064我国古建筑的火灾特征及消防对策

我国古建筑的火灾特征及消防对策重庆大学刘希臣王厚华摘要：古建筑是我国历史文化遗产中重要的一部分，多为木制结构，据统计，我国绝大部分的古建筑都毁于火灾。目前，我国尚无古建筑的防火规范。本文主要分析了古建筑的特点，对古建筑的材料、布局、使用功能、地理位置、管理状况等方面进行分析，提出了其防火的薄弱性。通过分析现有保护方法的不足，最后提出了古建筑有效的防火措施，认为应当采用性能化方法对其进行防火保护，对建筑的火灾危险性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的设计方案。对其进行全面有效的保护。关键词：古建筑消防安全火灾性能化设计1.前言我国是有着五千年历史的文明古国，在漫长的历史中，我国人民用自己的劳动和智慧，创造了光辉灿烂的文化，古建筑就是其中重要的一部分。古建筑是祖先留给我们的丰厚的文化遗产。我国的古建筑分布很广，而且多为木结构，一旦发生火灾，极易造成毁灭性破坏。由于古建筑的特殊性，一旦烧毁之后，我们失去的不仅仅是古建筑本身，更重要的是失去了一份珍贵的遗产。因此，我们必须对古建筑这一特殊的建筑进行重点、全面、有效的保护。古建筑由于其本身的一些特性，导致其受火灾的威胁是比较大的，因此防火保护又是保护古建筑的重中之重。本文要重点分析古建筑的消防特点，简单的介绍前人主要的防火措施，并提出当今对古建筑的一些有效的保护方法。2我国古建筑的特点及火灾特殊性2.1我国古建筑特点我国古建筑的特点主要体现在结构布局等方面，也正是这些特点导致了其火灾的特殊性。首先是其结构特点，我国的古建筑多采用以木架为主的结构方式，创造了与这种结构相适应的各种样式。这种结构主要是，用木梁、木柱搭建起一个木的结构框架，然后采用其他的材料作为围护结构。然后是布局特点，我国的木构架建筑变化很多[1]，单体建筑有殿、堂、厅、轩、楼、阁、塔亭等等。由这些单体建筑组成庭院，然后以庭院为单元，构成各种形式的建筑群体。在布局手法上，一般都采用均衡对称的方式，沿着纵轴与横轴布局。最后是屋顶特点，屋顶是我国建筑中最有代表性和特色的部分。我国古建筑首先采用大出檐来防雨，但是大出檐影响采光，从汉代起，就出现了微微上翘的屋檐。以后又出现了屋角反翘和屋面举折的结构做法。2.2古建筑火灾特殊性由于古建筑本身的特点，导致其火灾特殊性。古建筑中的各种木材构件，具有良好的燃烧和传播火焰的条件，起火后，犹如架满了干柴的炉膛，而屋顶严实紧密，将导致在发生火灾时，屋顶内部的烟与热不易散发，温度快速积聚，迅速达到轰燃。古建筑的梁、柱、椽等构件，表面积大，木材的裂缝和拼接的缝隙多，并且大多数通风条件比较好，有的古建筑更是建在高山之巅，发生火灾后火势蔓延快，燃烧猛烈，极易形成立体燃烧。由于其没有防火间距，很容易形成“火烧连营”的局面[2]。与现代建筑相比较，古建筑火灾具有如下特殊性：一，材料我国的古建筑大都采用木构架的结构[4]，主要的承重构建采用的多是木材，比如所木梁、木柱。并且这些木构建都经过上百年，非常干燥，表面有大量的油漆彩绘，特别容易燃烧。整个古建筑燃烧起来就像一个木制的炉膛，一些重要的梁、柱受到火灾的影响后，导致整个结构不平衡，很快导致坍塌，高温烟气聚集到上部，上部热量非常大，发生轰然后也可导致古建筑的坍塌，这就使得古建筑的火灾荷载大，耐火等级低。火灾荷载比一般建筑高出几十倍至数百倍。据推算，木架结构建筑在起火以后，如果在15min～20min内得不到有效施救，即会出现大面积燃烧。二，布局我国的古建筑大都是对称组团的，高低错落，疏密相间，庭院相连，层层叠叠，比如北京的故宫、浙江的普陀寺、灵隐寺、山西的乔家大院等。这样就特别利于火灾的蔓延。虽然这种建筑群规模壮观，但是它们都是走廊相连，很多建筑挤在一起，没有防火分隔，一处发生火灾，如果没有在有效的时间内扑灭，很快就会蔓延，造成大规模的燃烧[5]。如1980年12月13日[6]，河北省涉县清泉寺内社员烧饭，引燃柴草起火，大火延烧了6个小时，大殿4间、配殿85间、石雕刻30余块全毁。前面叙述中提到，古建筑的屋顶是古建筑的一大特点，但是这种大屋顶受到火灾的威胁也是比较大的。由于这种大屋顶的结构，使得古建筑的通风条件很好，如果发生火灾，氧气供应充足，燃烧速度非常的块并且燃烧得很充分。对于殿堂式的建筑，大而深的屋顶就好比是现代建筑的中庭，发生火灾后的烟气运动非常复杂。三，性质及使用功能古建筑今天的用途基本上是供游人参观及宗教的功能。由于游客众多，游人的一些行为就会成为引发古建筑火灾的重要因素。另外由于宗教的因素，古建筑内大都有幔帐、飘带等可燃装饰物，并且常年香火不断，僧人、尼姑、道士等烧香拜佛、点蜡烛、供长明灯，这也增加了古建筑的火灾危险性。如1999年3月6日，昌都地区芒康县僧尼寺使用酥油灯不慎引燃悬挂飘动的哈达，引起火灾，烧毁建筑面积520平方米，烧毁佛像19尊，唐卡63件及其他物品，直接经济损失30万元。四，地理位置很多古建筑都建在深山峡谷之中[7]，建造时一般都充分利用地形，建筑陡峭，随坡就势，院落相错，道路曲折，比较偏僻，远离消防队，一旦失火，人员到达都非常苦难，更不要提消防车了，因此这一点需要重点考虑。比如我国佛教四大胜地五台山、峨眉山、九华山、普陀山的寺庙，道教胜地武当山的道观，西藏布达拉宫等都在高山之上或在山坡上，发生火灾之后扑救很困难。我国的古建筑有一些建在依山傍水的地方，但是有些却建在缺水的地区。建在这些地方的古建筑，其周围人烟稀少，没有有效的消防水源。加上由于历史条件的限制，古建筑内消防设施也不全面。往往是其内部的很小规模的火灾，但是没有有效的消防设施及水源，而造成大的火灾。如2001年11月25日凌晨3点，陕西佳县的明代的古建筑群道教胜地白云山庙宇发生火灾，因为庙内没有消防用水，人们只能用自来水灭火，或上山取水，结果导致五龙宫正殿及殿内所有的建筑及设施均在大火中化为灰烬。五，管理及使用状况古建筑的管理及日常使用状况也是一个不可忽视的因素[8]。纵观这几十年来发生的古建筑的火灾我们不难发现，有很大一部分的火灾都是由于日常管理疏忽，人员大意造成的。主要包括生活用火不慎、电气事故等等。随着社会的发展，有的古建筑的周围都被一些私搭乱建的建筑所包围，这些建筑中经常使用一些液化石油气等有火灾危险的设备，容易造成火灾。另外古建筑内部电气设备也是一大隐患，其电线老化、短路造成的火灾也是比较多的。再加上古建筑的管理松散，防火意识没有到位，这种人员的大意也可以造成火灾。如1961年5月，福建省泰宁县甘露岩寺，尼姑做早饭时，点火引起火灾，烧毁神殿300多平方米。1978年4月1日北京颐和园文昌阁因违反规定引起火灾；这种类型的火灾，本是应该可以避免的，应当引起我们的重视。六，自然因素还有一种引起火灾的因素就是自然因素。比如说雷电引起的火灾，雷电引起的火灾在我国的古建筑中占了很大一部分。如1952年夏，全国重点文物保护单位，河北省遵化县东陵因雷击失火，建筑被毁；1987年故宫景阳宫因雷击引起火灾，部分被烧毁。这种自然现象，只要采取有效的措施，通过接地、分流、均压等层层设防，均可以化解，只要采用科学严谨的态度，均可以最大程度的减少类似火灾的发生。3.古代防火措施我国古代人民不仅建造出丰富多彩的古建筑，而且在古建筑中也采用了一些防火措施。早在汉朝，重要建筑的屋脊上就已采用了一种饰物，叫“正吻、大吻”，古人采用这种饰物，实际上是把它看成一种神物，防止火灾，这是古人消防意识的体现，但这只是一种迷信观点，并没有实际的灭火作用。但后来发展为吐舌的正吻，具有一定的防雷作用。如图[1][3]：图（1）正吻古人也采用一些防火保护层及防火涂料等来进行防火保护，并采用防火墙及防火间隔，这些保护措施在北京故宫中都有所体现。4.保护措施及对策目前，我国还没有制定专门的古建筑设计防火规范。有关古建筑的防火措施多是参照建筑设计防火规范中的有关条文执行。由于古建筑火灾的特殊性，这样的防火措施显然不足以科学合理经济地保证古建筑的火灾安全。当前一些消防部门和研究机构也提出一些针对古建筑的防火保护措施[9]，这些措施总体来说就是加强消防组织建设和消防培训，建立健全防火安全组织、管理制度及事故处理预案，并提高人们的消防认识水平及防火意识，基本是一些条文式的规定。这些措施虽然在古建筑的防火保护中起到了非常关键的作用，但是它们没能揭示古建筑火灾发生发展的规律，只有了解古建筑火灾特有的规律，才能有的放矢，从最根本上来对火灾进行扑灭，对古建筑进行科学合理的保护。自20世纪70年代开始，一些发达国家就开始系统研究以火灾性能为基础的建筑防火设计方法[10]，性能化设计就是根据建筑物的结构、用途、内部可燃物的具体布置情况，对建筑的火灾危险性进行定量的预测和评估，从而得出最优化的设计方案，为建筑物提供最合理的火灾保护。性能化设计根据具体的建筑进行设计。对于古建筑这种特殊的建筑，性能化的设计方法能够充分地考虑到其特殊性。采用性能化的防火设计方法对古建筑进行防火设计的时候，首先应当对古建筑进行详细的考察，包括内部的文物布置、房间结构、材料以及室外的情况等等，根据这些数据对古建筑进行火灾场景的设置，包括火源设置及室内情况设置等等。通过计算机运用软件（比如FDS,FLUENT）对火灾过程进行模拟，获得火灾及烟气的发展、蔓延的规律。此外，依据计算机模拟计算的结果，结合因古建筑火灾总结出来的经验，制定有针对性的古建筑设计防火规范，对于古建筑的防火保护具有非常重要的意义。比如在什么地方发生火灾最危险，火灾一旦发生，多长时间后古建筑开始坍塌等等，这样，就可以在了解古建筑火灾规律的基础之上，对其采取更为有效的保护措施。5.结束语本文介绍了古建筑构造上的主要特点，并对由这些特点引起的火灾危险性进行了详细的分析，并提出了采用性能化的防火设计方法对古建筑的防火保护进行设计，以便对古建筑进行更好的保护。在介绍以性能化方法对古建筑进行保护时，仅是阐述了其大概的流程方法，对古建筑的详细的性能化设计分析研究，将对我国古建筑的保护产生重要作用。参考文献[1]李采芹，王铭珍著，中国建筑与消防[M]，上海：上海科学技术出版社，1988[2]朱强，古建筑火灾烟气流动模拟与模型实验研究，重庆大学硕士学位论文[D]2007.12[3]翁文国，范维澄，消防科学与技术[J]，2001.520－22[4]杨杰，陶华，古建筑火灾分析及预测对策，消防科学与技术[J]，2003.22297－198[5]王铭珍，新中国成立五十年来古代建筑火灾案例，浙江消防[J]，2002,1214－16[6]任国栋，韩瑛，浅谈古建筑防火，科技与经济[J]，2006.979－80[7]王冬，周丹等，浅谈古建筑的火灾特点和扑救方法，消防科学与技术[J]，2002.429[8]黄戎，当前古建筑消防工作存在的主要问题及对策，行业走廊[J]2004.731－32[9]马明，古建筑的火灾危险性及防火安全管理，甘肃消防[J]，2001.436[10]范维澄，孙金华等，火灾风险评估方法学，科学出版社[M]，2004