民居古建筑消防設(shè)計要點探析

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摘要:民居古建筑由于其獨特的建筑結(jié)構(gòu)和獨具的歷史人文價值有別于普通民用建筑，對消防設(shè)計提出了更高要求。以某市民居古建筑保護(hù)工程消防設(shè)計為例，從建筑耐火等級、防火間距、防雷設(shè)計、火災(zāi)報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、消防救援設(shè)施等方面分析此類建筑消防設(shè)計要點，旨在民居古建筑消防設(shè)計中做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、節(jié)約資源。

關(guān)鍵詞:民居古建筑;消防設(shè)計;防火間距;消防裝備

0引言

民居古建筑一般是指有著百年以上歷史且具有保護(hù)價值的民居建筑。我國幅員遼闊，民族眾多，民居不像官方建筑那樣有一套程序化的規(guī)制和做法，它是根據(jù)當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件、經(jīng)濟水平和材料特性，因地制宜進(jìn)行建造的住宅。我國民居古建筑中最有特色的當(dāng)數(shù)北京的四合院，西北黃土高原的窯洞，安徽的徽州民居和福建、廣東的客家土樓。這些建筑承載了當(dāng)?shù)氐臍v史、風(fēng)俗等大量的人文信息，除了本身的歷史價值外，其建筑內(nèi)的雕塑、壁畫等更具有不可再生性歷史文化價值［1］。隨著民居古建筑保護(hù)工作越來越被重視，許多具有保護(hù)價值的民居古建筑都得到了修復(fù)或保護(hù)移建。如日前著名影星成龍表示打算將自己購買的10棟安徽古建筑中的4棟，捐贈給新加坡一所高校用于保護(hù)和研究。據(jù)統(tǒng)計，我國目前有123座歷史文化名城、252個名鎮(zhèn)、276個名村、3744個古村寨，基本都是木結(jié)構(gòu)和木土磚混合結(jié)構(gòu)建筑，在消防安全方面存在著諸多隱患。自2009年以來，我國文物古建筑發(fā)生火災(zāi)逾1300起。其中，生活用火不慎引發(fā)火災(zāi)占37%居首位，電氣原因占21%，其他原因依次為放火、玩火、吸煙以及雷擊。例如，2014年1月11日凌晨，云南省迪慶州香格里拉縣獨克宗古城發(fā)生火災(zāi)，獨克宗古城歷來為滇、川、藏茶馬互市之通衢，是我國保存最好、最大的藏民居群，而且是茶馬古道的樞紐。此次火災(zāi)將有著1300年歷史的古城核心區(qū)變成廢墟，燒毀242棟房屋，古城歷史風(fēng)貌嚴(yán)重破壞，部分文物建筑也不同程度受損，財產(chǎn)損失上億元。2015年1月3日，擁有600多年歷史的云南巍山古城拱辰樓，在一場大火中化為廢墟。此次火災(zāi)事故損失嚴(yán)重，拱辰樓木構(gòu)部分基本燒毀，燒毀面積約765m2。因此，做好民居古建筑的消防設(shè)計具有十分重要的意義。

1民居古建筑存在的消防安全隱患

本文以山東省某市“中國老院子”———民居古建筑保護(hù)移建工程為例，從耐火等級、防火間距、防雷設(shè)計、火災(zāi)報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、消防救援設(shè)施等方面入手，進(jìn)行消防安全隱患分析。該項目為收集、移建或復(fù)制各地有特色、有保護(hù)價值的民居古建筑，共分為兩期工程。一期工程為“南方院子”，以徽州民居古建筑為主，配以南方景觀園林，共21棟單體建筑，總建筑面積約1．4萬平方米，如圖1所示。二期工程為“北方院子”，以北京四合院為主，按我國北方民居院落設(shè)計園區(qū)綠化，共31棟單體建筑，總建筑面積約8000m2，如圖2所示。經(jīng)對此項目圖紙審核、實地勘察，發(fā)現(xiàn)民居古建筑主要存在以下幾個方面的消防安全隱患。

1．1建筑耐火等級低

民居古建筑多以堂屋為中心，以雕梁畫棟和木結(jié)構(gòu)裝飾屋頂、檐口見長，以木梁、木柱、木樓板為主要承重結(jié)構(gòu)，以磚、石、土砌山墻。這類建筑的耐火等級一般定性為四級，是建筑耐火等級最低、火災(zāi)危險性最大的一類。且民居古建筑中存在大量的木雕裝飾、木窗木門、織錦帷幔等可燃易燃材料，增大了建筑自身的火災(zāi)荷載［2］。同時，有保留價值的民居古建筑都有百年以上的歷史，因年久失修，建筑結(jié)構(gòu)老化，其承重的柱、梁等木結(jié)構(gòu)的風(fēng)化、開裂或腐朽現(xiàn)象十分普遍，一旦發(fā)生火災(zāi)，在短時間內(nèi)就會形成猛烈燃燒，即使撲救及時，也會因古建筑的結(jié)構(gòu)老化等原因，經(jīng)受不起高壓水槍的沖擊而造成房屋塌垮損毀。

1．2防火間距不足

如圖1、圖2所見，民居古建筑在總平面布局上大都是成組群布置，多數(shù)建筑間外墻距離不超過三四米，最窄處有的甚至不足1m，僅能容單人通過，根本不能滿足防火間距要求。狹窄的建筑間距不但不能滿足防火間距的要求，而且還阻礙消防車通行，影響消防救援車及時到達(dá)火場進(jìn)行施救。能夠保留至今的民居古建筑多為名人故里、宗族大院，這些建筑內(nèi)園林設(shè)計精美，花徑曲折，水景環(huán)繞，建造當(dāng)時根本未考慮設(shè)計消防車道，以致發(fā)生火災(zāi)時消防車根本無法駛?cè)雰?nèi)院或靠近著火建筑，導(dǎo)致無法及時撲救。這些磚木結(jié)構(gòu)的古建筑初期火災(zāi)發(fā)展迅速，一旦火勢得不到控制，在防火間距不足的情況下極易引燃相鄰建筑，最終導(dǎo)致整個建筑群的大面積起火，往往會小火釀成大災(zāi)。

1．3防雷設(shè)施不到位

古建筑多用安裝鴟吻、寶剎等方法進(jìn)行避雷，但雷擊作為一種不可抗力而引發(fā)火災(zāi)在古建筑火災(zāi)中卻占有不小的比例。例如故宮，從永樂十三年(公元1415年)至1949年的535年間，共發(fā)生火災(zāi)60起，其中13起因雷擊引發(fā)火災(zāi)，最嚴(yán)重的一次是永樂十九年(公元1421年)4月8日，故宮三大殿因遭雷擊引起火災(zāi)全都焚毀，后歷經(jīng)19年才得以修復(fù)。民居古建筑與故宮相比，在防雷設(shè)施及設(shè)計方面存在更多缺陷，更易引發(fā)雷電火災(zāi)，這種火災(zāi)案例在近些年民居古建筑火災(zāi)中也十分常見。

1．4缺少消防設(shè)施

民居古建筑中沒有設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)、自動噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)外消火栓等消防設(shè)施。因沒有設(shè)計有效的自動消防設(shè)施，無法保障建筑的消防安全，既不利于初期火災(zāi)的發(fā)現(xiàn)，也無法在火災(zāi)中實現(xiàn)自救。

2民居古建筑消防設(shè)計要點

按照“修舊如初，還以其真”的古建筑保護(hù)原則，對消防設(shè)計提出了更高的要求，消防設(shè)計不僅要滿足消防安全相應(yīng)技術(shù)指標(biāo)，同時也要保持古建筑的藝術(shù)風(fēng)貌和歷史價值。針對上文提出的消防安全隱患，為在保障民居古建筑消防安全的同時最大限度減少對其原貌的影響，提出以下消防設(shè)計要點。

2．1耐火等級

民居古建筑多為磚木結(jié)構(gòu)或木結(jié)構(gòu)，耐火等級多為三、四級。按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016—2014)要求，以四級耐火等級建筑為例，其最小防火間距為12m，允許層數(shù)為地上2層，防火分區(qū)最大允許建筑面積為600m2，而民居古建筑很多都不能符合現(xiàn)行規(guī)范要求。只有提高建筑的耐火等級才能在規(guī)范允許范圍內(nèi)縮小防火間距，增加建筑層數(shù)和擴大防火分區(qū)。因此，提高建筑耐火等級是民居建筑消防設(shè)計中需要考慮的首要環(huán)節(jié)。為保護(hù)移建的民居古建筑，在移建過程中對主要承重構(gòu)件如梁、柱、樓板、承重墻等建筑構(gòu)件采取提高耐火極限和改變?nèi)紵阅艿拇胧?，從而提高建筑的耐火等級。常用方法?一是對古建筑中的木質(zhì)承重構(gòu)件進(jìn)行阻燃處理。木材的阻燃處理方法通常采用物理和化學(xué)方法，物理方法是指外敷不可燃材料如水泥等，而化學(xué)方法則是采用表面涂覆、浸漬處理、化學(xué)改性三種方法。其中，透明防火涂料對于那些本身要求保持外觀原貌和顏色的古建筑木結(jié)構(gòu)非常適用。在正常情況下涂刷透明防火涂料不改變木結(jié)構(gòu)的外觀和顏色，受火時可膨脹并形成均勻而致密的蜂窩狀或海綿狀的碳質(zhì)泡沫層，可有效控制火焰的蔓延速度，對木結(jié)構(gòu)具有良好的保護(hù)作用。二是用不燃材料做仿真替代。在古建筑移建過程中對主要承重構(gòu)件梁、柱、樓板等木結(jié)構(gòu)采用不燃材料如水泥等制作成同尺寸同外觀的仿真構(gòu)件進(jìn)行建造，從根本上改變建筑的燃燒性能和耐火等級，同時還能滿足建筑風(fēng)格和外觀的要求。這一方法在近年仿古建筑和古建筑保護(hù)中已逐漸開始使用。

2．2防火間距

解決民居古建筑防火間距不足的問題，可從以下幾方面考慮。(1)可以在提高單體建筑耐火等級(不應(yīng)低于二級耐火等級)的前提下，按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB50016—2014)第5．2．2條規(guī)定減小防火間距要求。(2)當(dāng)相鄰兩建筑(耐火等級為四級時)間防火間距不足且兩建筑總建筑面積不大于600m2(《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第5．3．1條規(guī)定四級耐火等級建筑一個防火分區(qū)的建筑面積)時，可將兩建筑視為一體建筑。但這兩建筑與其周圍其他建筑間防火間距應(yīng)滿足規(guī)范要求。如這兩建筑均設(shè)有自動噴水滅火系統(tǒng)時，防火分區(qū)面積可以增加1倍。(3)當(dāng)相鄰兩建筑(耐火等級為四級時)間防火間距不足且總建筑面積大于600m2時，就應(yīng)考慮在兩建筑間設(shè)置室外防火墻。室外防火墻可借鑒民居古建筑原有防火墻的設(shè)計，如馬頭墻、風(fēng)火檐等，以保持與古建筑風(fēng)貌一致。同時還應(yīng)注意:室外防火墻應(yīng)直接設(shè)置在基礎(chǔ)上;室外防火墻應(yīng)高出兩座建筑中較高一座建筑的燃燒體或難燃燒體的屋頂結(jié)構(gòu)，且應(yīng)高出不燃燒體屋面不小于40cm，高出燃燒體或難燃燒體屋面不小于50cm;室外防火墻任一側(cè)建筑倒塌時不致使該防火墻倒塌。

2．3完善防雷設(shè)計

古建筑必須安裝避雷設(shè)施，應(yīng)具備完善的接閃器、引下線和接地裝置。民居古建筑應(yīng)符合防雷建筑要求，接閃器要準(zhǔn)確計算保護(hù)范圍，應(yīng)沿建筑物屋面正脊、檐部、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設(shè)。防雷引下線不能過少，引下線少，雷擊電流分流就少，每一根引下線承受的電流就大，容易產(chǎn)生反擊和二次災(zāi)害。因此，引下線最少不應(yīng)少于2根，其間距不應(yīng)大于24m。接地體應(yīng)就近埋設(shè)，不宜距保護(hù)建筑太遠(yuǎn)，避免造成放電引發(fā)火災(zāi)。為便于對每根接地體的電阻進(jìn)行測試和維護(hù)，應(yīng)在防雷引下線與接地體間，距地面1．8～2m處設(shè)斷接卡子。接地體的電阻值應(yīng)在10Ω以下。建筑內(nèi)部電氣線路輸入端口應(yīng)安裝電涌保護(hù)器，防止雷擊引起的超高壓電進(jìn)入配電系統(tǒng)從而引發(fā)電氣火災(zāi)。

2．4安裝火災(zāi)自動報警系統(tǒng)

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)是及時發(fā)現(xiàn)初期火災(zāi)的重要設(shè)施。該系統(tǒng)在火災(zāi)初級階段即發(fā)揮作用，能準(zhǔn)確地探測到火情并迅速報警，不僅可為人員的安全疏散提供寶貴的報警信息，而且可通過聯(lián)動方式啟動相關(guān)自動消防設(shè)施來撲滅或控制早期火災(zāi)。按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》第11．0．13條，總建筑面積大于1500m2的木結(jié)構(gòu)公共建筑應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)，木結(jié)構(gòu)住宅建筑內(nèi)應(yīng)設(shè)置火災(zāi)探測與報警裝置。因此，對于木結(jié)構(gòu)的民居古建筑也應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的火災(zāi)報警設(shè)施。

2．5安裝自動滅火系統(tǒng)

民居古建筑的自動滅火系統(tǒng)一般選用自動噴水滅火系統(tǒng)、固定水炮滅火系統(tǒng)和氣體滅火系統(tǒng)。按現(xiàn)行規(guī)范要求，民居古建筑這種磚木或木結(jié)構(gòu)建筑，自動噴水滅火系統(tǒng)的噴水強度，一般應(yīng)按中危險級設(shè)置。管路系統(tǒng)及噴頭的布置，應(yīng)在不破壞原建筑外觀及結(jié)構(gòu)的情況下，達(dá)到噴水強度設(shè)計要求。噴頭的選擇，應(yīng)根據(jù)其安裝形式確定，一般應(yīng)采用閉式噴頭。當(dāng)建筑內(nèi)凈空高度大于8m時，應(yīng)采用快速響應(yīng)早期抑制噴頭。外檐斗拱下方應(yīng)考慮布置邊墻型噴頭或水幕噴頭，以防止外來火災(zāi)蔓延。對于保存有忌水文物、不允許有水漬損失的民居古建筑，如內(nèi)部有泥塑、壁畫等，還應(yīng)考慮設(shè)置相應(yīng)的氣體滅火系統(tǒng)或干粉滅火系統(tǒng)。對于不宜設(shè)置自動噴水滅火系統(tǒng)的大空間民居古建筑，可考慮設(shè)置固定消防水炮滅火系統(tǒng)。固定消防水炮滅火系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)符合下列規(guī)定:(1)數(shù)量不應(yīng)少于兩門，設(shè)置位置應(yīng)使消防水炮的射流能夠完全覆蓋被保護(hù)建筑。(2)消防水炮平臺結(jié)構(gòu)強度應(yīng)滿足消防水炮噴射反作用力的要求。(3)消防水炮應(yīng)隱蔽設(shè)置，與周邊建筑風(fēng)貌相協(xié)調(diào)。(4)消防水炮應(yīng)具有霧化功能。

2．6配備相應(yīng)消防救援裝備

民居古建筑組群中，建筑間距小，缺少消防車道設(shè)計，火災(zāi)發(fā)生時經(jīng)常出現(xiàn)普通消防車輛無法靠近著火建筑的情況。根據(jù)消防道路與消防裝備相對應(yīng)關(guān)系，以此項目為例，對于民居古建筑群應(yīng)就近設(shè)置專用小型消防站或在原有消防站的基礎(chǔ)上，配備專用消防摩托車、手抬機動消防泵、消防艇等能夠迅速進(jìn)入院落內(nèi)部的專用消防救援裝備，以確保第一時間能進(jìn)入火災(zāi)現(xiàn)場進(jìn)行施救。

3結(jié)束語

本文提出的民居古建筑消防設(shè)計要點，能有效解決民居古建筑存在的耐火等級低、防火間距不足、防雷設(shè)計不到位、缺少自動消防設(shè)施、消防救援裝備不配套等問題，同時能最大限度減少對其原貌的影響，是民居古建筑消防設(shè)計時需重點考慮的因素。

參考文獻(xiàn):

［1］李采芹，王銘珍．中國古建筑與消防［M］．上海:上海科學(xué)技術(shù)出版社，1988．

［2］莊磊，王福亮，孫曉乾，等．布達(dá)拉宮古建筑火災(zāi)危險性調(diào)查研究［J］．消防科學(xué)與技術(shù)，2006，25(3):337－340．

作者：季思言 單位：濟南市消防支隊