消防科普:看古今智慧如何給故宮打造防災(zāi)“超強(qiáng)鎧甲”?
來(lái)源:科學(xué)大院
發(fā)布時(shí)間:2021-05-12
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故宮建成于1420年,至今已有600多年的歷史,見(jiàn)證了明、清兩朝,以及中華民國(guó)的興衰往事。尋常房屋,使用壽命往往只有50到80年。故宮是如何做好防災(zāi)工作,在經(jīng)歷這么長(zhǎng)時(shí)間的風(fēng)風(fēng)雨雨后,依然屹立至今的呢?故宮的防災(zāi)需求,主要集中在防火、防雷、防震三塊。

故宮博物院

(圖片來(lái)源:故宮博物院官方網(wǎng)站)

古人智慧:封建王朝也有滅火噴水槍

故宮作為木質(zhì)為主的建筑,最主要的防災(zāi)需求就是防火。故宮從建成至北平解放,已遭遇了60多次火災(zāi)。封建王朝時(shí)期,火災(zāi)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(zāi):

1420年故宮建成,次年(明永樂(lè)十九年)故宮就因?yàn)槔讚舭l(fā)生大火,奉天殿、華蓋殿、謹(jǐn)身殿全部在大火中被燒毀。

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(mén)、文武樓、午門(mén)等建筑也全部葬身火海。

1597年(明萬(wàn)歷二十五年),紫禁城莫名發(fā)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?;馂?zāi)發(fā)生的原因不詳,歷史學(xué)家推測(cè)是宮女太監(jiān)偷竊宮內(nèi)財(cái)物后故意縱火,以便脫罪。

1644年(明崇禎十七年),李自成攻陷北京后,在撤離故宮前一把大火焚毀了武英殿、建極殿、英華殿、南熏殿、四周角樓和皇極門(mén)以外的全部建筑物。

1597年(明萬(wàn)歷二十五年),紫禁城莫名發(fā)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?;馂?zāi)發(fā)生的原因不詳,歷史學(xué)家推測(cè)是宮女太監(jiān)偷竊宮內(nèi)財(cái)物后故意縱火,以便脫罪。

1923年(中華民國(guó)時(shí)期),建福宮因太監(jiān)用電操作失誤,漏電導(dǎo)致大火。但據(jù)推測(cè),該場(chǎng)大火也可能是因?yàn)樘O(jiān)想要偷盜故宮內(nèi)珍寶,故意所為。

縱觀五次大火,可以發(fā)現(xiàn),明朝時(shí)期發(fā)生的大型火災(zāi)數(shù)量顯著高于清朝。這是因?yàn)榍宄y(tǒng)治者加強(qiáng)了故宮的防火防災(zāi)工作,對(duì)故宮進(jìn)行了更好的保護(hù)。

清朝入關(guān)以后,從康熙皇帝開(kāi)始,就在故宮內(nèi)設(shè)置了二百多人的防火班。防火班的傳統(tǒng)工作方式是“冬鑿冰、夏注水、春除草、秋清葉”十二字口訣。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(kāi), 以免冬日需要用水滅火,卻無(wú)水可取。

夏注水,是往故宮308口鐵、銅、鎏金銅大缸里儲(chǔ)水。相信去故宮游玩過(guò)的讀者都見(jiàn)過(guò)故宮內(nèi)的一口口大缸。如果火災(zāi)發(fā)生,消防班能第一時(shí)間調(diào)用這些大缸內(nèi)的水源,用于滅火工作。不過(guò)現(xiàn)如今,故宮內(nèi)有了更為先進(jìn)的消防系統(tǒng),為了保護(hù)游客的安全,這些缸內(nèi)也就不再儲(chǔ)水了。

春除草、秋清葉,是指春秋兩季草木茂盛,消防班要及時(shí)清理掉草木落葉等可燃物,消除火災(zāi)隱患。

激桶滅火 (圖片來(lái)源:搜狐新聞)

此外,清朝時(shí)期,故宮內(nèi)還配置了云梯、火鉤、激桶、木制抬龍等多種防火工具。例如其中的激桶,與現(xiàn)在的水槍非常類(lèi)似。宮殿著火時(shí),人力將水桶抬至宮殿周?chē)?。防火班將激桶置于水桶之中,通過(guò)活塞作用將水抽進(jìn)激桶,再用力下壓,讓水柱噴射而出。激桶的揚(yáng)程最高可達(dá)20米,可謂是消防神器。

雍正皇帝在位之時(shí),還在故宮內(nèi)設(shè)置了多重防火墻。雍正皇帝命工匠將木墻改造為磚石所做的防火墻,將故宮分隔為多個(gè)不同區(qū)域,從而保證失火時(shí),火災(zāi)只會(huì)在小范圍內(nèi)蔓延。

今人智慧:建國(guó)后僅經(jīng)歷1次火災(zāi)

前文說(shuō)到,故宮在建國(guó)之前已遭遇了大大小小60多次火災(zāi)。而建國(guó)之后,故宮只在1987年因雷擊遭遇了一次火災(zāi)。建國(guó)以來(lái)故宮是怎么做到這么強(qiáng)的防火能力的呢?

首先,建國(guó)之后,故宮的管理人員先對(duì)故宮來(lái)了個(gè)徹頭徹尾的“大掃除”。故宮內(nèi)所有易燃的文物,要么經(jīng)過(guò)了重重裝裱保護(hù),要么就放入專(zhuān)門(mén)的文物庫(kù)房?jī)?nèi)進(jìn)行保存。此前后宮生活所用的褥子、毯子等易燃物,也都在保護(hù)后,放入織繡庫(kù)房?jī)?nèi)進(jìn)行保存。工作人員還對(duì)故宮室外的樹(shù)枝、落葉、雜物垃圾等可燃隱患進(jìn)行打掃。更令人贊嘆的是,新中國(guó)成立后,工作人員花了足足兩年的時(shí)間,將故宮中所有的瓦片揭開(kāi),將瓦片中所有的草根、草籽、落葉等可燃物清理干凈。完成清理后,工作人員再把瓦片上的縫隙封上,避免再有草籽進(jìn)入。早期的“大掃除”工作,為后續(xù)的故宮防火工作打好了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1970年,經(jīng)周總理批示,故宮內(nèi)進(jìn)駐了一支消防中隊(duì),專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)故宮的消防工作。消防戰(zhàn)士每天要對(duì)故宮進(jìn)行巡查,定期對(duì)消防設(shè)施進(jìn)行檢查和保養(yǎng)。每名新來(lái)的消防戰(zhàn)士,都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的訓(xùn)練。三個(gè)月內(nèi),消防戰(zhàn)士需要熟悉故宮的全部地形。全部地形不僅包括游客們可以參觀到的部分,還包括封閉未開(kāi)放的區(qū)域。當(dāng)有火情發(fā)生時(shí),用時(shí)2-3分鐘趕到火災(zāi)發(fā)生現(xiàn)場(chǎng),是最基本的要求。英勇的消防戰(zhàn)士,為故宮的防火工作提供了軟件條件。

故宮內(nèi)的消防員(圖片來(lái)源:搜狐新聞)

隨著科技的發(fā)展,故宮的防火硬件設(shè)施也日漸趨于完美。

故宮博物館目前配備有極為強(qiáng)悍的防火監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)包含五個(gè)中控室、65面大屏幕、3300個(gè)高清攝像頭、5674個(gè)智能感煙點(diǎn)式探測(cè)器和113臺(tái)吸氣式火災(zāi)探測(cè)器。可以說(shuō),哪怕只要故宮中任何位置出現(xiàn)一丁點(diǎn)火苗,故宮消防人員都能第一時(shí)間收到消息,前往現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行處理。

故宮還配備了豐富的消防設(shè)備。用于及時(shí)滅火。故宮現(xiàn)有高壓消防栓94個(gè)、市政消防栓73個(gè),滅火器4866個(gè),可謂是“十面埋伏”,讓火苗第一時(shí)間葬身在消防設(shè)備之中。

考慮到珍稀文物可能會(huì)被水槍損傷,故宮內(nèi)還配備了高端的氣體滅火裝置。氣體裝置會(huì)釋放大量的阻燃?xì)怏w,可以迅速充滿(mǎn)房間,讓火苗失去氧氣。不過(guò)阻燃?xì)怏w同樣讓人無(wú)法呼吸,因此氣體滅火裝置會(huì)檢測(cè)屋內(nèi)工作人員是否全都已經(jīng)撤離后,才會(huì)開(kāi)始啟動(dòng)。

除此之外,消防戰(zhàn)士還通過(guò)涂刷溶劑飾面型防火涂料和水基防火阻燃料,來(lái)對(duì)建筑的可燃木結(jié)構(gòu)進(jìn)行燃阻處理。

扎實(shí)豐富的防火設(shè)施,給故宮的防火工作提供了最強(qiáng)悍的硬件基礎(chǔ)。

最后,嚴(yán)格的防火規(guī)定,也是故宮防火工作的重要一環(huán)。故宮內(nèi)全面禁煙,也不能使用明火。故宮里的餐廳和消防中隊(duì)使用的都是電熱鍋,以免明火產(chǎn)生火災(zāi)隱患。故宮有時(shí)會(huì)維修殿宇,而工人施工時(shí),電力設(shè)備是不允許在殿宇內(nèi)使用,而且必須用金屬?lài)鷵?,以免形成火源引發(fā)火災(zāi)。

軟硬件兼顧,面面俱到的防火措施,讓故宮自建國(guó)以來(lái),遠(yuǎn)離了火災(zāi)的威脅。

防雷措施:藝術(shù)與實(shí)用兼顧

雷擊,是導(dǎo)致火災(zāi)最常見(jiàn)的原因。封建王朝時(shí)期,統(tǒng)治者在故宮頂部設(shè)置鐵鏈,以進(jìn)行導(dǎo)電防雷。但因科學(xué)知識(shí)水平所限,鐵鏈并沒(méi)有設(shè)置接地,反而成為了雷災(zāi)的源頭。

1955年起,故宮博物院開(kāi)始采用現(xiàn)代科技手段來(lái)進(jìn)行防雷。工作人員給故宮博物院的大部分建筑物安裝了避雷針與避雷帶,以實(shí)現(xiàn)全方位的避雷效果。在安裝避雷設(shè)施的時(shí)候,工作人員從美觀的角度出發(fā),采用不同形式的避雷針、避雷帶,將線路盡量隱藏在建筑結(jié)構(gòu)之中,以保持建筑物原有的藝術(shù)氛圍。

科學(xué)的避雷知識(shí),是故宮建國(guó)以后做好避雷工作的主要原因。

故宮頂部的鐵鏈與避雷帶(圖片來(lái)源:搜狐新聞)

防震措施:集古人智慧之大成

故宮的木質(zhì)結(jié)構(gòu),本身就具有較好的防震功能。木材屬于柔性材料,材質(zhì)均勻且富有彈性,在地震過(guò)程中,木材能很好地吸收和消耗地震波的能量,并且具有較強(qiáng)的恢復(fù)形變能力,在水平地震作用下可以產(chǎn)生較大的側(cè)向變形而不致斷裂破壞。此外,故宮的建筑中有很多榫卯結(jié)構(gòu)和斗拱結(jié)構(gòu),在地震發(fā)生時(shí),可以發(fā)生較大的位移,吸收較多的能量。

除此之外,故宮的建筑地基為碎石和夯土交替筑成,僅挖掘出來(lái)的部分,就各有18層之多,像是一個(gè)“千層餅”,在地震發(fā)生時(shí),可以層層消耗地震能量。故宮的地基中還加入了糯米的成分。摻入糯米的古建灰漿具有強(qiáng)度大、韌性好、防滲性好、防腐性好等優(yōu)點(diǎn),進(jìn)一步加強(qiáng)了建筑的防震性能。

故宮的柱子并非插入地底,在地震作用下,會(huì)和柱底石之間發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),消耗地震能力。且故宮的柱子不是直上直下的,與地面之間存在些許的傾角,形成了類(lèi)似三角形的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),更容易在地震中保持穩(wěn)定性。

木質(zhì)結(jié)構(gòu)優(yōu)秀的抗震能力,以及古人精巧的抗震結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),是故宮能抵抗十級(jí)大地震的主要原因。

故宮內(nèi)的分層地基(圖片來(lái)源:搜狐新聞)

綜合來(lái)看,故宮作為集古人智慧之大成的木質(zhì)結(jié)構(gòu),從設(shè)計(jì)之初,就具有很好的防震性能。

建國(guó)以來(lái),工作人員結(jié)合先進(jìn)的科學(xué)知識(shí),從軟硬件等多個(gè)角度出發(fā),切實(shí)做好了故宮的防雷與防火工作,才讓故宮真正做到在災(zāi)害面前“無(wú)懈可擊”。這也啟示了我們,平時(shí)要時(shí)刻了解最新的科學(xué)防災(zāi)知識(shí),面對(duì)自然災(zāi)害時(shí)做到冷靜鎮(zhèn)定,正確應(yīng)對(duì),才能更好地做好防災(zāi)工作,保護(hù)自己的生命與財(cái)產(chǎn)安全。


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