目的。

然而大部分塔刹的设计——居中插入塔身的铁杵,四周的圆环、月牙、宝珠等装饰设计,再加上数根用以固定的铁索,这不妥妥就是一个古代的“接闪杆”(俗称避雷针)嘛。

山西朔州应县的释迦塔、湖南洞庭湖畔的慈氏塔的避雷措施都运用了这一原理。居中铁杵充当避雷针,垂下的铁索就成了接地的下引线,但凡打个雷,雷电都能被铁索引到大地,最终悄无声息归于寂静。

百搭百用避雷——雷公柱

说起古代的避雷措施,雷公柱一定是绕不开的主要内容。如果说蚩尾适用于皇家宫殿或大家府邸,塔刹是为佛塔量身定做的话,那雷公柱可就是“百搭单品”,随处适用了。甭管您是亭台楼阁,还是殿堂庙宇,就是大街上随便立一牌坊,都能用得上雷公柱。

雷公柱看起来“貌不惊人”——整体短小,通常是设在牌坊的高架上,或者屋脊的多根柱子汇合的主柱上,使用的木材也不是一般的木材,而是楠木、松树等导电性比较好的木材。

柱子内插了一根金属针,一头朝天可以引雷,一头通地可以导电,像张口吐珠的龙,又因为古人认为施雷布雨是龙王的工作,因此雷公柱又被称为“镇龙”设施。

雷公柱应用的建筑中最为出名的就是北京天坛的祈年殿了。祈年殿的雷公柱在殿中“C位”——整座大殿上方宝顶的正中间,向上沟通所谓的“天神旨意”,向下传达天帝与皇帝的对话。说不准在古时看来,雷电会不会损害祈年殿正是天神对人间帝王功绩满意与否的象征呢。

而雷公柱的威力有多强呢?1987年8月故宫中的景阳宫因为雷电的暴击起火,整个宫殿烧了整整3个小时,可燃烧中心雷公柱直径仅损失了1/4,殿内的主要承重构件损伤深度均不足5厘米,最后仅有景阳宫的屋顶受损比较严重。

可想而知,雷公柱不仅承担了防雷的重要作用,也在支撑房屋建筑上“功勋卓著”。

被动消雷——归于自然

除了从建筑本身做文章,机智的古代人也考虑到了直接从雷电的层面来规避。

雷电是如何产生的呢?云因为冰晶、水滴和空气对流产生云中负荷,正反负荷间出现电位差,达到一定程度后的放电现象就是闪电,爆发出的热量使空气膨胀而“爆炸”,爆炸声就是打雷。

如果说雷电现象就像人在发泄情绪的话,那就一定要有载体接住这些情绪。

如果说“雷公柱”等建设方式是人类在“主动”减少雷电的伤害,那么当雷电击打下来,自然而然地打向树木、山峰或者巨型岩石这种突出的物体,再通过这些载体引入大地,我们可以将其称之为“被动消雷”,抑或“自然消雷”。

树木、山峰、岩石有着较强的导电性,当遭到雷电击打时,它们就会产生电晕电流,将承受到的电晕电荷以较平缓的方式进行释放出。而且因为存在微量元素能方便聚合电荷,所以河床、矿山、沼泽等地质条件也特别受雷电的“喜欢”。不得不说,优质的生态环境与土壤的地质环境也成了大自然为保护建筑主动承担起的“避雷”责任。

据说五台山多年来少有雷电袭击就是因为其绝佳的生态环境与地理位置。首先五台山的大多寺庙都坐落在半山腰的树木环抱中,后靠高耸入云的坚实山崖,四周都是高大可提供遮蔽的树木,而且随处可见的溪流、水源,高出一大截的树木和山体,无一不在雷电爆发时抢先建筑一步获得“青睐”,遭受暴击。

上文中提到过的应县释迦塔之所以很少遭到“雷电暴击”,除了自身的“铁制古刹”外,塔四周的环境也功不可没:塔身下有垒得极高的土层,土壤的电阻率尤其的小,加上附近还有不少蓄水的地方,所以当雷电降下的时候,它们的第一选择也不再仅仅是“目光短浅”落在建筑之上了,电阻率更低的周围环境帮助木塔避开致命一击。

主动消雷——因“材质”制宜

自然环境替建筑承担雷击压力属于建筑的被动消雷的话,那在建筑材料上的有意选择就属于主动消雷的一种了。

古代建筑大多是木制结构,本身就属于绝缘不导电的一种。加上大多都修建在夯实过的砖土基地之上,一方面电流能被导入土壤,一方面又能隔绝土壤水分保持干燥和绝缘性。

但是由于木头淋雨后一定会变潮湿,而潮湿的木头则会增加导电性,所以智慧的古代人们琢磨出了新的建筑材料。比如南朝宋的盛弘之就在他的《荆州记》里写道,在东汉时期的湖阳县,汉光武帝刘秀他外公樊重因为母亲害怕打雷,就修了个石屋子给她住,那个屋子一直到盛弘之的时代都还在。据此我们可以推测出,樊重建造石屋的应该就是防火、绝缘的大理石一类材质。

此外,到了后来,随着技术发展,家底稍微显赫一些的大户还用上了琉璃瓦、陶瓷、以及特殊的铜制金属瓦片等材料。武当山大名鼎鼎的“雷火炼殿”就是使用了这样的材质。这也是中国避雷技术的巅峰之作,不仅实现了避雷目的,还带给了人们难得一见的奇观。

首先武当山的云层条件十分适合聚合电荷,形成雷电云。而其次这座大殿的瓦片以及部分组成结构都是由铜浇筑而成,立在武当山顶,如同扣上了一个硕大的金属盖子。

同时因为因为金殿顶棚与地面完全隔绝,雷电引导到了瓦片之上却无处可去,最终只得在金殿屋顶上来回滚动,而铜在火球的映照下金光闪闪,就像雷火在淬炼这座大殿,也为它打出了“雷火炼殿”这样的传奇名声。

法国旅行家戴马·甘兰曾在他的游行札记《中国新事》中记述了中国的鸱吻这一避雷装备,而这篇1688年的记述相较于富兰克林的避雷针现世早了近70年。

这足以说明,中国古代人民或许还没有完全弄清楚所谓的“自然原理”,但并不影响勤劳务实的他们从对大自然的观察与探索中总结经验,直接将其应用到生活与建筑之中。中国的建筑魅力,正因为它是务实与美观的统一。


参考资料:

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  2. 高策、丁士章、卢银吉、苗建军:从山西省五台山古建筑看我国古代避雷措施(一)——兼谈中国古代对雷电的认识,山西大学学报(自然科学版). 1986,(04)
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姬佳宰3783120米高的建筑物设避雷针保护,怎么计算避雷针的保护范围? -
廖赖享18680111030 ______ 120米高的建筑一般采用屋顶避雷短针保护加均压环保护来做到防雷效果,避雷针保护范围是针对独立避雷针而言,而且因为滚球半径最大60米(三类防雷建筑物),所以高层建筑物是不能仅仅采用独立针来保护的,其侧面会有遭受侧击雷的危险,所以还要做好均压环.

姬佳宰3783请教!!!关于屋顶防雷的 -
廖赖享18680111030 ______ 根据你所提供的数据,你的建筑物应该是属于三类防雷的. 三类防雷的避雷网格是不大于20*20,是指屋面所形成的每个网格都不大于20*20或24*16, 且你的避雷网格是不能独立的,必须是连在一起,也就是说必须在同一个等电位连接上. 你给的图形是3个网格,但是是不可靠连接, 也就是说没有形成一个通路, 你上面的3个网格与下面的小格子并没有用避雷带连接 注意!

姬佳宰3783避雷针怎么布置 -
廖赖享18680111030 ______ 1,把尖针装好,最高点至少要高出所要保护的建筑物1米以上,视建筑物大小而定,越大越高,被保护的范围以该针尖为中心点,往下呈近似指数曲线下降,下视图约为一圆锥.2,把接地桩打好,至少深入地下1米,越深越好,打完记得浇水数次,减少接触电阻,盐水更好.3,把针和接地桩通过各种截面积足够的导体连接,中间尽量不要有拼接.4,接地桩的位置最好是远离人来人往的地方,否则雷电时,一旦引雷,其地面形成的跨步电压可能会要人命.最好也远离重要或精密设备的接地点,否则雷击放电时可能形成高电位,通过其接地点进入电路击穿设备.5,避雷针实质就是引雷器,引雷不是好玩的,但如果不引雷,也许会打到建筑物上,那是损失更大.

姬佳宰3783房顶上的避雷针高度为7米,请问它覆盖的安全范围有多少米呢? -
廖赖享18680111030 ______ 条件不充足,不能准确计算!要提供建筑物高度,避雷针高度和建筑的使用性质才能计算.按一般民用建筑,房顶立一个高度为7米避雷针.会在以避雷针为中心与屋顶平面形成一个锥形保护区域.即:在以避雷针为中心在屋顶平面的保护半径为:28.12m

姬佳宰3783下雨天不能走进避雷针几米远? -
廖赖享18680111030 ______ 不能走近避雷针. 避雷针是在高空中引雷的.就是高空中的云层强电流在一定范围内会被引到地面.躲在有避雷针附近的建筑物内是安全的.避雷针一般在建筑物顶端,人也躲不到避雷针下面. 雷雨时如果身在空旷的地方,应该马上蹲在地上...

姬佳宰3783一幢200多平米楼顶做辟雷要多久 -
廖赖享18680111030 ______ 家用的不用多少钱,根据你的楼顶面积算,一般也就两根4-5m的避雷针,一个也就800左右,主要找人安装这一块话费多点

姬佳宰3783避雷针如何安装 -
廖赖享18680111030 ______ 直击雷防护 其一.如果你房子的高度超出了高压线上的避雷线,建议在你屋顶上安装10mm圆钢作为避雷带或避雷针.安装避雷针的话需要考虑整个房子的长、宽、高等因素,房子周边的地理环境(如是否空旷).这个主要是直击雷防护.直击...

姬佳宰3783避雷针到底长什么样啊拜托了各位 谢谢 -
廖赖享18680111030 ______ 较高的屋顶上,不是天线的都是避雷针

姬佳宰3783避雷针基本介绍 -
廖赖享18680111030 ______ 避雷针,又名防雷针,是用来保护建筑物等避免雷击的装置.在高大建筑物顶端安装一根金属棒,用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来,利用金属棒的尖端放电,使云层所带的电和地上的电逐渐中和,从而不会引发事故.避雷针规格必须...

姬佳宰3783长130米,宽二十米的楼顶做防雷保护,几根高出楼顶多少的避雷针如何排布,能覆盖全部楼顶面积?注意有三个主要采分点:1.几根避雷针?2.避雷针好高... -
廖赖享18680111030 ______[答案] 屋顶一般不用许多避雷针来防直击雷,而是用避雷带联合避雷针来做. 首先,在周围做一周避雷带,避雷带与每个柱子的主钢筋要焊接. 第二,对于楼顶的高出屋面的电梯塔楼,也可以做避雷带,但要与屋面避雷带至少两点焊接. 第三,对于屋面的其...

(编辑:自媒体)
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