文/牧心

“画栋朝飞南浦云，珠帘暮卷西山雨。”融于天地自然的中国古建筑，也要受自然法则的束缚、自然灾变的侵袭。在特定的时空里，暴露于天地之间的建筑与所居之人，会面临天雷地动、火焚水淹、严寒酷暑的威胁。

建筑能否长久地留存，古人安全舒适的居住环境能否得到最大限度的保障，很大程度上取决于建筑能否防御和适应这些不利因素的影响。古代的建筑师们以非凡的智慧和独具的匠心，不断发展和创造各种建筑防护技术，有些“黑科技”今人看了也要为之赞叹不已。

莫高窟盛唐第217窟壁画中建筑正脊两端的鸱尾和拒鹊

避天雷与防地动

列缺霹雳，丘峦崩摧。强大的电流会产生高温，可引燃建筑物的木构件；雷击导致空气剧烈膨胀所产生的巨大动能可劈开建筑。故此，雷击对以木结构为主的中国古建筑危害极大。历史上，很多著名的古建筑都因雷击被毁。明永乐十八年（1420年），故宫太和殿刚建成不过百日便遭雷击，三大殿悉数焚毁；清光绪十五年（1889年），天坛祈年殿因雷击被毁，今天所见的祈年殿是之后历时6年重建而成的。

古人发现雷击对建筑的危害后，便千方百计寻求防雷避雷的方法。在唐宋古建筑正脊两端常有鸱吻或鸱尾，这些凸起的饰物会形成“尖端放电”现象，与环境场发生缓慢的电荷“中和”，具有一定的消雷作用。后来，“鸱吻”发展为“吐舌”，“吐舌”是用金属丝做成的兽首吐丝结构；“鸱尾”演变为“拒鹊”，即在鸱尾上部加装金属芒刺，以防止鸟鹊在上面栖息。“吐舌”或“拒鹊”的尖端放电作用更明显，但它们都处于建筑物的制高点，有时也容易成为雷击点。

古树掩映的山西忻州五台山佛光寺东大殿 供图/视觉中国

山西五台山地区雷电活动频繁，而佛光寺的“东大殿”历经千年，却从未遭到雷击。这与东大殿顶高逾3米的鸱吻和远远探出的殿檐所产生的“尖端放电”现象关系密切。但是，这样的消雷能力毕竟有限。佛光寺格外注重古建筑的防腐、防潮问题，外露的木结构都用赭石等无机颜料加动植物胶分层涂于表面，使建筑保持良好的绝缘性，增强防雷能力。佛光寺内外还遍植古松，尤其是东大殿殿前的两株古松，高度超出殿顶10余米，殿后山坡上的松树也远高过殿顶，这些环绕古建筑的“树形避雷针”组成一道防护“屏障”，极大地消减了雷电的威胁。

原始版的避雷针，似在宋代就已出现。山西应县木塔塔顶的塔刹均以铁件制成，中间有一根铁轴插入梁架内，这正是一枚“避雷针”，四周的八条铁链恰似导电的引下线。北京故宫中和殿顶的金色宝顶，也具有“避雷针”的效用，琉璃瓦下的引下线可以将电流引向地下的接地装置。这枚高颜值的“避雷针”在旭日霞光的映照下熠熠生辉，为古建筑增添了无穷魅力。

我国是地震多发国家，为此古人积累了丰富的建筑抗震经验。历经600余年光阴的故宫，虽然遭遇多次地震，但至今依然完好。故宫建筑下至基础、柱底，上至斗拱、梁架，都体现出卓越的抗震设计理念。

故宫建筑的地基多为碎石和夯土交替铺筑而成的“千层饼”结构，夯筑时还要泼洒具有黏性的糯米汁，使整个基础类似硬度较高的“面团”，从而具有良好的隔震效果。神武门的基础构造中还发现一层“圆木筏型基础”，这相当于一个滑动面，地震发生时上层建筑能在圆木上小幅度滑移，以降低地震的破坏力。木立柱是故宫古建的重要承重构件，其柱根多是浮放在“柱顶石”上，这种“柱底平摆浮搁”的方式，相当于在建筑底部安装了巨大的隔震装置，可产生滑移隔震效果。

600余年间，故宫总共经历了大小地震200多次，但梁柱之间榫卯结构的“阻尼器”作用，层层叠叠的斗拱构件对地震能量的耗散作用，以及稳定的抬梁式梁架结构，始终保障着故宫木构建筑的防震安全。有人曾复制了一栋微缩的故宫木结构模型，将其置于大地震的模拟场景里，当地震烈度超过10级时，木模型依旧在剧烈的震动中屹立不倒。

故宫中和殿顶的金色宝顶 供图/视觉中国

故宫的消防设施—太平缸 供图/视觉中国

御火焚与防水湿

故宫建筑多以木结构或砖木混合结构为主，建筑表面还饰有油性易燃的漆料，最易发生火灾。古老的紫禁城便采用过多种行之有效的防火方法，包括设立封护檐墙、防火墙，常备大型消防蓄水缸等，起到了良好的隔火、灭火作用。

宁波天一阁 供图/视觉中国

清雍正五年（1727年），雍正皇帝发现乾清门的围房里有值守人员燃火做饭，便下令建立“封护檐墙”，阻断火患。这种墙体是在建筑后部从地面直到屋檐砌起的砖墙，整面墙体均不开设门窗。乾清宫至坤宁宫的后宫建筑群中还藏着两组隐形的“防火墙”，它们与其他建筑没有区别，梁柱、斗拱等一样不少，但都是石材营建的，一旦发生火灾便可隔断火路。故宫东墙外的銮仪卫仓库，每隔七间房屋会建一间“防火屋”，它们无门无窗、封砖盖瓦，内填三合土并夯实，形成一堵厚达5米的防火墙。

故宫还有自己的“消防栓”，那便是安置在各处殿阁庭院的数百口大型铜缸或铁缸，用于储水防火，俗称“太平缸”。平日里有专人负责挑水，确保缸内满水。到了寒冬，还要在缸下生火加热，防止缸中水结冰，以确保随时灭火所需的水源。

在古代民居中，如“防火墙”“火巷”等建筑构造也在在有之。最常见、最有效的防火墙莫过于“马头墙”，因其高出屋面、形似马头而得名。徽派建筑中的马头墙高低错落，实体砖墙相对相接，户户分割，防火单元划分更小，防火功能也更加有效。“火巷”是为了有效防止火灾蔓延而空出来的小型巷道，在北方称为“夹道”，在南方则叫作“背弄”，它既有防火功能，也便于居民疏散。

在今天宁波市天一街旁、月湖之西，伫立着一座古代藏书楼—天一阁，这里曾收藏图书30万卷，珍本善本古籍8万卷。古代藏书最怕遇到水湿、霉烂等问题，而地处亚热带季风区的宁波历来多雨，加之为了储存防火用水，天一阁北面又开凿有天一池，滨水的天一阁显然湿气极重。

天一阁的创建者范钦极为重视防潮问题。天一阁藏书楼为坐北朝南的重檐硬山顶二层建筑，房屋在打基础时，就掘地四尺，填充木炭、石灰，再以柏油浸过的方砖铺地，从而形成良好的地面防水层。藏书楼一楼空阔、南北通透，为阅览图书和收藏石刻之用，无形中又成了一个隔潮的空间。天一阁隆起的屋脊也有利于雨水倾泻，防止渗漏。

故宫养心殿东暖阁 供图/汇图网

二楼是藏书所在，南北设窗，天气好时开窗通风，多雨季节则密闭防潮。二楼内部是一个大通间，用梁柱、书橱等隔出六个相对独立的空间。其中，偏西一间安设楼梯，偏东一间空置，之所以如此设置，是因为东西两间接近墙壁易受潮气影响，不利于藏书，故而只在二楼中间处藏书。

范钦总结众多藏书家的经验，亲自督造与众不同的书橱。书橱前后均设有可拆卸的双开门，既方便前后取书，又保证书橱的通风除湿。书橱的选材都用杉木，杉木的优点是只要不被雨水长期浸湿，其合缝的紧密性就能得到保证，这在雨季时有利于防潮。这样的建筑形制和书橱布置，显然是极严密细致的防潮举措。因此，乾隆皇帝曾专门命人测绘天一阁房屋、书橱款式，营造“南北七阁”，收藏《四库全书》，天一阁也因此闻名天下。

冬保暖与夏避暑

清代李渔在《闲情偶寄》中说：“人之不能无屋，犹体之不能无衣。衣贵夏凉冬燠，房舍亦然。”我国四季分明，冬冷夏热，在营造建筑时如何确保温凉适宜的居住环境，古人也是颇费心思。

早在唐代，“火炕”已经出现了。唐代僧人慧琳《一切经音义》中有“上榻安火，曰炕”的记载，这是目前所见最早的火炕记载。宋人徐梦莘在《三朝北盟会编》中，对东北地区的“火炕”有较详细的描述：“环屋为土床，炽火其下……谓之炕。”火炕的出现，极大地改善了北方人民的生活，成为他们适应严寒天气的有力武器。

两宋之交，很多中原贵族迁居江南，他们对这里冬冷夏热的气候很不适应。于是在南宋时就出现了一种包裹建筑外立面、便于安装和拆卸的木质“格窗”，可以帮助人们应对剧烈的寒暑变化。

四景山水图（局部） 绢本设色 41.3cm×67.9cm 南宋 刘松年 故宫博物院藏

荷亭消夏图 绢本设色 26.2cm×26.3cm 宋 佚名 台北故宫博物院藏

南宋画家刘松年的《四景山水图》，忠实地记录了“格窗”在四季中安装和拆卸的全过程。在“冬景图”的左下角，由回廊连通的三间屋子除了正门，其余几面都装满了内外两重格窗，把整座建筑物严密地包围起来。格窗裱糊窗纸，窗内再加上帘幕，以尽量抵御冬季的严寒。到了春季，随着天气转暖，建筑外层的格窗被拆除，仅留檐下和内层的格窗。在“夏景图”中，炎热的天气已经让主人拆去所有的格窗，延伸到湖中的房屋已经变成了凉亭。

明清两代，地处北方的紫禁城恰逢我国历史上又一个寒冷期—“明清小冰期”，一年中约有四五个月属于冬季，最低气温可达零下30℃。为此，宫廷建筑师们采用了很多科学设计，以确保皇宫内的有效“供暖”。

在《宫女谈往录》中，慈禧太后身边的宫女回忆道：“宫殿建筑都是悬空的，像现在的楼房有地下室一样。冬天用铁制的辘轳车，将烧好了的炭推进地下室取暖，人在屋子里像在暖炕上一样。”道光皇帝在诗中记述了他在冬季供暖时的居住体验：“花砖细布擅奇功，暗爇松枝地底烘。静坐只疑春煦青，闭眼常觉体冲融。”

在设计与建造上，紫禁城中很多宫殿之下都有“火道”，殿外的廊檐底下设有添火的炭口。炭口里烧上炭火，热量就可顺着“火道”温暖整个大殿。这些“火道”还直通皇帝的御床和妃嫔们的寝床之下，形成“暖炕”或“暖阁”，从而达到“一堂暖气着帘栊”的效果。

为了使热量循环通畅，在室外的台基下还设有“火道”的排气孔，烟尘从气孔排出，既可避免室内空气污染，又能防止煤气中毒，实现了优质高效、安全卫生的冬季供暖。为此，宫内还设置了专门机构“惜薪司”，专管皇宫内冬季的柴炭“供暖”及宫中防火等事务。

夏日炎炎似火烧。就避暑条件而言，当以古代帝王的避暑之地为最佳。早在西汉时期，王朝的中枢未央宫建有清凉殿，殿内设有多重降温装置，以石头为床，用玉盘盛冰，有宫人执扇，其制冷效果极佳，可谓“中夏含霜，无上清凉”。

在热播网剧《长安十二时辰》中，右相林九郎名下的一处宅院成为贼首龙波的藏身之处，而这座宅院建有唐代著名的“自雨亭”。据《封氏闻见记》记载，唐玄宗时的御史大夫王鉷就在自己的豪宅内建有自雨亭，高处的水“从檐上飞流四注，当夏处之，凛若高秋”，可见避暑效果是非常好的。

大诗人白居易被贬江州时曾建造一座草堂，草堂西面正好紧挨着山崖旁的泉水。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头倾落而下，“洒砌飞泉才有点”，使得居于草堂的诗人在炎炎夏日也能享受丝丝清凉。

大明宫图 纸本墨笔 31.1cm×683.3cm 元 王振鹏 美国大都会艺术博物馆藏

大明宫图（局部）