[圖文]揭秘雷電如何擊倒在建樓房
除了衝擊波外,使房屋倒塌的另一個因素是雷擊產生的熱輻射。雷擊產生的熱輻射會把附近的空氣瞬間加熱到3萬攝氏度。在這個溫度下,鋼筋、水泥都會熔化,房屋自然就會倒塌。
直擊雷擊倒在建樓房
「球型閃電沒有這麼大的能量,建築物倒塌的罪魁禍首有可能是直擊雷。」談到前幾天發生的石家莊雷電擊倒房屋事件,中國氣象局國家氣象中心雷電專家陳善敏肯定地說。
2009年8月4日上午9時左右,石家莊市西兆通鎮南石家莊村雷電交加,大雨傾盆而下。
大量人員湧入村民自建的一臨街二層房屋內避雨。據現場三名目擊者稱,9時15分左右,突然聽到一聲雷響,只見一直徑約一米多的耀眼火球擊中房屋西北角,瞬間房屋自北向南依次倒塌,將避雨的人員埋在廢墟中。事件導致17人死亡,3人受傷。8月6日晚,當地政府召開新聞發佈會,通報稱,經專家組討論認定,雷擊是造成房屋坍塌的直接原因。
雷電真的有這麼大的力量嗎?它又是如何使一座兩層房屋轟然倒塌的呢?這次雷電又屬於哪一種呢?
中國氣象局國家氣象中心雷電專家陳善敏告訴記者,雷電分直擊雷、電磁脈衝、球型雷、雲閃四種。其中直擊雷和球型雷都會對人和建築造成傷害,而電磁脈衝主要影響電子設備,雲閃由於是在兩塊雲之間或一塊雲的兩邊發生,所以對人類危害最小。
直擊雷就是在雲體上聚集很多電荷,大量電荷要找到一個通道來洩放,有的時候是一個建築物,有的時候是一個鐵塔,有的時候是空曠地方的一個人,所以這些人或物體都變成電荷洩放的一個通道,就把人或者建築物給擊傷了。直擊雷是威力最大的雷電,而球型雷的威力比直擊雷小。
當地政府的通報說坍塌房屋是一處正在施工的臨街二層樓房,水泥圈梁,磚混結構。房屋主體已完工,尚未安裝門窗,一層臨街房屋敞開,無圍擋。坍塌面積約800平方米。現場還發現,未坍塌部分牆體圈梁向外彎曲,說明圈梁受到了較大的水平力的衝擊;另有大塊砌磚飛至相應較高的臨近的建築物屋頂,這證明了房屋受到了很大的衝擊波。
熱輻射威脅巨大
在陳善敏看來,主體已完工的磚混結構房屋是比較堅固的,但是卻在雷擊的作用下大面積坍塌,說明雷擊的破壞力是非常大的。如此大的破壞力不可能是球型閃電造成的,但直擊雷卻能在瞬間形成上千千安培的電流。
如果不是球型閃電,那麼現場為何有目擊者看到一直徑約一米多的耀眼火球擊中房屋西北角呢?陳善敏告訴記者,直擊雷也會有火球出現,但不像球型雷的火球會隨空氣飄動。2007年5月重慶開縣義和鎮政府興業村小學正在電閃雷鳴中正常上課,但是突然之間強大的雷電襲擊了這所小學,那次雷擊事件共造成興業村小學四年級和六年級學生7人死亡、19人重傷、20人輕傷。當時也有目擊者看到了火球,但事後鑒定還是屬於直擊雷。
那麼雷電又是怎樣讓磚混的房屋倒塌的呢?陳善敏告訴記者,雷電的危害主要表現在三方面:一是衝擊波、二是熱輻射、三是電磁脈衝。這次房屋倒塌主要是衝擊波和熱輻射的作用。
北京工業大學建築學教授李振寶告訴記者,儘管這是一座磚混結構的房屋,但是由於還沒建完,所以結構可能不完善,在房屋外部會露出一些鋼筋。這些鋼筋起到了引雷的作用,但是由於沒有安裝避雷設備,引下的雷不能洩放,於是就在房屋最脆弱的受力點上遭到雷擊。
陳善敏認為,除了衝擊波外,使房屋倒塌的另一個因素是雷擊產生的熱輻射。雷擊產生的熱輻射會把附近的空氣瞬間加熱到3萬攝氏度。在這個溫度下,鋼筋、水泥都會熔化,房屋自然就會倒塌。這次石家莊雷擊事件現場找不到雷擊點,很大可能就是雷擊點的水泥和鋼筋已經被雷擊產生的熱輻射給熔化了。但從現場剩磁測試情況看:附近剩磁2.0mT、2.3mT,屋頂剩磁7.8 mT,超過正常值1.5 mT的5.2倍。
在建樓房也要防雷
那麼這次雷擊為何單單挑中了這座眾人避雨的兩層房屋呢?陳善敏告訴記者,當雲中有雷電荷時,就要找通暢的地方釋放,往往選擇高大尖狀的建築物或金屬物。據報道,被雷擊中的這座房屋附近沒有其他高大建築,房屋本身位置是該地較突出位置。而當時這座房屋內堆積大量水泥、鋼筋,此外,由於房屋還在建,尚未安裝門窗,一層臨街房屋敞開,無圍擋,所以大量雨水進入房屋,屋內十分潮濕,這些都會吸引雷電。
另外,當天石家莊市出現雷電天氣,河北省氣象台和石家莊氣象台分別於當日早晨7點發佈了雷電黃色預警信號、8點發佈暴雨藍色信號。據石家莊市氣象局觀測組記錄和省氣象台閃電定位資料顯示:石家莊東北角9:00~9:20之間有過99次閃電記錄。這些都使雷擊事件發生具有一定的外部環境。
陳善敏告訴記者,國家有一個建築物防雷標準,要求對建築物進行評估,分為三類,對這三類建築進行不同的防雷設計,除了做外部的防護,還要做好內部防護措施。針對在建建築物也有具體防雷措施,外部要有防護直擊雷的設備,要把雷電流按照我們設計的方案,引到地下,不要打到建築物上,這就是我們往常說的避雷針、避雷帶、避雷網等。另外還要做雷電電磁脈衝的防護等一套綜合防雷,按照國家標準進行設計和有效施工。除此以外還要進行定期檢查,我們有時候發現雷擊災害往往是因為避雷設施長年不檢修,很多引下線已經銹蝕了造成的。國家規定引下線電阻要小於4歐姆,但是一旦銹蝕,電阻就加大了,根本起不到防雷作用。
陳善敏認為,要防止雷擊事件發生,在夏季不但竣工的建築物要做好定期避雷設施檢修,在建建築物也要做好雷電防護。人們在避雨時,可進入有避雷設施的建築物或者在低凹的地方兩腿併攏、就地蹲下。千萬不能靠近高大建築物或者奔跑,那樣會造成旁側閃擊或由於跨步電壓而被雷擊。