季思言

(濟南市消防支隊，山東 濟南 250101)

民居古建筑消防設計要點分析

季思言

(濟南市消防支隊，山東 濟南 250101)

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，對消防設計提出了更高要求。以某市民居古建筑保護工程消防設計為例，從建筑耐火等級、防火間距、防雷設計、火災報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、消防救援設施等方面分析此類建筑消防設計要點，旨在民居古建筑消防設計中做到安全可靠、技術先進、節(jié)約資源。

民居古建筑；消防設計；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?shù)氐淖匀粭l件、經(jīng)濟水平和材料特性，因地制宜進行建造的住宅。我國民居古建筑中最有特色的當數(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?shù)氐臍v史、風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工作越來越被重視，許多具有保護價值的民居古建筑都得到了修復或保護移建。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、3 744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)生火災逾1 300起。其中，生活用火不慎引發(fā)火災占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，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。此次火災將有著1 300年歷史的古城核心區(qū)變成廢墟，燒毀242棟房屋，古城歷史風貌嚴重破壞，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。此次火災事故損失嚴重，拱辰樓木構(gòu)部分基本燒毀，燒毀面積約765 m2。因此，做好民居古建筑的消防設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”——民居古建筑保護移建工程為例，從耐火等級、防火間距、防雷設計、火災報警系統(tǒng)、自動滅火系統(tǒng)、消防救援設施等方面入手，進行消防安全隱患分析。

該項目為收集、移建或復制各地有特色、有保護價值的民居古建筑，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計園區(qū)綠化，共31棟單體建筑，總建筑面積約8 000 m2，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。

圖1 南方院子平面圖

圖2 北方院子平面圖

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)的風化、開裂或腐朽現(xiàn)象十分普遍，一旦發(fā)生火災，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1 m，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火場進行施救。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)園林設計精美，花徑曲折，水景環(huán)繞，建造當時根本未考慮設計消防車道，以致發(fā)生火災時消防車根本無法駛?cè)雰?nèi)院或靠近著火建筑，導致無法及時撲救。這些磚木結(jié)構(gòu)的古建筑初期火災發(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，最終導致整個建筑群的大面積起火，往往會小火釀成大災。

1.3 防雷設施不到位

古建筑多用安裝鴟吻、寶剎等方法進行避雷，但雷擊作為一種不可抗力而引發(fā)火災在古建筑火災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60起，其中13起因雷擊引發(fā)火災，最嚴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全都焚毀，后歷經(jīng)19年才得以修復。民居古建筑與故宮相比，在防雷設施及設計方面存在更多缺陷，更易引發(fā)雷電火災，這種火災案例在近些年民居古建筑火災中也十分常見。

1.4 缺少消防設施

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

2 民居古建筑消防設計要點

按照“修舊如初，還以其真”的古建筑保護原則，對消防設計提出了更高的要求，消防設計不僅要滿足消防安全相應技術指標，同時也要保持古建筑的藝術風貌和歷史價值。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《建筑設計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)要求，以四級耐火等級建筑為例，其最小防火間距為12 m，允許層數(shù)為地上2層，防火分區(qū)最大允許建筑面積為600 m2，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計中需要考慮的首要環(huán)節(jié)。

為保護移建的民居古建筑，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。常用方法為：一是對古建筑中的木質(zhì)承重構(gòu)件進行阻燃處理。木材的阻燃處理方法通常采用物理和化學方法，物理方法是指外敷不可燃材料如水泥等，而化學方法則是采用表面涂覆、浸漬處理、化學改性三種方法。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格和外觀的要求。這一方法在近年仿古建筑和古建筑保護中已逐漸開始使用。

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(不應低于二級耐火等級)的前提下，按《建筑設計防火規(guī)范》(GB 50016—2014)第5.2.2條規(guī)定減小防火間距要求。(2)當相鄰兩建筑(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600 m2(《建筑設計防火規(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滿足規(guī)范要求。如這兩建筑均設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600 m2時，就應考慮在兩建筑間設置室外防火墻。室外防火墻可借鑒民居古建筑原有防火墻的設計，如馬頭墻、風火檐等，以保持與古建筑風貌一致。同時還應注意：室外防火墻應直接設置在基礎上；室外防火墻應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)，且應高出不燃燒體屋面不小于40 cm，高出燃燒體或難燃燒體屋面不小于50 cm；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 完善防雷設計

古建筑必須安裝避雷設施，應具備完善的接閃器、引下線和接地裝置。民居古建筑應符合防雷建筑要求，接閃器要準確計算保護范圍，應沿建筑物屋面正脊、檐部、垂獸和高出建筑物的煙囪等易受雷擊的部位敷設。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)生反擊和二次災害。因此，引下線最少不應少于2根，其間距不應大于24 m。接地體應就近埋設，不宜距保護建筑太遠，避免造成放電引發(fā)火災。為便于對每根接地體的電阻進行測試和維護，應在防雷引下線與接地體間，距地面1.8～2 m處設斷接卡子。接地體的電阻值應在10 Ω以下。建筑內(nèi)部電氣線路輸入端口應安裝電涌保護器，防止雷擊引起的超高壓電進入配電系統(tǒng)從而引發(fā)電氣火災。

2.4 安裝火災自動報警系統(tǒng)

火災自動報警系統(tǒng)是及時發(fā)現(xiàn)初期火災的重要設施。該系統(tǒng)在火災初級階段即發(fā)揮作用，能準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)動方式啟動相關自動消防設施來撲滅或控制早期火災。按《建筑設計防火規(guī)范》第11.0.13條，總建筑面積大于1 500 m2的木結(jié)構(gòu)公共建筑應設置火災自動報警系統(tǒng)，木結(jié)構(gòu)住宅建筑內(nèi)應設置火災探測與報警裝置。因此，對于木結(jié)構(gòu)的民居古建筑也應設置相應的火災報警設施。

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，一般應按中危險級設置。管路系統(tǒng)及噴頭的布置，應在不破壞原建筑外觀及結(jié)構(gòu)的情況下，達到噴水強度設計要求。噴頭的選擇，應根據(jù)其安裝形式確定，一般應采用閉式噴頭。當建筑內(nèi)凈空高度大于8 m時，應采用快速響應早期抑制噴頭。外檐斗拱下方應考慮布置邊墻型噴頭或水幕噴頭，以防止外來火災蔓延。

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，還應考慮設置相應的氣體滅火系統(tǒng)或干粉滅火系統(tǒng)。

對于不宜設置自動噴水滅火系統(tǒng)的大空間民居古建筑，可考慮設置固定消防水炮滅火系統(tǒng)。固定消防水炮滅火系統(tǒng)設計應符合下列規(guī)定：(1)數(shù)量不應少于兩門，設置位置應使消防水炮的射流能夠完全覆蓋被保護建筑。(2)消防水炮平臺結(jié)構(gòu)強度應滿足消防水炮噴射反作用力的要求。(3)消防水炮應隱蔽設置，與周邊建筑風貌相協(xié)調(diào)。(4)消防水炮應具有霧化功能。

2.6 配備相應消防救援裝備

民居古建筑組群中，建筑間距小，缺少消防車道設計，火災發(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關系，以此項目為例，對于民居古建筑群應就近設置專用小型消防站或在原有消防站的基礎上，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入院落內(nèi)部的專用消防救援裝備，以確保第一時間能進入火災現(xiàn)場進行施救。具體消防裝備配置可參考表1。

表1 消防道路與消防裝備對應表

3 結(jié)束語

本文提出的民居古建筑消防設計要點，能有效解決民居古建筑存在的耐火等級低、防火間距不足、防雷設計不到位、缺少自動消防設施、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計時需重點考慮的因素。

[1] 李采芹,王銘珍.中國古建筑與消防[M].上海:上?？茖W技術出版社，1988.

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

(責任編輯 李 蕾)

Analyzing Fire Safety Design of Ancient Residential Buildings

JI Siyan

(Ji’nanMunicipalFireBrigade,ShandongProvince250101,China)

Because of their unique structure and historical cultural values, ancient residential buildings differ from ordinary civil architectures, which poses higher requirements on fire safety design. This paper analyzes the fire safety design of ancient residential buildings in a city, to find out their fire resistance rating, fire protection spacing, lightning protection design, fire alarm system, automatic fire extinguishing system, firefighting and rescue facilities, and points out the key to the fire safety design of such buildings, so as to meet the required standards of safety, reliability, advanced technology and resource conservation in fire safety design.

ancient residential building; fire safety design; fire protection spacing; fire equipment

2016-10-11

季思言(1973— )，女，山東蓬萊人，高級工程師。

D631.6

A

1008-2077(2017)02-0062-04