布达拉宫古建筑群的雷电防护现状勘察和分析

布达拉宫古建筑群的雷电防护现状勘察和分析

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1湖南省气象灾害防御技术中心湖南长沙4100072湖南鑫天防雷技术有限公司湖南长沙410007

摘要：本文在对布达拉宫古建筑群及电气电子系统雷电防护现状勘察的基础上，结合藏式古建筑结构特点，对目前布达拉宫的雷电防护存在的突出问题进行了简述，以期为今后全国藏式文物古建筑的防雷提供科学指导。

关键词：藏式古建筑，布达拉宫，雷电防护，风险

引言

布达拉宫座落在海拔3700米的西藏自治区拉萨市中心的红山上，是世界上海拔最高的古代宫殿。布达拉宫始建于公元7世纪，是藏王松赞干布为远嫁西藏的唐朝文成公主而建，后来成为集行政、宗教、政治事务于一体的综合性建筑，距今已有1300年的历史，于1994年被列入世界文化遗产。

据布达拉宫的工作人员介绍及现有记录，自公元631年兴建以来，布达拉宫曾遭受多次不同程度的雷击。其中，兴建初期遭受一次直接雷击，因雷击点为砖木结构，未能及时有效地将强大的雷电流泄放入地，导致能量无处释放而转化成爆炸过程中的动能及火灾中强大的热能，造成宫内部分宫殿损毁严重；1984年，布达拉宫白宫遭受雷击，墙体和消防管道部分受损；2001年，布达拉宫白宫再次遭受雷击，导致电话线、电线、监控显示器等部分电器设备损坏。20世纪以来，由于电话线、监控装置等现代电子设备的安装，为雷电入侵提供了更多途径，布达拉宫的雷击事故较以往有所增多。因此，对布达拉宫的建筑结构特性、金属构件、线路布置、电器设备状况和雷电防护现状进行现场勘察和风险分析意义重大。

1布达拉宫建筑群

1.1整体结构

布达拉宫建筑群主要由白宫、红宫、山脚下的雪城、宫后的龙王潭公园等组成，主体建筑之间以各类碉堡、城墙相连，红宫居中，白宫横贯两翼，红白相间，群楼重叠，异常壮观，如图1所示。

布达拉宫主建筑群东西长约360米，南北宽约270米，占地总面积36万平方米，建筑总面积13万平方米。整个宫殿依山堆砌，是西藏高原土木石结构的典型范例。外墙常装饰有白马草等，屋面多用藏语名叫“阿嘎”的坚硬土夯实而成，布达拉宫外墙建筑呈斜坡走向，其纵剖面呈台阶状。

2.2建筑群内人员伤亡的风险

一旦发生雷击事故，可能造成人员伤亡，而对于布达拉宫内部的人员损失，主要是接触电压和跨步电压造成的人身伤害。人员伤亡风险与建筑物内所容纳的人员数量和人员的滞留时间呈现正相关关系。

室外人员主要集中在布达拉宫售票处、德央夏广场、金顶群等位置，高峰期会出现大于60人/100m2的情况，持续时间不小于1小时。

建筑物内人员伤亡较大的可能是雷击引发火灾造成人员生命财产损伤。同时，景区内游客众多，部分楼面还有游客经过，在游客通道附近还有金属扶栏、金顶等多种金属构件，人员都能触及，一旦发生雷击事故，极可能发生因接触电压或跨步电压而造成的人员伤亡事故。

2.3建筑群可能遭受闪电电涌侵入的风险

布达拉宫属于古建筑，除新建的珍宝馆外，其他建筑物基本为土木石结构，外墙几乎没有屏蔽作用，虽然在电源及监控方面设计了浪涌保护器设备设施，部分线路进行套管，但其敷设方式多采用明敷。具体有以下闪电电涌侵入风险：

1）敷设在外墙的金属线管极易感应雷电波，其雷电波可通过金属线管引入室内，导致设备设施的损坏。

2）竖直敷设的金属管道，包括消防管道、雨水管等均有可能成为雷电泄流的路径，其与附近的电气线路金属线槽或有交叉或距离较近，其竖直金属管道未做接地及等电位处理，极易引起就近电气线路的雷电感应，导致雷击事故。

3）信号线路为屏蔽电缆金属套管、阻燃材料，无浪涌保护器保护和等电位连接，部分线路穿金属管走线。在防直击雷措施方面，除比喜宅东南角、羌仓东北角处监控有接地外，其他均无，闪电电涌侵入的风险极高。

4）电话系统主要采用埋地/贴地走线，其余线路、线段均为架空走线，线路材料均为非阻燃常规信号线、无浪涌保护器保护（酥油房除外）、无等电位处理措施、未穿管，闪电电涌侵入的风险极高。

5）电视系统采用光纤进线、光机箱分线的方式布设，夏金窖光机箱至夏金窖附近用户终端、夏金窖北侧分线箱至三个用户区域的线路无屏蔽层、未穿管和非阻燃材料外，其他室外线路基本为有屏蔽、穿阻燃PVC管材料构成，所有线路无等电位连接措施。

2.4建筑群内文物损失的风险

红宫内部存放的大量的藏柜、经书、为红宫内部多种易燃物品，如经幡、哈达、宝塔伞、唐卡、幔帐、垂帘、地毯、坐垫等，木质部件燃烧甚至引发火灾，从而造成文化和艺术价值的损失。白宫内部大量的木雕像、壁画、经卷、藏柜、佛像，以及普贤追随殿中间佛座上供奉铜质鎏金释迦牟尼坐佛、殿中左右为观世音、五世达赖喇嘛像等众多深藏的稀世文物，都可能因雷击遭受物理损害，引发爆炸或火灾而产生破坏；同时，也存在因遭受雷击而导致电源中断，甚至可能会因雷击引发的爆炸或火灾而产生的不可逆性损失。

3小结

根据已掌握的布达拉宫建筑群结构尺寸、建筑主材、电力线路、消防给水管道、消防信号线路、安防线路、有线电视线路、电话线路、网线、排水管线等电子电气系统的勘察资料，得出以下结论和建议：

1）布达拉宫占地面积大，高度突出，极为容易遭受直接雷击，但由于藏式古建筑防直接雷击不适合安装常规雷电接闪器（避雷针、带、线等），因此，要采取因地制宜，充分利用金顶和屋顶各种金属装饰作为雷电接闪器，用引下线把它们良好地接到地网里，为了避免影响建筑原貌，技术工艺一定要到位。

2）浪涌保护器缺少级联配合，闪电电涌侵入的防护措施明显不足，应尽快完善电子电气系统防护、完成综合布线改造，各路管线出入各防雷分区的等电位连接等措施，避免因雷电电涌侵入而造成地电位反击、感应电流过大等危害。

3）布达拉宫人员密集，活动高峰期突出，应尽快完善无字碑、古树、西侧上山步道等处的防跨步电压措施、完善屋面金属护栏的隔离措施，避免因雷电泄流而造成人身伤亡。

由于布达拉宫古建筑群的特殊性，其雷电防御工作应慎之又慎，在能确保其安全可靠的同时，又要注意其文物价值、宗教意义等多种因素，故防雷设计与施工会有众多难点，如防雷安全隔距、文物的保护、金属构件的处理等，因此，很有必要对此作进一步深入研究。

参考文献

[1]曲扎江措，泽仁玉珍.藏式古建筑的结构特点及其防雷措施[J].西藏研究，2012（第3期）

[2]唐语，徐淑娟.布达拉宫建筑初探[J]，山西建筑，2010，（第19期）

[3]刘健，杨仲江.基于正态云模型的布达拉宫雷电灾害风险评估[J].中国安全生产科学技术，12，（第6期）