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今年4月13日,凌晨的黄浦江畔电闪雷鸣。目击者见到东方明珠顶部燃烧得像一支火柴。扑救工作在1小时之内结束。东方明珠相关负责人称,塔顶起火是因为强雷击中塔顶发射天线,引起天线外罩燃烧。作为上海的地标性建筑之一,高467.9米的东方明珠遭遇雷击已经不是第一次。雷电对高层建筑物的“偏爱”,并不阻碍人们对事实真相的探求:这次雷击事件,究竟是天灾抑或人祸? 关象石,防雷专家,国际电工委员会IEC/TC81(第三工作组)中国专家。1945年生人,从事雷电防护研究近20年,在防雷标准领域有诸多成就。

“这次雷打在了天线外面的玻璃钢罩上,击穿后点燃了保温层的非阻燃石棉。”

“东方明珠遭侧击是很正常的事情,越高的建筑物遭到侧击的几率越大。”

“东方明珠使用的是半导体少长针消雷器,这种产品曾在上世纪90年代引起了学术界的一场大辩论。”

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是什么导致东方明珠失火?

“电视塔遭雷击屡见不鲜,但起火我是第一次听说。”今年65岁的关象石从事雷电防护研究近20年,在东方明珠雷击事件发生后,他像往常一样把各媒体的报道都收集了起来。

 

他说塔顶起火的时候上海确实正在打雷,当天的雷达回波图可以证明。如果雷击中的是东方明珠的水泥外墙,雷电流会顺着水泥里的钢筋往下走,“如果好一点的话连水泥皮都没事,差一点的情况可能把一块水泥或砖打下来”。但据关象石分析,这次雷侧击打中了天线外面的玻璃钢罩上,击穿后点燃了保温层的石棉。

 

上海消防网的消息证实了这一点,着火的是信号发射架内壁上的电缆和外罩上的石棉瓦丝。关象石还说去年2月9日的央视大火也是因为保温层的石棉被烟花点燃。

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消雷器真能消雷吗?

在国际电工委员会标准中写道:“迄今尚无一种设备和方法能够改变大自然中的天气现象以阻止雷电的发生和雷击中建筑物或建筑物附近。”在我国实施的相关规范中,三类防雷建筑物防雷装置的效率分别为95%、90%和80%。

 

“有人认为,建筑物安装防雷装置后就万无一失了。从经济观点出发,要达到这点是太浪费了。因此,特指出“或减少”,以示不是万无一失,因为按照本规范设计的防雷装置的防雷安全度不是100%。”《建筑物防雷设计规范》的条文说明第1条如此写道。

 

因此,在上个世纪的最后几年中,一度火爆全国、自称能100%消灭上行雷(通常是由高建筑物发生的向上运行的先导触发的雷击)并将主放电电流渐弱99.9%的半导体少长针消雷器在学术界引起了争论。东方明珠采用的正是这种消雷器。

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高层建筑容易遭遇雷电侧击

“东方明珠遭侧击是很正常的,并不是小概率事件”,关象石说。

 

世界上最先被雷击的电视塔是被称为“欧洲第一塔”的莫斯科奥斯坦金诺广播电视塔,高573.5米。有人于1972年统计,它在4年半的时间里遭到了143次雷击。雷经常打在莫斯科电视塔中间的位置,这一现象引起了防雷学术界的关注,雷击电气几何模型的理论由此诞生。

 

雷击电气几何模型决定,高层建筑可能会发生侧击,越高的建筑物遭到侧击的几率越大。在2000年版的《建筑物防雷设计规范》中,根据建筑物的高度对第一类、第二类、第三类防雷建筑物分别做了防侧击的要求。东方明珠属于第二类防雷建筑,规范针对这一类建筑要求“高度超过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物,尚应采取以下防侧击和等电位的保护措施”。

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结语

据了解,北京目前有超过24米或10层以上的高层建筑8592栋,其中超过100米的超高层建筑58栋。一旦高层建筑发生火灾,如何救火是目前面临的一大难题。防雷措施在这种情况下显得尤为重要。“要严格按照国家标准进行设计,以及通过监测,监测不合格就应该做整改”,关象石在防雷规范、标准领域做了多年研究和实践。“我们每次都是出了事才亡羊补牢”,对于研究与现实的巨大差距,他只能笑着叹息。

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