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每當有雷雨出現(xiàn)時，很多廣州市民就會看到600米高的廣州塔與一條“火龍”對接的震撼畫面，這個畫面被廣州市民形象地稱為廣州塔在“吸雷”。
近日，歷來被稱作“超大號避雷針”的廣州塔又因1小時“被雷劈”6次而引發(fā)熱議。4月20日19-20時，廣州塔頻繁接閃，閃電通道成像系統(tǒng)精準捕獲6次閃電事件光學影像。廣州市已升級氣象災害（雷雨大風）應急響應通知。
為何廣州塔在如此頻繁的“雷劈”之下還沒有“化成灰燼”？“小蠻腰”又到底能承受多大的雷擊？4月21日，全國雷電防護標準化技術委員會顧問關象石向封面新聞記者解釋道，“不用擔心廣州塔是否能承受多大和多少次的多重雷擊，但是要特別注意‘二次雷’對電氣和電子系統(tǒng)的損害?！?/span>
引雷針主動接閃
事實上，廣州塔并不是“被雷劈”而是“主動接閃”。據(jù)了解，廣州塔的塔尖安裝了雷電防御保護裝置——“引雷針”，這和一般建筑上安裝的避雷針不同，引雷針主要安裝在一個片區(qū)內相比其他建筑更高大的建筑物頂部。它與地面通過接地裝置連接，形成導電通道。
在雷電天氣來臨時，引雷針能夠利用自身的金屬結構來吸引閃電，并將電流引入地下，保護建筑物本身及其內部的設備和人員免受雷電損害的同時，也可以降低廣州塔周邊建筑遭到雷擊的概率。
那么，為何廣州塔會頻頻接閃？關象石表示，“廣州地處北回歸線以南，屬于南亞熱帶濕潤季風區(qū)，熱量和水汽充沛、雷雨多且季節(jié)長，接閃次數(shù)多是自然的。”
廣東省雷電監(jiān)測網(wǎng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，廣州塔所處區(qū)域年平均雷擊大地密度高達29次/（年·平方公里），屬于強雷暴區(qū)域。廣州塔總高度600米，而產生雷電的積雨云層的高度是500米至800米，在雷雨天氣里，廣州塔上端正好位于雷云內部，加上尖端放電效應，廣州塔在積雨云到來時，頻繁“接閃”就不可避免。
另一方面，這次廣州塔接閃頻繁也與近期廣州的強對流天氣有關。記者從中國氣象局了解到，19日至20日14時，廣東全省各級氣象部門發(fā)布暴雨預警信號235站次，其中紅色25站次，發(fā)布雷雨大風預警信號189站次。今明兩天，廣東中南部等地還將有8-10級雷暴大風或冰雹天氣。
頂腰底均有防雷設計
有了頂部的引雷針，再加上腰部和底部的防護裝置，廣州塔的一共擁有三重防雷保護。根據(jù)廣州塔公開宣傳資料，早在建筑設計階段，廣州塔就委托廣州市防雷設施檢測所對閃電雷擊風險作了評估，并請防雷專家專門制定了一整套防雷保護措施。
廣州塔防雷系統(tǒng)設計師、廣州市設計院高級工程師林佩仰曾在采訪中表示，由于廣州塔塔身較高且頂部帶有天線桅桿，從云層直接打到天線桅桿的直擊雷是防雷首先要考慮的對象。
為此，設計師在天線桅桿上專門安置了防雷接閃裝置，并在塔身頂部設計了避雷網(wǎng)格，由它和塔身金屬鋼外筒、塔底的接地網(wǎng)格共同組成雷電的傳導線路。一旦發(fā)生直擊雷電，云層傳來的電流可以順著天線桅桿傳導到避雷網(wǎng)格，再沿著塔身金屬鋼外筒、塔底的接地網(wǎng)格傳到地下，不對塔身造成傷害。
除了塔頂可能遭遇直擊雷，高層建筑可能會發(fā)生側擊。關象石表示，越高的建筑物遭到側擊的概率越大。2020年4月13日，有目擊者見到東方明珠頂部燃燒得像一支火柴。起火原因正是強雷側擊打中了塔頂發(fā)射天線，引起天線外罩燃燒。
考慮到側面也可能被側擊雷擊中，廣州塔塔身的各樓層金屬欄桿、金屬門窗和玻璃幕墻等都直接跟塔身的防雷裝置聯(lián)結，且聯(lián)結點不少于兩處，確保側擊雷帶來的電流也可以順著防雷裝置被引到地面。
在結構設計上，廣州塔也充分考慮了防雷擊的需求。塔身采用了鋼筋混凝土和鋼材的混合結構，這種結構不僅堅固耐用，而且具有良好的導電性。“廣州塔利用塔頂?shù)匿摻Y構（引雷針）作為接閃桿；塔身的結構鋼筋（垂直鋼筋數(shù)不勝數(shù)）作為可利用的自然引下線；塔基內的鋼筋網(wǎng)作為自然接地體，既安全可靠，又經(jīng)濟合理，這是完全符合國家和國際防護標準的，并且有很大的裕度?！标P象石表示。
同時，廣州塔還建設了雷電預警系統(tǒng)設備，用于監(jiān)測廣州塔附近雷暴云產生的大氣電場，以及云間閃電和云對地閃電的發(fā)生情況，結合大氣電場預警指標對廣州塔塔頂戶外游玩空間進行預警。當監(jiān)測到雷電天氣可能發(fā)生時，系統(tǒng)會自動啟動防雷措施，如關閉部分設備、引導游客撤離等，以減少雷擊帶來的損失。
廣州塔到底能承受多大雷擊？
我們知道，閃電發(fā)生的電流通?？蛇_上萬安培，有的超級閃電的功率甚至可達幾十至幾百億千瓦，比三峽水電站同時間的能量釋放速率高出百千倍。那么廣州塔的這些防雷設計到底能承受多大的雷擊？
對此，林佩仰曾直言：廣州塔的防雷設計已經(jīng)超過了現(xiàn)有建筑防雷技術標準的要求，部分設備的防雷能力甚至達到了軍火倉庫的程度。
“不用擔心是否能承受多大和多少次的多重雷擊?！标P象石也坦言，“從外部防雷（直擊雷防護）角度看，廣州塔應該是安全可靠的，但是要特別注意‘二次雷’，即雷擊電磁脈沖（LEMP）對電氣和電子系統(tǒng)的損害?！?/span>
資料顯示，雷擊電磁脈沖是地閃回擊過程產生的瞬時電磁場及其強大閃電流。建筑物內通常敷設著各種電源線、信號線和金屬管道(如供水管、供熱管和供氣管等)，這些線路和管道常常會在建筑物內的不同空間構成環(huán)路。當建筑物遭受雷擊時，雷電流沿建筑物防雷裝置中各分支導體入地，流過分支導體的雷電流會在建筑物內部空間產生暫態(tài)脈沖電磁場。過強的LEMP對建筑物、人身和各種電氣設備及管線都會有不同程度的危害。
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