故宫古建筑防火的传统科学方法_周乾.pdf

收稿日期：2022-05-16作者简介：周乾（1975），男，研究馆员，博士，研究方向：故宫学。基金项目：国家自然科学基金项目“抬梁式木构古建筑抗震性能系统化研究”（51878182）。故宫古建筑防火的传统科学方法周乾（故宫博物院 故宫学研究所，北京 100009）摘要：故宫以木结构为主，容易遭受火灾。文章探讨了明清时期故宫古建筑防火的科学方法，分析了其在隔火、灭火方面的有效性。结果表明：故宫古建筑传统防火的科学方法主要包括：使用内金水河、铜缸或铁缸里的水灭火，建造砖墙、砖石房来隔火，采用具有机械力的唧筒和水龙为灭火工具。此外，清代组建的救火队亦有利于火灾扑救。关键词：故宫古建筑；防火；科学；传统方法中图分类号：D631.6文献标志码：A文章编号：1673-3118（2022）06-0001-11第36卷 第6期2022年12月白 城 师 范 学 院 学 报Journal of Baicheng Normal UniversityNo.62022Vol.36Dec.位于北京市中心的故宫又名紫禁城，在历史上曾经是明清帝王居住及生活场所。故宫拥有数量庞大的宫殿建筑群，且构造组成以木材为主。从古建筑保护角度而言，由于木材具有易燃特点，因而，防火为故宫古建筑保护的重要内容。有研究表明：紫禁城自建成至今的600余年里，遭受火灾近60次。1在长期与火灾斗争过程中，紫禁城的历代保护人员积累了丰富的方法，其中不乏科学的内容。从研究现状而言，部分学者探讨了故宫古建筑的传统防火方法，2-6但对其中科学内容的归纳分析，相关研究则相对较少。本文基于现有成果，开展故宫古建筑传统防火的科学方法研究，相关成果可为我国古建筑保护提供参考。一、灭火水源水是古人灭火的常用物质，而故宫古建筑灭火用水源主要来自于内金水河与铜（铁）缸。（一）内金水河故宫内有一条蜿蜒流动的长河，被称为内金水河，其名称与天安门前的外金水河对应。内金水河之水源自北京西郊的玉泉山，从故宫西北角楼附近的水关进宫，沿着故宫西段城墙，由北向南流至西华门附近，而后转折向东流，经武英门前，穿过断虹桥，再向东横跨太和门广场（见图1），尔后向北流动，再转至东向，流经文渊阁前，继而向南流动，从东华门附近的水关出宫，汇入东华门外筒子河。该处河水向南流入菖蒲河（全长约600米），再向东流向玉河，并由玉河向南流向前三门护城河（位于内城南面），最后汇入京城的东部通惠河。故宫内金水河的总长约为2.1千米，深度为4米左右，河两边的侧壁及河底均由条石铺墁而成。不同区域的宽度并不相同，最宽处接近12米，而最窄处几乎不超过2米。河水或露明，或在地下流动。蜿蜒流动的河水不仅增加了故宫的灵气，而且可产生良好的建筑艺术效果。内金水河的功能非常丰富，而其重要功能之一则是提供灭火的水源。7-8如前所述，故宫古建筑数量多，且多由易燃木材建造而成，无论是人为第36卷白城师范学院学报图1太和门前的内金水河用火不慎还是雷电作用，均容易诱发火灾。建筑一旦失火，则需要充足的水来灭火。尽管故宫内有数十口水井，但其分布较散，不能为故宫宫殿的救火提供充足的水。内金水河的布置在一定程度上可缓解该问题。内金水河在故宫内呈弯弯曲曲状平面布置，其主要原因就是为了充分接近部分宫殿，以利于及时提供救火的水源。明人刘若愚在 酌中志 之“大内规制纪略”有类似记载：“是河也，非为鱼泳在藻以资游赏，亦非故为曲折以耗物料，恐意外回禄之变，此河实可赖”。9在这里，“回禄”意即火灾。不仅如此，书中还说明了宫中井水不足以用于救火，因而内金水河水具有必要性：“又如天启年，一号殿哕鸾宫被灾者二次，如只靠井中汲水，能救几何耶？疏通此河脉，诚急务也”。10书中还列举：明天启四年（1624）午门以南的六科廊火灾、天启六年（1626）武英殿以西的油漆房火灾，均为用内金水河之水灭火。其中，六科廊灭火用水源于太和门前内金水河，油漆房灭火用水源于武英门前内金水河。11内金水河水用于火灾扑救的用途，还可见于清代史料。如据 光绪朝上谕档 记载：光绪十四年（1888）十二月十五日的夜间，因为值班的护军用火不慎，引燃贞度门。火势顺着夜风，迅速蔓延到贞度门以西的太和门。12光绪帝师翁同龢撰有翁同龢日记，其中较为详细地描述了救火过程：他于十六日清晨得知太和门失火，便连忙蹬车进宫。他看到贞度门的门罩已被烧毁，立柱正在燃起熊熊大火，立刻叫人隔离火道，但火班人员无人应答。而太和门广场前的内金水河面，有火班人员正取水救火。但由于时值隆冬季节，河水早已结冰，且缺乏消防预案，因而火班人员凿冰一尺深，才取到水，并利用水龙（一种机械的灭火设备）灭火。十二月十七日，火势被阻断在昭德门。而在此次火灾中，贞度门、太和门、昭德门均被烧毁。尽管取水过程曲折，但是内金水河之水用于灭火的功能可见一斑。13另乾隆四十一年（1776）建造的文渊阁，也考虑了利用金水河之水防火。文渊阁是乾隆帝用于贮藏 四库全书 之场所，乾隆帝在对其进行选址时，将建筑位置确定在文华殿区域的北部。建筑门前十米即有内金水河穿过。此处的内金水河主要作用包括两个方面：其一是提供了丰富的消防水源，一旦建筑失火，有利于及时取水扑火；其二是阻隔火势蔓延，文渊阁南面为文华殿，一旦文华殿失火，由于有内金水河相隔，因而不易蔓延到文渊阁。14（二）铜（铁）缸水缸是贮水设施。故宫中轴线及内廷区域的部分建筑，距离内金水河、水井等水源较远时，建筑前则会安放水缸（见图2）。水缸存贮满水，为的是建筑遭受火患时，及时提供水，以利于扑灭火势。清代史料中，“缸”通常被称为“海”，寓意可存储很多水。据光绪朝 钦定大清会典三 卷九十五之“内务府 掌关防处”载：“紫禁城各处安设镀金海共十八口，大铜海二十二口，大铁海四口，中铜图2太和殿前铜缸2周乾：故宫古建筑防火的传统科学方法第6期海一百五十二口，小铜海八口，小铁海一百四口；共计三百有八口”。这说明至光绪时期，宫里的缸种类较多，按口径可分为大缸、中缸、小缸三种，按材质可分为铜镀金缸、铜缸、铁缸三种，共有三百零八口。重要的宫殿门前，安放鎏金铜缸，而铁缸常见于前朝区域的广场地面或后宫院落内。另根据故宫博物院院藏档案（编号：19510340z）记载，1944年，日军拉走铜缸六十六口，用于熔铸成枪炮。目前，故宫存缸二百余口。故宫宫殿用金属制作水缸，而不用其他材料，其主要原因与五行相生之“金生水”理论有关。如春秋繁露 卷十“五行对第三十八”载“木生火、火生土、土生金、金生水”15。而之所以“金生水”，其主要原因在于，古人认为金属矿物多与水并存。如先秦古籍 山海经 之“南山经第一”载“其首曰招瑶之山，临于西海之上。多桂多金玉”（金属矿石位于西海之滨），“涿水出焉，而南流注于虖勺，其中多黄金”（涿水河中有很多金沙）。16又如先秦古籍 管子 之“地数七十七”载“而葛卢之山发而出水，金从之雍狐之山发而出水，金从之”（葛卢山、雍狐山之山洪过后，露出金属矿石）。17另根据 总管内务府呈皇极殿添安置铜缸约需铜斤工料清单（中国第一历史档案馆，奏案 05-0317-092）记载，宫中大铜缸的口径可达五尺（约 1.6米），烧造时需费铜五千余斤。如此大体积的铜缸，为消防用水提供了较为充足的保障。为保证一年四季缸内有足够存水，宫内采取了多种措施。如乾隆时期的 钦定宫中现行则例（第一种）卷三“安设”载：“凡宫内等处所设铜缸、铁缸，每逢小雪节，首领太监等安设缸盖、缸套，酌量天气寒暄熏火化冰。至开年惊蛰节，撤收。其大铜缸一口，每日用黑炭四斤；小铜缸一口，每日用黑炭三斤；俱自十一月初一起，至次年二月初一止”。18上述内容说明，每年冬季冰冻时期，会有太监专门安设缸盖、缸套，并在缸底生火，主要目的是防止缸中的水结冰，或者用于及时除去缸里的冰块。宫中水缸对灭火的作用，可由嘉庆二年（1797）乾清宫火灾反映出来。据 史料旬刊 载：嘉庆二年十月二十一日酉刻（1719点），太监郝世通因用火不慎，将未完全熄灭的木炭倒在乾清宫东穿堂楠木格旁，引燃乾清宫。内廷后三宫之乾清宫、交泰殿被毁，而坤宁宫被保住了。火灾后，乾隆帝对失职太监进行了处罚，也奖赏了“竭力汲水救护”的有功人员。而内廷后三宫处于紫禁城中轴线北部区域，距离内金水河、井亭等水源位置较远，因而救火人员使用的水源，最大可能是宫殿附近的缸中水。19二、隔火设施由于砖石材料不可燃，因而故宫的古建筑在营建或修缮时，采用了砖石砌筑的防火墙、砖石房，以隔离、阻断火势。（一）防火墙防火墙为故宫古建筑防火的重要科学手段。故宫里的历代工匠基于长期的防火经验，积累了利用防火墙隔火的方法。防火墙就是能阻断火势的墙体，故宫内的防火墙均为砖墙砌筑。其隔火的主要原理，即利用粘土材料的不可燃性，形成一道高大厚实的屏障，以阻挡火势蔓延。故宫里面的防火墙形式较为丰富。分割建筑空间的隔断墙、院落之间的院墙、硬山屋顶类建筑的山墙，以及封后檐墙等，均为防火墙做法。20位于故宫中轴线核心位置的太和殿，其两侧的隔墙即为防火墙。太和殿的命运非常沧桑，自明永乐十八年（1420）初建以来，在历史上至少遭受过五次火灾，21而今天呈现在大众面前的太和殿，则是清康熙三十六年（1697），第五次复建后的建筑形制。太和殿在第五次复建之前，建筑两侧为木质的斜廊。史料之一即 皇城宫殿衙署图 显示，太和殿两侧为斜廊，经刘敦桢先生考证，约为康熙十八年（1679）绘制。22另据 康熙起居注 记载：康熙十八年的十二月初三，太和殿因火灾被焚毁。火灾起因为位于紫禁城西北侧的御膳房3第36卷白城师范学院学报内6名用火的太监因操作不慎，诱发大火。火势顺着西北风向南窜，越过了乾清门广场，依次穿过后右门、中右门，然后又因西风，火势沿着太和殿西侧的木质斜廊蔓延至太和殿，并烧毁太和殿及其东侧的木质斜廊。两年后，太和殿复建工程开工，木质斜廊被改成了当前的防火墙样式。23显而易见，这种防火墙的主要目的，是在太和殿周边建筑失火的时候，阻隔火势蔓延，达到保护太和殿的目的。对于故宫内等级较低的长廊式庑房，为避免其中一间房失火而出现“火烧连营”的场景，亦设有防火隔断墙。以保和殿东西两侧的庑房为例：建筑总长约150米，在纵向包含30个开间（分为30个部分），而每隔5个开间则有一段厚达1.5米的防火墙。各防火墙从地面到屋顶，将建筑划分为不同的“独立”区域，而任意区域失火时，不会殃及其他区域。为便于人员穿行于不同房间内，在建筑前檐设有廊子。而前述防火墙亦在廊内设置，但在适当位置留出券洞。券洞离门窗位置较远，不易导致火势蔓延。由上可知，防火隔断墙的设置，有利于发挥隔火性能。故宫内有很多独立的院落，各院落在布局时，彼此之间有较高的围墙分割，起到了防火墙的功能。另各院落围墙之间的间距较宽，亦有利于阻止建筑物之间的火势蔓延。这种“院墙式”防火墙的布置，主要原因与火灾密切相关。据明人余继登撰 典故纪闻 记载：嘉靖十年（1531）正月辛亥（二十六日），“大内东偏”（今南三所一带）的建筑失火，烧毁房屋14楹（“1楹”即两根立柱之间的建筑空间）。嘉靖帝召见并训诫大学士张璁：“宫中地隘而屋众，且贯以通栋，所以每有火患”。他认为大内东偏的火灾主要原因，即为建筑之间过于密集，引发火势蔓延。他要求扩大院落之间的间距，不同区域的建筑群以院墙相隔，且应学习南京各宫墙多用砖砌的做法，在紫禁城内建造宫墙或院墙时，“不用木”，以满足隔火的需要。24-25易知，嘉靖已经发现紫禁城内房屋的间距过密，且多座建筑连在一起，容易诱发连串着火。另院墙防火的优势在于：若某个院落的建筑失火时，由于院墙有可靠的阻隔高度及距离，因而火源不会窜入另一个院落，且院墙之间较宽的空间也有利于灭火人员和车辆通行。故宫内常见的一种防火墙形式，即为封后檐墙（又名封护檐墙或风火檐墙）。这种墙体位于建筑的后檐，施工特点为：墙体从地面到瓦底，均为砖墙砌筑，不开设门窗，也不让屋檐部位的檩、枋、椽子等木构件露明（见图3）。封后檐墙用于建筑等级较低的硬山、悬山屋顶类建筑，且这种做法源于雍正时期。据鄂尔泰等人撰 国朝宫史 载：雍正五年（1727）十一月二十三日，雍正帝视察乾清宫两侧的庑房时注意到，这种庑房不仅长、房间数量多，而