六百年屹立不倒,故宮是如何做到的

出品:科普中國
製作:之遙科普
監製:中國科學院計算機網絡信息中心
故宮建成於1420年,至今已有600多年的歷史,見證了明、清兩朝,以及中華民國的興衰往事。尋常房屋,使用壽命往往只有50年到80年。故宮是如何做好防災工作,在經歷這麼長時間的風風雨雨後,依然屹立至今的呢?
故宮的防災需求,主要集中在防火、防雷、防震三塊。
六百年屹立不倒,故宮是如何做到的
故宮博物院(圖片來源:故宮博物院官方網站)
古人智慧:封建王朝也有滅火噴水槍
故宮是以木質為主的建築,最主要的防災需求是防火。故宮從建成至北平解放,共遭遇了60多次火災。封建王朝時期,火災的主要原因是雷擊起火,以及燃放爆竹起火。歷史上,故宮遭遇了五次特別大的火災:
1420年故宮建成,次年(明永樂十九年)故宮就因為雷擊發生大火,奉天殿、華蓋殿、謹身殿全部在大火中被燒燬。
1557年(明嘉靖三十六年),故宮再次慘遭雷擊,除了三大殿之外,奉天門、文武樓、午門等建築也全部葬身火海。
1597年(明萬曆二十五年),紫禁城發生大火,太和殿、中和殿、保和殿以及乾清宮、交泰殿、坤寧宮全部被燒。這次火災發生的原因不詳,歷史學家推測是宮女太監偷竊宮內財物後故意縱火,以便脱罪。
1644年(明崇禎十七年),李自成攻陷北京後,在撤離故宮前用一把大火焚燬了武英殿、建極殿、英華殿、南燻殿、四周角樓和皇極門以外的全部建築物。
1923年(中華民國時期),建福宮因太監用電操作失誤,漏電導致大火。但據推測,這場大火也可能是因為太監想要偷盜故宮內珍寶,故意所為。
統計故宮歷次火災,我們可以發現,清朝時期發生的大型火災數量顯著高於明朝。這是因為清朝統治者加強了故宮的防火防災工作,對故宮進行了更好的保護。
清朝入關以後,從康熙皇帝開始,就在故宮內設置了二百多人的防火班。防火班的傳統工作方式可以概括為十二字口訣:“冬鑿冰、夏注水、春除草、秋清葉”。這十二字口訣可謂字字珠璣,沿用至今。
冬鑿冰,是指將故宮中金水河上的冰面破開,以免冬日需要用水滅火,卻無水可取。
夏注水,是往故宮308口鐵、銅、鎏金銅大缸裏儲水。相信去故宮遊玩過的讀者都見過故宮內的一口口大缸。如果火災發生,消防班能第一時間調用這些大缸內的水源,用於滅火工作。現如今,故宮內有了更為先進的消防系統,為了保護遊客的安全,這些缸內也就不再儲水了。
春除草、秋清葉,是指春秋兩季草木茂盛,消防班要及時清理掉草木落葉等可燃物,消除火災隱患。
六百年屹立不倒,故宮是如何做到的
激桶滅火 (圖片來源:搜狐新聞)
此外,清朝時期,故宮內還配置了雲梯、火鈎、激桶、木製抬龍等多種防火工具。例如其中的激桶,與現在的水槍非常類似。宮殿如果發生火災,人力將水桶抬至宮殿周圍,防火班將激桶置於水桶之中,通過活塞作用將水抽進激桶,再用力下壓,讓水柱噴射而出。激桶的揚程最高可達20米,可謂是消防神器。
雍正皇帝在位之時,還在故宮內設置了多重防火牆。雍正皇帝命工匠將木牆改造成磚石防火牆,將故宮分隔為多個不同區域,從而保證失火時,火災只會在小範圍內蔓延。
今人智慧:建國後僅經歷1次火災
前文説到,故宮在建國之前已遭遇了大大小小60多次火災。而建國之後,故宮只在1987年因雷擊遭遇了一次火災。建國以來故宮是怎麼做到這麼強的防火能力的呢?
首先,建國之後,故宮的管理人員對故宮來了個徹頭徹尾地“大掃除”。故宮內所有易燃的文物,有的經過了重重裝裱保護,有的放入專門的文物庫房內進行保存。此前後宮生活所用的褥子、毯子等易燃物,也都在保護後,放入織繡庫房內進行保存。工作人員還對故宮室外的樹枝、落葉、雜物垃圾等可燃隱患進行打掃。不僅如此,新中國成立後,工作人員花了足足兩年的時間,將故宮中所有的瓦片揭開,將瓦片中所有的草根、草籽、落葉等可燃物清理乾淨。完成清理後,工作人員再把瓦片上的縫隙封上,避免再有草籽進入。早期的“大掃除”工作,為後續的故宮防火工作打好了堅實的基礎。
1970年,經周總理批示,故宮內進駐了一支消防中隊,專門負責故宮的消防工作。消防戰士每天要對故宮進行巡查,定期對消防設施進行檢查和保養。每名新來的消防戰士,都要經過嚴格的訓練。消防戰士需要在三個月內熟悉故宮的全部地形,包括遊客們可以參觀到的部分,以及封閉未開放的區域。當有火情發生時,要保證能在2-3分鐘趕到火災發生現場。英勇的消防戰士,為故宮的防火工作提供了軟件條件。
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故宮內的消防員(圖片來源:搜狐新聞)
隨着科技的發展,故宮的防火硬件設施也日漸趨於完美。
故宮博物館目前配備有極強大的防火監控系統,包含五個中控室、65面大屏幕、3300個高清攝像頭、5674個智能感煙點式探測器和113台吸氣式火災探測器。可以説,如果故宮中任何位置出現一丁點火苗,故宮消防人員都能第一時間收到消息,並前往現場進行處理。
故宮還配備了豐富的消防設備用於及時滅火。故宮現有高壓消防栓94個、市政消防栓73個,滅火器4866個,可謂是“十面埋伏”,能將火災隱患扼殺在襁褓之中。
考慮到珍稀文物可能會被水槍損傷,故宮內還配備了高端的氣體滅火裝置。氣體裝置會釋放大量的阻燃氣體,可以迅速充滿房間,讓火苗失去氧氣。不過阻燃氣體同樣會讓人無法呼吸,因此氣體滅火裝置會先檢測屋內情況,保證人員全部撤離後,才會開始啓動。
除此之外,消防戰士還通過塗刷溶劑飾面型防火塗料和水基防火阻燃料,來對建築的可燃木結構進行燃阻處理。
紮實豐富的防火設施,給故宮的防火工作提供了最堅固的硬件基礎。
最後,嚴格的防火規定,也是故宮防火工作的重要一環。故宮內全面禁煙,禁止使用明火。故宮裏的餐廳和消防中隊使用的都是電熱鍋,以免明火產生火災隱患。即使是施工維修殿宇,也不允許在殿宇內直接使用電力設備,必須用金屬圍擋,以免形成火源引發火災。
軟硬件兼顧,面面俱到的防火措施,讓故宮自建國以來,遠離了火災的威脅。
防雷措施:藝術與實用兼顧
雷擊,是導致火災最常見的原因。封建王朝時期,統治者在故宮頂部設置鐵鏈,以進行導電防雷。但因科學知識水平所限,鐵鏈並沒有設置接地,反而成為了雷災的源頭。
1955年起,故宮博物院開始採用現代科技手段來進行防雷。工作人員給故宮博物院的大部分建築物安裝了避雷針與避雷帶,以實現全方位的避雷效果。在安裝避雷設施的時候,工作人員從美觀的角度出發,採用不同形式的避雷針、避雷帶,將線路儘量隱藏在建築結構之中,以保持建築物原有的藝術氛圍。科學的避雷知識,是故宮在建國以後做好避雷工作的主要原因。
六百年屹立不倒,故宮是如何做到的
故宮頂部的鐵鏈與避雷帶(圖片來源:搜狐新聞)
防震措施:集古人智慧之大成
故宮的木質結構,本身就具有較好的防震功能。木材屬於柔性材料,材質均勻且富有彈性。發生地震時,木材能很好地吸收和消耗地震波的能量,並且具有較強的恢復形變能力,在水平地震作用下可以產生較大的側向變形而不致斷裂破壞。此外,故宮的建築中有很多榫卯結構和斗拱結構,在地震發生時,可以產生較大的位移,吸收較多的能量。
除此之外,故宮的建築地基為碎石和夯土交替築成,僅挖掘出來的部分,就各有18層之多,像是一個“千層餅”,在地震發生時,可以層層消耗地震能量。
故宮的地基中還加入了糯米。摻入糯米的古建灰漿具有強度大、韌性好、防滲性好、防腐性好等優點,進一步加強了建築的防震性能。
故宮的柱子並非插入地底,發生地震時,柱子和柱底石之間能發生相對滑動,從而消耗地震能力。不僅如此,故宮的柱子不是直上直下的,而是與地面之間存在一定傾角,形成了類似三角形的穩定結構,更容易在地震中保持穩定性。
木質結構優秀的抗震能力,以及古人精巧的抗震結構設計,是故宮能抵抗十級大地震的主要原因。
六百年屹立不倒,故宮是如何做到的
故宮內的分層地基(圖片來源:搜狐新聞)
綜合來看,故宮是集古人智慧之大成的成果,在設計之初,古人就已經考慮到了它的防震性能。
建國以來,工作人員結合先進的科學知識,從軟硬件等多個角度出發,切實做好了故宮的防雷與防火工作,才讓故宮真正做到在災害面前“無懈可擊”。
這也啓示了我們,平時要時刻了解最新的科學防災知識,面對自然災害時做到冷靜鎮定,正確應對,才能更好地做好防災工作,保護自己的生命與財產安全。
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