熱點 | 紫禁城古建筑防火的科學之道

　　2019年4月15日傍晚（法國時間），位于法國首都的世界文化遺產巴黎圣母院發(fā)生大火。盡管火勢雖最終得到了控制，但這座具有800多年歷史的大教堂三分之二的屋頂遭到破壞，最具標志性的93米高的哥特式尖塔，在大火中轟然倒塌時，木質框架基本被燒毀，玫瑰窗也在火災中爆炸。盡管該建筑有可能在未來得到復建，但是其原真性和歷史性已很難再次體現?？梢哉J為，巴黎圣母院的的火災是人類歷史文化遺產的重大價值損失，無法用金錢衡量。巴黎圣母院的大火，給全球的文化遺產防火保護敲響了警鐘。
　　同樣是世界文化遺產，且同樣含有大量木質建筑材料的明清紫禁城（今北京故宮博物院）擁有世界上現存規(guī)模最大、保存最為完整的木結構古建筑群，含建筑9000余間。這些始建于明朝永樂十八年（1420）的古建筑不僅核心受力骨架的材料以易燃的木材為主，而且其內外檐還繪制有大量的易燃性油飾彩畫，建筑防火極其重要。盡管近600年來紫禁城古建筑曾經因為雷擊、人為失火或縱火而產生過火災，但是歷代帝王極其重視防火，建筑工匠則在施工中采取了多種科學的防火措施，使得紫禁城古建筑群至今基本完好。下面介紹部分紫禁城古建筑部分典型的科學防火措施。
　　其一，防火墻的使用。如太和殿為紫禁城最為重要的宮殿，其在歷史上曾遭受過數次火災，我們今天看到的太和殿為清康熙三十六年（1697）年所建，工程負責人為梁九。其建造背景為：清康熙十八年（1679）農歷十二月初三，六名燒火的太監(jiān)在紫禁城西北角的御膳房用火不慎，誘發(fā)大火。大火從御膳房直接向南串，跨過乾清門廣場，然后拐了個彎，從保和殿蔓延到太和殿，使得太和殿被燒毀。十九年后，太和殿開始復建。梁九為避免再次發(fā)生別的建筑火勢蔓延到太和殿的情況，將太和殿原有的兩端木質斜廊改成了磚砌的卡墻，見圖1。這樣一來，別的建筑發(fā)生火災時，就很難波及到太和殿。太和殿兩端的卡墻是我國最早的防火墻。

圖1  太和殿西側的卡墻（紅墻）
　　紫禁城中另一種防火墻較為常見，用于硬山屋頂的后檐墻，見圖2。這種屋頂類型的建筑在紫禁城古建筑群中的地位非常低，為太監(jiān)、宮女的值守用房。這種建筑在雍正之前，其前后檐均開設門窗，以便采光及通風。然而由于太監(jiān)、宮女在建筑內常常生火照明、做飯、取暖時經常誘發(fā)火災，且極易蔓延至附近建筑。基于此，雍正五年（1727）起，雍正下令所有的這種用房的后檐墻一律不得開設門窗，以利于防火。這種規(guī)定在紫禁城實施后，逐漸形成了中國古建筑后檐墻的一種施工工藝，稱為封護（后）檐。封護檐就是紫禁城常見的一種防火墻。

圖2  封后檐墻
　　其二，內金水河的彎彎曲曲的平面布局。紫禁城外有方正形狀的筒子河（護城河），其主要目的是為了防御外敵入侵。紫禁城內亦有河流，稱為內金水河。盡管內金水河圍繞紫禁城周圈布置，但其形狀彎彎曲曲，盡量接近部分宮殿建筑，這也屬于紫禁城古建筑的防火做法。其目的有二：一是切斷火源的蔓延路徑，如文淵閣前的內金水河，見圖3。文淵閣是乾隆皇帝專貯第一部精抄本《四庫全書》的場所，建筑防火意義重大。為徹底切斷可能存在的火勢蔓延，乾隆下令將文淵閣建在內金水河的北側，使得南側建筑一旦著火，則受阻于內金水河。二是利用水源來撲火。紫禁城宮殿建筑眾多，而僅有的70多口井不能滿足所有建筑的滅火水源需求。因此，內金水河的布局彎彎曲曲形狀，盡量靠近部分重要的宮殿建筑，以利于及時有水源進行滅火。如明代文獻《酌中志》里面有關于內金水河的這么一段記載：“非為魚泳在藻以資游賞，亦非故為曲折以耗物料，恐意外回祿之變，此河實可賴”，又舉例說：“天啟四年(1624)六科廊災，六年武英殿西油漆作災，皆得此水之力”。

圖3  文淵閣前的內金水河
　　其三，水缸的利用。紫禁城有銅質或鐵質的水缸231口，分布在多個宮殿建筑前，如圖4所示太和殿前的銅缸。水缸的利用，主要是為了滅火。如前所示，部分宮殿建筑離水井或內金水河的水源較遠，一旦發(fā)生火災，需要盡快的取水滅火。為了達到這種要求，紫禁城不少宮殿前中設置銅缸、鐵缸，其主要意圖就是用來防火。這些大缸平時貯滿清水，宮中一旦失火，即可就近取水滅火。因此，它們又被稱作“吉祥缸”、“太平缸”。為了防止大缸里的水冬季結冰，每到十月至翌年二月，都要在缸外套上棉套，缸上加蓋，氣溫特別低時，還要在缸下燒炭加溫。由此可知，水缸的運用，可以達到及時滅火的取水要求。

圖4  太和殿前銅缸
　　其四，材料的替換。為阻擋火源，部分宮殿建筑的木質屋架部分被石材取代。如乾清宮東側的基化門與龍光門之間、乾清宮西側的端則門與鳳彩門之間（圖5），其建筑后檐墻上的梁、柱、枋、斗拱、椽子和望板等木構件全部用石料雕刻而成，且上面亦有彩畫，遠觀建筑表面與其它木質建筑無異。這種用不易燃燒的石材代替木材，且進行了精細化處理，外觀與其它建筑差別不大，功能上更有利于減小建筑產生燃燒的可能性。

圖5  鳳彩門的石質梁架
　　另紫禁城東六宮的靈沼軒，其前生為延禧宮。由于延禧宮在歷史上遭受過多次火災，因此在1908年復建時，隆?；侍舐爮奶O(jiān)小德張的建議，在延禧宮蓋一座“不怕火的建筑”，且還能滿足皇宮休閑娛樂的需求，并取名為“靈沼軒”。其設想構造為：地下一層、四周建有條石壘砌的水池，計劃引金水河水環(huán)繞；地上兩層，底層四面當中各開一門，四周環(huán)以圍廊，主樓每層9間，四角各附加1小間，合計39間；殿中為4根盤龍鐵柱，頂層面積縮減，為5座鐵亭；四面出廊，四角與鐵亭相連。重建后的延禧宮是一座水晶琉璃世界，帝后閑暇之時，可徜徉其中，觀魚賞景。然而，由于清政府國力空虛，再加上辛亥革命爆發(fā)，因而靈沼軒開工3年后即停工，一直擱置至今，見圖6。今天我們看到的靈沼軒就是未完工的狀態(tài)。盡管靈沼軒至今尚未完工，其建造理念和所用的材料是具有一定科學性的，因為無論采用的鋼材還是石材，其著火點都遠高于木材，且水源的引進，非常有利于滅火。

圖6  靈沼軒照片
　　明清紫禁城古建筑采取的各種防火措施，是它們基本完好至今的重要保障。可以認為，這些古建筑的多數防火措施是合理而又有效的，不僅能作為當下文化遺產保護或修復的參考依據，更能體現出古代工匠的勤勞和智慧。
（作者為故宮博物院研究館員，原文載于《科技日報》2019年4月19日第8版）