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，文物建筑保護越來越受到人們的關注。文物建筑，是歷史流傳下來的“財富”，有的歷經(jīng)百年甚至千年風雨洗禮，承災能力脆弱，火災、雷擊、地震、洪水等災害時刻威脅著它們的安全。而雷擊災害對于文物建筑的損害尤甚。文物建筑為何易遭雷擊？ 雷擊對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。但在面對雷電災害時，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。
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使其更容易遭受雷擊——
穴雖在山，禍福在水。
時常遭到雷擊自然災害的文物建筑的地理位置分布有著很強的普遍規(guī)律性。風水理論是古人對建筑物選址的重要依據(jù)，而風水理論的理想環(huán)境主要是由山和水構成，其中尤以水為生氣之源。《水龍經(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。“可以說，發(fā)生雷災的古建筑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擾的地方，防雷現(xiàn)狀不容樂觀。”張華明說。
尋本溯源，探尋建筑自身結構。
從文物建筑的結構看，具有以下易遭雷擊的結構特點：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構為主，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。“樹體本身具有導電性能，這些高大的古樹容易成為雷電落腳點，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)生的強大電磁感應也會使文物建筑內(nèi)部或外部的線路產(chǎn)生過電壓、過電流，容易造成火災事故。”
文物建筑內(nèi)部環(huán)境變化。
當下，隨著文物保護、旅游事業(yè)的發(fā)展以及安全方面的考慮，文物建筑的保護受到關注，越來越多的文物建筑周圍安裝了電源、通信、安防系統(tǒng)等服務設施。“這大大增加了雷電入侵的通道，還有一些重建或修復的文物建筑內(nèi)部結構已發(fā)生變化，增加了不少現(xiàn)代元素，比如修復的大梁，為了結實，在內(nèi)部嵌入鋼板之類的金屬物。”張華明說。
年久失修，進水潮濕。
我國的文物建筑支撐結構多為粗大木料，內(nèi)外裝飾都采用大量木材。然而，不少文物建筑經(jīng)過長年累月的風雨侵蝕，原有的絕緣性能被破壞，當雷雨來臨時，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)構件起火。
如何做好文物建筑防雷分類？
張華明認為，雷電災害是造成文物建筑受損的主要自然災害之一，做好防雷分類，對文物建筑因地制宜采取防雷保護措施，具有重要指導意義。
“不少學者按照文物建筑的文物保護級別劃分防雷等級，這種分類方式僅僅是從承災體脆弱性考慮，災害的發(fā)生是由致災環(huán)境的危險性和承災體的脆弱性決定的，事實上，文物建筑遭受雷擊是多方面因素綜合作用的結果。因此，文物建筑的雷電防護等級應按照承災體的危險性和脆弱性劃分。”張華明說，通過對文物建筑雷電災害規(guī)律分析，可以將文物建筑的重要性、雷擊密度、所處環(huán)境、服務設施、文物建筑高度、周圍樹木、自身結構、雷擊史等作為文物建筑防雷分類評估指標，采用層次分析法（AHP）確定指標權重，根據(jù)文物建筑保護等級、遭受雷災規(guī)律、雷電活動情況以及現(xiàn)行國家標準等對評估指標進行分類、評價，建立文物建筑防雷分類評估模型。
談及其中幾個指標的選取依據(jù)，張華明解釋說，文物建筑作為雷電災害的承災體，具有一定的脆弱性，一旦發(fā)生雷災，文物建筑的歷史、藝術和科學價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估指標。而雷擊密度是最直接反映孕災環(huán)境的評估指標，雷擊密度大的地區(qū)，說明區(qū)域孕災環(huán)境復雜、致災因子活躍，承災體的易損性大。對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，也是分類評估的重點。
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構，因此無法進行分類，沒有被納入評估指標。
“確定評估指標后，按照文物建筑防雷分類方法判斷權重分布，可以對文物建筑的雷電防護進行分級。”張華明說，對各個指標進行分級、評價后，可得到極重要、中等重要、重要等三個等級，并對三個等級分別給出相應的指數(shù)3、2、1。
“我們根據(jù)文物建筑的防雷分類分值，將雷電防護等級劃分為一級、二級、三級，當防雷分類分值≥2時，可按一類防雷等級作防雷保護；當分值介于1和2之間時，可按二類防雷等級進行防護；當分值≤1時，則按三類防雷等級進行防護。”張華明解釋說。
怎樣做好文物建筑防雷保護？
針對雷擊對文物建筑的主要影響，主要有直擊雷破壞和雷電感應破壞。直擊雷的效應分為熱效應、電效應和機械效應，對文物建筑的屋脊及吻獸、走獸、挑檐、房瓦等易造成破壞，甚至導致整個建筑起火被焚。如果防護不完善，雷電流沿建筑防雷引下線泄放時，還可能因接觸電壓及跨步電壓，導致游客及工作人員傷亡。“而雷電感應破壞則主要是指雷擊電磁脈沖對文物建筑內(nèi)的配電線路及監(jiān)控、廣播、通信（電話線、防火防盜監(jiān)控數(shù)據(jù)線）等信息系統(tǒng)造成破壞。”
基于雷電對文物建筑的影響，張華明認為，做好文物建筑防雷保護至關重要，而其前提是明確文物建筑的防雷原則。防雷，應以保護文物建筑為目的，以不改變文物建筑的原狀為原則，堅持防雷設施與建筑環(huán)境保護相一致，與建筑風格相協(xié)調(diào)，建筑保護與人身安全保護并重的原則，做到防護至上和統(tǒng)籌兼顧。“文物建筑防雷設計與施工方法既要充分考慮保持建筑原貌和藝術特點，又要符合文物建筑周圍的地理、土質(zhì)、氣象、環(huán)境、雷電活動規(guī)律等。”