古建筑的傳統防護智慧

文/牧心

“畫棟朝飛南浦云，珠簾暮卷西山雨。”融于天地自然的中國古建筑，也要受自然法則的束縛、自然災變的侵襲。在特定的時空里，暴露于天地之間的建筑與所居之人，會面臨天雷地動、火焚水淹、嚴寒酷暑的威脅。

建筑能否長久地留存，古人安全舒適的居住環境能否得到最大限度的保障，很大程度上取決于建筑能否防御和適應這些不利因素的影響。古代的建筑師們以非凡的智慧和獨具的匠心，不斷發展和創造各種建筑防護技術，有些“黑科技”今人看了也要為之贊嘆不已。

莫高窟盛唐第217窟壁畫中建筑正脊兩端的鴟尾和拒鵲

避天雷與防地動

列缺霹靂，丘巒崩摧。強大的電流會產生高溫，可引燃建筑物的木構件；雷擊導致空氣劇烈膨脹所產生的巨大動能可劈開建筑。故此，雷擊對以木結構為主的中國古建筑危害極大。歷史上，很多著名的古建筑都因雷擊被毀。明永樂十八年（1420年），故宮太和殿剛建成不過百日便遭雷擊，三大殿悉數焚毀；清光緒十五年（1889年），天壇祈年殿因雷擊被毀，今天所見的祈年殿是之后歷時6年重建而成的。

古人發現雷擊對建筑的危害后，便千方百計尋求防雷避雷的方法。在唐宋古建筑正脊兩端常有鴟吻或鴟尾，這些凸起的飾物會形成“尖端放電”現象，與環境場發生緩慢的電荷“中和”，具有一定的消雷作用。后來，“鴟吻”發展為“吐舌”，“吐舌”是用金屬絲做成的獸首吐絲結構；“鴟尾”演變為“拒鵲”，即在鴟尾上部加裝金屬芒刺，以防止鳥鵲在上面棲息。“吐舌”或“拒鵲”的尖端放電作用更明顯，但它們都處于建筑物的制高點，有時也容易成為雷擊點。

古樹掩映的山西忻州五臺山佛光寺東大殿 供圖/視覺中國

山西五臺山地區雷電活動頻繁，而佛光寺的“東大殿”歷經千年，卻從未遭到雷擊。這與東大殿頂高逾3米的鴟吻和遠遠探出的殿檐所產生的“尖端放電”現象關系密切。但是，這樣的消雷能力畢竟有限。佛光寺格外注重古建筑的防腐、防潮問題，外露的木結構都用赭石等無機顏料加動植物膠分層涂于表面，使建筑保持良好的絕緣性，增強防雷能力。佛光寺內外還遍植古松，尤其是東大殿殿前的兩株古松，高度超出殿頂10余米，殿后山坡上的松樹也遠高過殿頂，這些環繞古建筑的“樹形避雷針”組成一道防護“屏障”，極大地消減了雷電的威脅。

原始版的避雷針，似在宋代就已出現。山西應縣木塔塔頂的塔剎均以鐵件制成，中間有一根鐵軸插入梁架內，這正是一枚“避雷針”，四周的八條鐵鏈恰似導電的引下線。北京故宮中和殿頂的金色寶頂，也具有“避雷針”的效用，琉璃瓦下的引下線可以將電流引向地下的接地裝置。這枚高顏值的“避雷針”在旭日霞光的映照下熠熠生輝，為古建筑增添了無窮魅力。

我國是地震多發國家，為此古人積累了豐富的建筑抗震經驗。歷經600余年光陰的故宮，雖然遭遇多次地震，但至今依然完好。故宮建筑下至基礎、柱底，上至斗拱、梁架，都體現出卓越的抗震設計理念。

故宮建筑的地基多為碎石和夯土交替鋪筑而成的“千層餅”結構，夯筑時還要潑灑具有黏性的糯米汁，使整個基礎類似硬度較高的“面團”，從而具有良好的隔震效果。神武門的基礎構造中還發現一層“圓木筏型基礎”，這相當于一個滑動面，地震發生時上層建筑能在圓木上小幅度滑移，以降低地震的破壞力。木立柱是故宮古建的重要承重構件，其柱根多是浮放在“柱頂石”上，這種“柱底平擺浮擱”的方式，相當于在建筑底部安裝了巨大的隔震裝置，可產生滑移隔震效果。

600余年間，故宮總共經歷了大小地震200多次，但梁柱之間榫卯結構的“阻尼器”作用，層層疊疊的斗拱構件對地震能量的耗散作用，以及穩定的抬梁式梁架結構，始終保障著故宮木構建筑的防震安全。有人曾復制了一棟微縮的故宮木結構模型，將其置于大地震的模擬場景里，當地震烈度超過10級時，木模型依舊在劇烈的震動中屹立不倒。

故宮中和殿頂的金色寶頂 供圖/視覺中國

故宮的消防設施—太平缸 供圖/視覺中國

御火焚與防水濕

故宮建筑多以木結構或磚木混合結構為主，建筑表面還飾有油性易燃的漆料，最易發生火災。古老的紫禁城便采用過多種行之有效的防火方法，包括設立封護檐墻、防火墻，常備大型消防蓄水缸等，起到了良好的隔火、滅火作用。

寧波天一閣 供圖/視覺中國

清雍正五年（1727年），雍正皇帝發現乾清門的圍房里有值守人員燃火做飯，便下令建立“封護檐墻”，阻斷火患。這種墻體是在建筑后部從地面直到屋檐砌起的磚墻，整面墻體均不開設門窗。乾清宮至坤寧宮的后宮建筑群中還藏著兩組隱形的“防火墻”，它們與其他建筑沒有區別，梁柱、斗拱等一樣不少，但都是石材營建的，一旦發生火災便可隔斷火路。故宮東墻外的鑾儀衛倉庫，每隔七間房屋會建一間“防火屋”，它們無門無窗、封磚蓋瓦，內填三合土并夯實，形成一堵厚達5米的防火墻。

故宮還有自己的“消防栓”，那便是安置在各處殿閣庭院的數百口大型銅缸或鐵缸，用于儲水防火，俗稱“太平缸”。平日里有專人負責挑水，確保缸內滿水。到了寒冬，還要在缸下生火加熱，防止缸中水結冰，以確保隨時滅火所需的水源。

在古代民居中，如“防火墻”“火巷”等建筑構造也在在有之。最常見、最有效的防火墻莫過于“馬頭墻”，因其高出屋面、形似馬頭而得名。徽派建筑中的馬頭墻高低錯落，實體磚墻相對相接，戶戶分割，防火單元劃分更小，防火功能也更加有效。“火巷”是為了有效防止火災蔓延而空出來的小型巷道，在北方稱為“夾道”，在南方則叫作“背弄”，它既有防火功能，也便于居民疏散。

在今天寧波市天一街旁、月湖之西，佇立著一座古代藏書樓—天一閣，這里曾收藏圖書30萬卷，珍本善本古籍8萬卷。古代藏書最怕遇到水濕、霉爛等問題，而地處亞熱帶季風區的寧波歷來多雨，加之為了儲存防火用水，天一閣北面又開鑿有天一池，濱水的天一閣顯然濕氣極重。

天一閣的創建者范欽極為重視防潮問題。天一閣藏書樓為坐北朝南的重檐硬山頂二層建筑，房屋在打基礎時，就掘地四尺，填充木炭、石灰，再以柏油浸過的方磚鋪地，從而形成良好的地面防水層。藏書樓一樓空闊、南北通透，為閱覽圖書和收藏石刻之用，無形中又成了一個隔潮的空間。天一閣隆起的屋脊也有利于雨水傾瀉，防止滲漏。

故宮養心殿東暖閣 供圖/匯圖網

二樓是藏書所在，南北設窗，天氣好時開窗通風，多雨季節則密閉防潮。二樓內部是一個大通間，用梁柱、書櫥等隔出六個相對獨立的空間。其中，偏西一間安設樓梯，偏東一間空置，之所以如此設置，是因為東西兩間接近墻壁易受潮氣影響，不利于藏書，故而只在二樓中間處藏書。

范欽總結眾多藏書家的經驗，親自督造與眾不同的書櫥。書櫥前后均設有可拆卸的雙開門，既方便前后取書，又保證書櫥的通風除濕。書櫥的選材都用杉木，杉木的優點是只要不被雨水長期浸濕，其合縫的緊密性就能得到保證，這在雨季時有利于防潮。這樣的建筑形制和書櫥布置，顯然是極嚴密細致的防潮舉措。因此，乾隆皇帝曾專門命人測繪天一閣房屋、書櫥款式，營造“南北七閣”，收藏《四庫全書》，天一閣也因此聞名天下。

冬保暖與夏避暑

清代李漁在《閑情偶寄》中說：“人之不能無屋，猶體之不能無衣。衣貴夏涼冬燠，房舍亦然。”我國四季分明，冬冷夏熱，在營造建筑時如何確保溫涼適宜的居住環境，古人也是頗費心思。

早在唐代，“火炕”已經出現了。唐代僧人慧琳《一切經音義》中有“上榻安火，曰炕”的記載，這是目前所見最早的火炕記載。宋人徐夢莘在《三朝北盟會編》中，對東北地區的“火炕”有較詳細的描述：“環屋為土床，熾火其下……謂之炕。”火炕的出現，極大地改善了北方人民的生活，成為他們適應嚴寒天氣的有力武器。

兩宋之交，很多中原貴族遷居江南，他們對這里冬冷夏熱的氣候很不適應。于是在南宋時就出現了一種包裹建筑外立面、便于安裝和拆卸的木質“格窗”，可以幫助人們應對劇烈的寒暑變化。

四景山水圖（局部） 絹本設色 41.3cm×67.9cm 南宋 劉松年 故宮博物院藏

荷亭消夏圖 絹本設色 26.2cm×26.3cm 宋 佚名 臺北故宮博物院藏

南宋畫家劉松年的《四景山水圖》，忠實地記錄了“格窗”在四季中安裝和拆卸的全過程。在“冬景圖”的左下角，由回廊連通的三間屋子除了正門，其余幾面都裝滿了內外兩重格窗，把整座建筑物嚴密地包圍起來。格窗裱糊窗紙，窗內再加上簾幕，以盡量抵御冬季的嚴寒。到了春季，隨著天氣轉暖，建筑外層的格窗被拆除，僅留檐下和內層的格窗。在“夏景圖”中，炎熱的天氣已經讓主人拆去所有的格窗，延伸到湖中的房屋已經變成了涼亭。

明清兩代，地處北方的紫禁城恰逢我國歷史上又一個寒冷期—“明清小冰期”，一年中約有四五個月屬于冬季，最低氣溫可達零下30℃。為此，宮廷建筑師們采用了很多科學設計，以確保皇宮內的有效“供暖”。

在《宮女談往錄》中，慈禧太后身邊的宮女回憶道：“宮殿建筑都是懸空的，像現在的樓房有地下室一樣。冬天用鐵制的轆轤車，將燒好了的炭推進地下室取暖，人在屋子里像在暖炕上一樣。”道光皇帝在詩中記述了他在冬季供暖時的居住體驗：“花磚細布擅奇功，暗爇松枝地底烘。靜坐只疑春煦青，閉眼常覺體沖融。”

在設計與建造上，紫禁城中很多宮殿之下都有“火道”，殿外的廊檐底下設有添火的炭口。炭口里燒上炭火，熱量就可順著“火道”溫暖整個大殿。這些“火道”還直通皇帝的御床和妃嬪們的寢床之下，形成“暖炕”或“暖閣”，從而達到“一堂暖氣著簾櫳”的效果。

為了使熱量循環通暢，在室外的臺基下還設有“火道”的排氣孔，煙塵從氣孔排出，既可避免室內空氣污染，又能防止煤氣中毒，實現了優質高效、安全衛生的冬季供暖。為此，宮內還設置了專門機構“惜薪司”，專管皇宮內冬季的柴炭“供暖”及宮中防火等事務。

夏日炎炎似火燒。就避暑條件而言，當以古代帝王的避暑之地為最佳。早在西漢時期，王朝的中樞未央宮建有清涼殿，殿內設有多重降溫裝置，以石頭為床，用玉盤盛冰，有宮人執扇，其制冷效果極佳，可謂“中夏含霜，無上清涼”。

在熱播網劇《長安十二時辰》中，右相林九郎名下的一處宅院成為賊首龍波的藏身之處，而這座宅院建有唐代著名的“自雨亭”。據《封氏聞見記》記載，唐玄宗時的御史大夫王鉷就在自己的豪宅內建有自雨亭，高處的水“從檐上飛流四注，當夏處之，凜若高秋”，可見避暑效果是非常好的。

大詩人白居易被貶江州時曾建造一座草堂，草堂西面正好緊挨著山崖旁的泉水。他借地利之便，以竹筒引水，做了一段“高架自流引水渠”，泉水自崖上一直延伸到草堂的檐頭傾落而下，“灑砌飛泉才有點”，使得居于草堂的詩人在炎炎夏日也能享受絲絲清涼。

大明宮圖 紙本墨筆 31.1cm×683.3cm 元 王振鵬 美國大都會藝術博物館藏

大明宮圖（局部）