典型農村中小學校舍雷擊事故調查與雷電防護措施

龔蘇閩 黃清玉

龍海市氣象局，福建龍海 363100

典型農村中小學校舍雷擊事故調查與雷電防護措施

龔蘇閩 黃清玉

龍海市氣象局，福建龍海 363100

本文結合當日氣象情況、雷達回波實況及雷擊現場勘察情況綜合分析，分析事故的原因并對農村中小學校舍防雷現狀提出相應的防范措施。

雷擊事故；調查；中小學；防護措施

2008年09月06 日下午5時左右，福建省龍海市西部地區出現一次強對流天氣過程，程溪鎮上空連續出現強閃電和雷鳴，與此同時，程溪某村居民區架空進入房屋的電線、電話線、開關等設備擊毀嚴重，某中學教學樓屋角被劈裂，混凝土碎塊崩裂墜落，所幸當天為周末學生大都離校返家未造成人員傷亡。計算機網絡教室主機、路由器設備等不同程度受損。

1、現場勘察情況

漳州市位于北緯23.6度～25度之間，屬于亞熱帶季風性濕潤氣候，四季分明、雨量集中。地形復雜（有山地、丘陵又有平原）對流旺盛，頻繁產生較為強烈的局部對流天氣，經常出現雷暴、短時雷雨大風等天氣。據資料統計，漳州市年平均雷暴日達60.5d/a，屬于強雷區。程溪鎮某中學位于漳州的中部山區，周邊環境較為復雜（路畔有溪流、農田、山包、樹木等）雷擊活動比較強。所處地方地質均勻，表層為砂石，其余為黏土土壤，且土壤含水量高，其土壤電阻率平均為773Ω·m。據當時住校老師所述“6日下午5點左右，電閃過后忽聽數聲雷鳴，教學樓上方出現一火球，接著混凝土塊飛裂，發出沉重的落地聲，架空線路噼啪噼啪的像著火似地，火花四濺”。現場勘察：教學樓設有高出屋面的水塔、鐵扶梯等金屬構件，教學樓屋角凸現的鋼筋周圍尚留有三個簸箕裝的混凝土碎塊，從戶外引入室內的照明線路被擊毀，電氣開關及電表受不同程度的損壞。

2、雷擊分析

2.1 雷達回波資料分析及天氣形勢分析

從2008年9月6日的雷達觀測分析，16時開始有一強輻合帶，從龍海市的中部自西向東移動，17時雷達回波顯示在程溪鎮某村上方有一塊強達50dbz的強回波存在，易造成雷擊。

從雷擊當天8時的天氣圖分析，高空500hPa東經117°～118°，北緯23.6°～25°之間，有一南支槽快速東移，低層850hPa有一切變，龍海市處于槽前西南急流中，切變線南側。隨著高空槽東移、切變線南壓，高空的大量水汽和不穩定能量在龍海市上空積聚，是造成此次雷暴過程的主因。

2.2 地形地勢情況分析

某中學靠山而建，不遠處即為農田、河畔，教學樓處山坡迎風面，又是土壤電阻率變化較大的地區，屬于易受雷擊地區。當強對流天氣來臨，潮濕水汽在山坡上空積聚，造成局部電阻率較小。而雷暴云對地接閃放電時，在雷電先導的放電過程中，先導雷電流總是沿著電阻率較小的路徑流通，導向地面。相對周圍地勢較高的教學樓，也就成為雷電比較“青睞”的地方。

2.3 外部防雷情況分析

某中學教學樓雖為鋼筋混凝土框架結構建筑，樓頂四周原設計明設避雷帶，為節省經費，后經施工單位申請，建設單位、監理單位及設計單位同意，改為暗敷避雷帶，（經現場勘測）非上人屋面擋水墻內未見有2根壓頂鋼筋周圈敷設焊通。教學樓屋頂上裝設的鐵扶梯、金屬水塔等金屬構件，無進行均壓處理。由于具有良好的導電和對電磁場感應靈敏的性能，也成為高處的“引雷高手”。

2.4 內部防雷情況分析

某中學電源線、信號線的線路裸露在外，可見非規范亂接線路，加之配電走線紊亂，架空引入電源及計算機設備的使用，且部分線路老化。一旦遇雷，高電壓的電流會沿著線路涌向室內電表及開關處，且電源及光纜線無采取任何預防雷電感應措施，在雷電放電時，附近導體感應出強大的過電壓，輕則造成計算機中斷和通信設備接口損害，造成信息丟失或無法傳輸，重則導致建筑物起火、人員傷亡。

3、農村中小學校舍防雷建議

通過校舍安全排查，農村中小學校普遍存在的問題有：1）多數學校領導對防雷存在僥幸心理，防雷意識淡薄；2）建筑物多為磚混結構老式建筑，有的幾乎沒有任何防雷裝置，雷擊雖是小概率事件，但對于四周環境較開闊、地勢較高的雷擊傷亡高發區的農村學校而言，一旦發生雷擊后果不堪設想； 3）依法必須安裝防雷裝置的新建、改擴建建（構）筑物，有存在未經防雷設計審核便進行施工、未經竣工驗收就投入使用的問題，以致防雷工作難以規范；

3.1 防御直擊雷建議

直接雷擊主要對建筑物及較大金屬物體造成影響。暗敷避雷帶存在因直接雷擊發生混凝土碎塊墜落，導致人員傷亡等安全隱患。學校要做好直擊雷防護措施，框架結構建筑利用自然結構安裝防雷裝置。在屋面沿易受雷擊部位明設避雷帶（針），引下線利用結構柱內對角兩主筋通長焊接，上與避雷帶、下與接地裝置焊通，接地裝置利用基礎底板鋼筋、樁內鋼筋互相焊通成網作接地體。屋面上的金屬物體應與屋面防雷裝置就近連接。磚混結構建筑，都必須進行接地處理。將各層鋼筋用-40*4mm鍍鋅扁鋼或10以上鍍鋅圓鋼將樓板中主鋼筋焊接在一起，連接層層樓板主鋼筋，缺一不可，然后將此扁鋼或圓鋼沿校舍墻角引下，接在接地裝置上。[1]

突出屋面的金屬物體（如金屬水塔、金屬扶梯、電視天線等），應采用大于8mm的圓鋼或40*4扁鋼就近與防雷裝置相連，確保金屬構件的等電位。

3.2 防雷電感應建議

架空入戶的線纜在雷電活動下極易產生感應過電壓。雷電感應對內部設備及線路影響較大。故要做好防雷電感應，應對電纜進出線端做防雷接地，接地電阻不大于30歐姆。電源總配電處應裝設適配的電涌保護器并做好接地，接地電阻值不大于4歐姆。[2]

4、結論

4.1 目前農村中小學建筑大多數未裝設防雷設施，成為現實的校舍及人員安全隱患。

4.2 嚴把圖紙審核關，合理裝設防雷裝置，可將農村中小學校舍的雷擊損失降到最低。

4.3 農村中小學防雷知識匱乏、防雷意識淡薄，缺少相應的防雷裝置，易受雷災。應由教育局主辦、氣象局協辦舉行防雷安全知識專題講座，開展防雷知識宣傳、雷電預警信息傳遞，提高中小學校領導對防雷的認識，增強防雷意識，是當前農村中小學校舍減少雷擊傷亡事故、加強防雷工作的重點。

[1]梅衛群，江燕如.建筑物防雷工程與設計.北京：氣象出版社.2004

[2]林維勇.建筑物防雷設計規范.北京：機械工業部.2001

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.11.093