避雷針其實是“引雷針”,高層建築為何要“主動接閃”?

颱風季來臨,上海不時驟降暴雨,電閃雷鳴,一些市民擔心高層建築可能被雷電擊中,帶來危險。對此,解放日報·上觀新聞記者採訪了華東建築設計研究總院電氣總工程師、中國建築學會建築電氣分會理事長沈育祥,同濟大學建築設計研究院副總工程師夏林,請他們科普高層建築的避雷原理,以及雷雨季節大家應當如何防止雷電危害。

【雷電威力大,不防易釀災】

雷電是如何產生的?關於這個問題,目前沒有統一解釋。沈育祥介紹,主流觀點認為,在特定天氣條件下,大量帶有水分子的氣體向上流動,水分子之間碰撞摩擦後帶上電荷,有些帶正電荷,有些帶負電荷,這樣雲層之間就形成了電場。當電場達到一定強度,就會放電,產生強烈的光和熱,空氣極力膨脹流動,“於是我們看見閃電,聽到打雷的轟鳴聲。”

早期建築物由於沒有全面的防雷體系,一旦某個部分被雷電擊中,易造成構築物損壞、局部垮塌或引發火災。“這是由於雷擊會產生瞬態電湧效應、熱效應、機械效應,造成瞬態過電壓擊壞用電設備,產生高熱和機械力。”夏林表示,我國每年因雷擊以及雷擊負效應造成的人員傷亡達3000-4000例,主要集中在欠發達地區的農村,需要加以重視。

若電力設施遭受雷擊,可能引發區域停電事故;重要通信線路遭受雷擊,則會帶來通信中斷。一個典型案例是,21世紀初美國俄亥俄州因架空線遭受雷擊,造成北美大停電事故,殃及美國北部和加拿大南部。

【避雷針其實是“引雷針”】

我們熟悉的避雷針又稱“接閃杆”,是一種常用避雷裝置,它並非“單兵作戰”,背後還有一系列“小夥伴”——建築物防雷裝置包括屋面的接閃裝置(由避雷針、接閃帶和接閃網組成)、引下線(利用建築物垂直支柱中的鋼筋或鋼結構件組成)、接地裝置(建築物基礎)。

當高樓上空出現帶電雲層時,避雷針被感應上電荷,與帶電雲層形成了一個電容很小的電容器。但避雷針針頭很尖,能聚集大量電荷,導致避雷針與雲層之間的空氣易被擊穿,成為導體。隨即雲層上的電荷經由接閃裝置和引下線,流經建築物基礎,散落到周邊大地,不對建築構成威脅。

“避雷針其實是‘引雷針’。” 沈育祥打趣道,“可以理解為,閃電會主動‘找’地面上較高的建築來釋放能量,所以高層建築的避雷針是用來主動引雷的,希望雷打到自己身上,來保護下面建築的安全。”不僅如此,高層建築“主動接閃”,也在客觀上保護了周邊建築和行人的安全。因此,如果目擊高層建築被雷電擊中,沒有必要擔心。

【雷雨季節不可忽視防雷電】

在我國,除部分經設計評估的低矮建築物外,絕大多數建築物(構築物)均需要按照國家設計標準進行建築物防雷設計,尤其是高層建築。沈育祥表示:“我們上海的建築防雷措施做得很到位,請市民放心好了。”

但是以防萬一,雷雨季節的防雷電工作不可掉以輕心。雖然打在窗戶上的雷電會通過接地裝置立即引入大地,沈育祥仍然建議雷雨天氣不要靠近窗戶,更不要用手去摸窗框。安坐家中時,應儘量不使用連接電源的電腦,也最好不要接打電話。

夏林則提醒,上海市氣象局已經建立了先進的雷電預警系統,能準確預報雷電。市民出門前,可以通過天氣預報瞭解當日雷電情況,一旦雷雨發生,應及時躲進建築物內。尤其是如果有學生冒著雷雨仍在操場上活動,校方應及時通知學生回到樓內。

在廣大農村地區,由於室外沒有任何避雷設施,更容易遭受雷擊,導致人員傷亡。因此在春夏季雷電活躍期間的雷雨天氣,大家應儘可能避免在空曠場地活動。假若一時躲不開,也儘量做到不要貼臨高聳的樹木、電線杆、金屬欄杆等,保持至少4-5米的距離。


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