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1、我國古建筑的火災特征及消防對策 重慶大學 劉希臣 王厚華摘要：古建筑是我國歷史文化遺產中重要的一部分，多為木制結構，據統計，我國絕大部分的古建筑都毀于火災。目前，我國尚無古建筑的防火規范。本文主要分析了古建筑的特點，對古建筑的材料、布局、使用功能、地理位置、管理狀況等方面進行分析，提出了其防火的薄弱性。通過分析現有保護方法的不足，最后提出了古建筑有效的防火措施，認為應當采用性能化方法對其進行防火保護，對建筑的火災危險性進行定量的預測和評估，從而得出最優化的設計方案。對其進行全面有效的保護。關鍵詞：古建筑 消防安全 火災 性能化設計 1.前言我國是有著五千年歷史的文明古國，在漫長的歷史中，我國人2、民用自己的勞動和智慧，創造了光輝燦爛的文化，古建筑就是其中重要的一部分。古建筑是祖先留給我們的豐厚的文化遺產。我國的古建筑分布很廣，而且多為木結構，一旦發生火災，極易造成毀滅性破壞。由于古建筑的特殊性，一旦燒毀之后，我們失去的不僅僅是古建筑本身，更重要的是失去了一份珍貴的遺產。因此，我們必須對古建筑這一特殊的建筑進行重點、全面、有效的保護。古建筑由于其本身的一些特性，導致其受火災的威脅是比較大的，因此防火保護又是保護古建筑的重中之重。本文要重點分析古建筑的消防特點，簡單的介紹前人主要的防火措施，并提出當今對古建筑的一些有效的保護方法。2 我國古建筑的特點及火災特殊性2.1 我國古建筑特點我國古3、建筑的特點主要體現在結構布局等方面，也正是這些特點導致了其火災的特殊性。首先是其結構特點，我國的古建筑多采用以木架為主的結構方式，創造了與這種結構相適應的各種樣式。這種結構主要是，用木梁、木柱搭建起一個木的結構框架，然后采用其他的材料作為圍護結構。然后是布局特點，我國的木構架建筑變化很多1，單體建筑有殿、堂、廳、軒、樓、閣、塔亭等等。由這些單體建筑組成庭院，然后以庭院為單元，構成各種形式的建筑群體。在布局手法上，一般都采用均衡對稱的方式，沿著縱軸與橫軸布局。最后是屋頂特點，屋頂是我國建筑中最有代表性和特色的部分。我國古建筑首先采用大出檐來防雨，但是大出檐影響采光，從漢代起，就出現了微微上翹的屋4、檐。以后又出現了屋角反翹和屋面舉折的結構做法。2.2 古建筑火災特殊性由于古建筑本身的特點，導致其火災特殊性。古建筑中的各種木材構件，具有良好的燃燒和傳播火焰的條件，起火后，猶如架滿了干柴的爐膛，而屋頂嚴實緊密，將導致在發生火災時，屋頂內部的煙與熱不易散發，溫度快速積聚，迅速達到轟燃。古建筑的梁、柱、椽等構件，表面積大，木材的裂縫和拼接的縫隙多，并且大多數通風條件比較好，有的古建筑更是建在高山之巔，發生火災后火勢蔓延快，燃燒猛烈，極易形成立體燃燒。由于其沒有防火間距，很容易形成“火燒連營”的局面2。與現代建筑相比較，古建筑火災具有如下特殊性：一，材料我國的古建筑大都采用木構架的結構4，主要的承5、重構建采用的多是木材，比如所木梁、木柱。并且這些木構建都經過上百年，非常干燥，表面有大量的油漆彩繪，特別容易燃燒。整個古建筑燃燒起來就像一個木制的爐膛，一些重要的梁、柱受到火災的影響后，導致整個結構不平衡，很快導致坍塌，高溫煙氣聚集到上部，上部熱量非常大，發生轟然后也可導致古建筑的坍塌，這就使得古建筑的火災荷載大，耐火等級低。火災荷載比一般建筑高出幾十倍至數百倍。據推算，木架結構建筑在起火以后，如果在15min20min內得不到有效施救，即會出現大面積燃燒。二，布局我國的古建筑大都是對稱組團的，高低錯落，疏密相間，庭院相連，層層疊疊，比如北京的故宮、浙江的普陀寺、靈隱寺、山西的喬家大院等。這樣6、就特別利于火災的蔓延。雖然這種建筑群規模壯觀，但是它們都是走廊相連，很多建筑擠在一起，沒有防火分隔，一處發生火災，如果沒有在有效的時間內撲滅，很快就會蔓延，造成大規模的燃燒5。如1980年12月13日6，河北省涉縣清泉寺內社員燒飯，引燃柴草起火，大火延燒了6個小時，大殿4間、配殿85間、石雕刻30余塊全毀。前面敘述中提到，古建筑的屋頂是古建筑的一大特點，但是這種大屋頂受到火災的威脅也是比較大的。由于這種大屋頂的結構，使得古建筑的通風條件很好，如果發生火災，氧氣供應充足，燃燒速度非常的塊并且燃燒得很充分。對于殿堂式的建筑，大而深的屋頂就好比是現代建筑的中庭，發生火災后的煙氣運動非常復雜。三，性質7、及使用功能古建筑今天的用途基本上是供游人參觀及宗教的功能。由于游客眾多，游人的一些行為就會成為引發古建筑火災的重要因素。另外由于宗教的因素，古建筑內大都有幔帳、飄帶等可燃裝飾物，并且常年香火不斷，僧人、尼姑、道士等燒香拜佛、點蠟燭、供長明燈，這也增加了古建筑的火災危險性。如1999年3月6日，昌都地區芒康縣僧尼寺使用酥油燈不慎引燃懸掛飄動的哈達，引起火災，燒毀建筑面積520平方米，燒毀佛像19尊，唐卡63件及其他物品，直接經濟損失30萬元。四，地理位置很多古建筑都建在深山峽谷之中7，建造時一般都充分利用地形，建筑陡峭，隨坡就勢，院落相錯，道路曲折，比較偏僻，遠離消防隊，一旦失火，人員到達都非常8、苦難，更不要提消防車了，因此這一點需要重點考慮。比如我國佛教四大勝地五臺山、峨眉山、九華山、普陀山的寺廟，道教勝地武當山的道觀，西藏布達拉宮等都在高山之上或在山坡上，發生火災之后撲救很困難。我國的古建筑有一些建在依山傍水的地方，但是有些卻建在缺水的地區。建在這些地方的古建筑，其周圍人煙稀少，沒有有效的消防水源。加上由于歷史條件的限制，古建筑內消防設施也不全面。往往是其內部的很小規模的火災，但是沒有有效的消防設施及水源，而造成大的火災。如2001年11月25日凌晨3點，陜西佳縣的明代的古建筑群道教勝地白云山廟宇發生火災，因為廟內沒有消防用水，人們只能用自來水滅火，或上山取水，結果導致五龍宮正殿及9、殿內所有的建筑及設施均在大火中化為灰燼。五，管理及使用狀況古建筑的管理及日常使用狀況也是一個不可忽視的因素8。縱觀這幾十年來發生的古建筑的火災我們不難發現，有很大一部分的火災都是由于日常管理疏忽，人員大意造成的。主要包括生活用火不慎、電氣事故等等。隨著社會的發展，有的古建筑的周圍都被一些私搭亂建的建筑所包圍，這些建筑中經常使用一些液化石油氣等有火災危險的設備，容易造成火災。另外古建筑內部電氣設備也是一大隱患，其電線老化、短路造成的火災也是比較多的。再加上古建筑的管理松散，防火意識沒有到位，這種人員的大意也可以造成火災。如1961年5月，福建省泰寧縣甘露巖寺，尼姑做早飯時，點火引起火災，燒毀神殿10、300多平方米。1978年4月1日北京頤和園文昌閣因違反規定引起火災；這種類型的火災，本是應該可以避免的，應當引起我們的重視。六，自然因素還有一種引起火災的因素就是自然因素。比如說雷電引起的火災，雷電引起的火災在我國的古建筑中占了很大一部分。如1952年夏，全國重點文物保護單位，河北省遵化縣東陵因雷擊失火，建筑被毀；1987年故宮景陽宮因雷擊引起火災，部分被燒毀。這種自然現象，只要采取有效的措施，通過接地、分流、均壓等層層設防，均可以化解，只要采用科學嚴謹的態度，均可以最大程度的減少類似火災的發生。3. 古代防火措施我國古代人民不僅建造出豐富多彩的古建筑，而且在古建筑中也采用了一些防火措施。早11、在漢朝，重要建筑的屋脊上就已采用了一種飾物，叫“正吻、大吻”，古人采用這種飾物，實際上是把它看成一種神物，防止火災，這是古人消防意識的體現，但這只是一種迷信觀點，并沒有實際的滅火作用。但后來發展為吐舌的正吻，具有一定的防雷作用。如圖13：圖（1） 正吻古人也采用一些防火保護層及防火涂料等來進行防火保護，并采用防火墻及防火間隔，這些保護措施在北京故宮中都有所體現。4. 保護措施及對策目前，我國還沒有制定專門的古建筑設計防火規范。有關古建筑的防火措施多是參照建筑設計防火規范中的有關條文執行。由于古建筑火災的特殊性，這樣的防火措施顯然不足以科學合理經濟地保證古建筑的火災安全。當前一些消防部門和研究機12、構也提出一些針對古建筑的防火保護措施9，這些措施總體來說就是加強消防組織建設和消防培訓，建立健全防火安全組織、管理制度及事故處理預案，并提高人們的消防認識水平及防火意識，基本是一些條文式的規定。這些措施雖然在古建筑的防火保護中起到了非常關鍵的作用，但是它們沒能揭示古建筑火災發生發展的規律，只有了解古建筑火災特有的規律，才能有的放矢，從最根本上來對火災進行撲滅，對古建筑進行科學合理的保護。自20世紀70年代開始，一些發達國家就開始系統研究以火災性能為基礎的建筑防火設計方法10，性能化設計就是根據建筑物的結構、用途、內部可燃物的具體布置情況，對建筑的火災危險性進行定量的預測和評估，從而得出最優化的13、設計方案，為建筑物提供最合理的火災保護。性能化設計根據具體的建筑進行設計。對于古建筑這種特殊的建筑，性能化的設計方法能夠充分地考慮到其特殊性。采用性能化的防火設計方法對古建筑進行防火設計的時候，首先應當對古建筑進行詳細的考察，包括內部的文物布置、房間結構、材料以及室外的情況等等，根據這些數據對古建筑進行火災場景的設置，包括火源設置及室內情況設置等等。通過計算機運用軟件（比如FDS,FLUENT）對火災過程進行模擬，獲得火災及煙氣的發展、蔓延的規律。此外，依據計算機模擬計算的結果，結合因古建筑火災總結出來的經驗，制定有針對性的古建筑設計防火規范，對于古建筑的防火保護具有非常重要的意義。比如在什么14、地方發生火災最危險，火災一旦發生，多長時間后古建筑開始坍塌等等，這樣，就可以在了解古建筑火災規律的基礎之上，對其采取更為有效的保護措施。5. 結束語本文介紹了古建筑構造上的主要特點，并對由這些特點引起的火災危險性進行了詳細的分析，并提出了采用性能化的防火設計方法對古建筑的防火保護進行設計，以便對古建筑進行更好的保護。在介紹以性能化方法對古建筑進行保護時，僅是闡述了其大概的流程方法，對古建筑的詳細的性能化設計分析研究，將對我國古建筑的保護產生重要作用。 參考文獻1 李采芹， 王銘珍著， 中國建筑與消防M ， 上海：上海科學技術出版社，19882 朱強， 古建筑火災煙氣流動模擬與模型實驗研究，重慶15、大學碩士學位論文D 2007.123 翁文國， 范維澄， 消防科學與技術J， 2001.5 20224 楊杰， 陶華， 古建筑火災分析及預測對策， 消防科學與技術J， 2003.22 2971985 王銘珍，新中國成立五十年來古代建筑火災案例， 浙江消防J，2002,12 14166 任國棟， 韓瑛， 淺談古建筑防火， 科技與經濟J， 2006.9 79807 王冬， 周丹等， 淺談古建筑的火災特點和撲救方法， 消防科學與技術J， 2002.4 298 黃戎， 當前古建筑消防工作存在的主要問題及對策， 行業走廊J 2004.7 31329 馬明， 古建筑的火災危險性及防火安全管理， 甘肅消防J， 2001.4 3610 范維澄， 孫金華等， 火災風險評估方法學， 科學出版社M， 2004