李冰可

（山東省淄博市消防救援支隊，山東 淄博 255000）

0 引言

木材重量輕、承載力大，具有較強的抗腐蝕性，而且使用期限也較長，是我國古代建筑普遍應用的一種材料。然而，木結構古建筑的致命點就是火災，近年來古建筑火災事故呈現(xiàn)出上升的趨勢，給社會的文化財富帶來了較大的損失，因此，增強木結構古建筑的防火能力是勢在必行。

1 火災對木結構古建筑的危害

由于木結構古建筑歷史悠久，多選擇建在特殊的地理位置，內部結構較為復雜等，為火災埋下了較大的隱患。一旦發(fā)生火災，不但對木結構古建筑自身造成巨大危害，內部的一些文物或是珍藏品也會受到無法挽回的損失。其次，人員傷亡較大。古建筑都有一種意境美，在結構設置上會配置一些織布或是幔帳，這些都是易燃材料，再加上內部空間空氣流通較大，一旦發(fā)生火災，就會迅速燃燒起來，增大了人們逃生的難度。建筑物在燃燒過程當中，還會釋放出大量的有毒氣體，甚至會使人窒息死亡[1]。

2 木結構古建筑火災原因分析

2.1 結構材料存在安全隱患

木結構古建筑的主要建筑材料是由松木、杉木、柏木等材料組成，數據顯示，建設一座木結構的古建筑，1m2就需要1m3的木材，而且質量至少是500kg，現(xiàn)代建筑每平方米的木材使用量則不得高于20kg。依據這個數據，木結構古建筑火災的荷載量要高出現(xiàn)代建筑的三十多倍[2]。并且，由于年代較遠，隨著時間的推移，經受了長達千百年的風雨侵蝕，許多木結構古建筑的外表漆已經脫落，致使木材內的水分揮發(fā)，材質干燥，表面還伴有許多小孔，一旦發(fā)生火災，就會迅速燃燒，與純木料的燃燒幾乎相同。木結構的古建筑所有建筑材料都是木質結構，因此可以說這是一個整體的可燃物，若是發(fā)生火災，整個建筑物將會被大火吞噬。與此同時，古建筑內部的一些支織布、綢緞也是易燃物品，會導致火勢加速蔓延，使火災的面積迅速擴大。

2.2 防火措施不健全

由于木結構的古建筑有著悠久的歷史，無論是建筑結構還是材料，都有其自身的特殊性，并且由于缺乏技術經驗，若是按照現(xiàn)代的防火規(guī)范對其進行改造具有一定的難度。大部分的消防改造幾乎都是從火災探測著手，幾乎很少對相關的設施進行改造，主要是因為滅火設施具有局限性[3]。尤其是建筑樓層較多的木結構古建筑，由于內部結構設計較為復雜，空間大，通風性較強，在實際改造時也具有較大的難度，主要措施都是在管理和制度上進行完善，又或者是配備較多的滅火器，防火措施不完整。

2.3 缺乏避雷設施

對木結構古建筑造成最大威脅的是雷擊引發(fā)的火災，這和木結構古建筑的結構設計、環(huán)境以及高度息息相關。木結構古建筑的內部空間較大，而且大多數都建在了山上或是地勢更高的地方，周圍樹木茂密，很容易受到雷擊。而且大部分木結構古建筑都沒有依據相關規(guī)定安裝避雷設施，有的即使安裝了避雷帶或是避雷針，也沒有進行定期地檢修和維護，避雷效果可想而知。

2.4 滅火難度大

20世紀末，隨著經濟的快速發(fā)展、城市化進程的加快，不但沒有對一些木結構古建筑進行有效地保護與管理，而且其使用性質還發(fā)生了改變，人為因素造成的古建筑火災不斷上升，后果十分嚴重。究其原因，主要是生活用火不謹慎和電器使用不規(guī)范造成的。與混凝土建筑滅火的方式相比，木結構古建筑的滅火存在較大的差異性[4]。混凝土建筑進行滅火，首先要找到它的起火源，然后對起火點進行滅火，如果火勢較小，很快就能有效控制。若是木結構的古建筑著火，由于燃燒材料較多，不易迅速控制火勢，加之門窗和其他材料都是木質的可燃物質，如果將其拆除，古建筑也會被毀掉。其次，我國木結構古建筑大多是文化遺產和寶貴的旅游資源，吸引大量游客參觀游覽，多數景區(qū)都會在木結構古建筑當中設點銷售紀念品。比如，蘇州的寒山寺，幾乎在所有的木結構古建筑當中都有紀念品銷售，使得古建筑的內部空間變小，一旦發(fā)生火災，救援人員不能進行有效滅火。最后，木質材料燃燒之后會成為灰燼，承重能力大大削弱，消防人員不能通過屋頂滅火的方式進行救援。

3 木結構古建筑防火設計

3.1 木質材料古建筑結構的防火設計

從我國當前的木結構古建筑結構上來看，可以把它劃分為輕型木結構和重型木結構兩種類型，二者的主要區(qū)分是根據梁、柱的結構規(guī)模決定的。一般情況下，居民會選擇輕型的木結構古建筑，而一些商用或是公共建筑則會應用重型的建筑。由于兩者的建筑結構存在差異，在進行防火設計的過程中，也要采取不同的方式【5】。

3.1.1 輕型木結構古建筑的防火結構設計

在對木結構古建筑進行結構設計時，通常會把一些不易燃的建筑材料與木質材料相混合，進而使得建筑當中的可燃物質減少，一旦發(fā)生火災，可以有效降低火勢的蔓延速度，使得火災損失降低。在進行防火設計時，古建筑的外部可以應用外包防火石膏進行包裹，石膏可以對一些火勢起到一定的阻隔作用，還能使木材的溫度降低，防止火勢蔓延。另外，外包防火石膏板的密封性良好，能夠有效阻隔空氣，還能在一定程度上使火災的發(fā)生幾率降低。

3.1.2 重型木結構古建筑的防火結構設計

相比較輕型木結構古建筑而言，重型木結構古建筑有著較強的防火能力。由于所應用的木質材料大多體積要大，燃燒時表面產生的碳化層能有效對燃燒速度進行延緩，燒焦的外皮還可以起到良好的“絕緣”作用，使得內部不會繼續(xù)燃燒，截面面積越大，它的防火性能越強。所以，木結構防火結構設計的主要目標就是要保證木質材料的最小截面面積。一些重型的木結構古建筑也可以通過添加構件來提高防火能力，可以對空氣起到一定的隔絕作用，有效阻隔高溫，提高古建筑的防火能力。

3.2 木結構古建筑材料的防火設計

在對木結構古建筑進行材料的防火設計時，主要是要選擇適當的材料，能夠使得古建筑的木質結構與空氣進行有效隔離，使其不具備基本的燃燒條件，防火能力得到提升。雖然當前市場上有很多防火材料可以對空氣進行有效地阻隔，使木質材料的可燃性降低，但在防火材料選擇過程中，還要注意以下幾個要求：材料自身不具有可燃性，而且阻燃能力較高；選擇無毒的阻燃劑，不能對環(huán)境造成污染；選擇物美價廉的材料，并且使用方便。

4 木結構古建筑防火改造的措施

4.1 傳統(tǒng)的防火措施

4.1.1 涂泥抹灰

我國木結構古建筑的防火技術措施當中，涂泥抹灰是使用最為廣泛歷史十分悠久的一種方式。在春秋時期就提出了“火所未至，撤小屋，涂大屋”的火災預防措施，即在沒有發(fā)生火災之前，由于小屋的燃燒速度較快，要先拆除，然后較大的屋子用泥巴進行涂抹。根據史料記載，這個理論出自于《左傳》，是宋國進行火災預防和撲救的一套措施，并且也被認為是最早、最完整、最詳細的消防資料。元朝農學家王禎則提出了更加詳細的防火手段，對水與火的相克進行研究，把石灰、桐油、磚屑等物質與糯米膠進行攪拌，制作出最早的防火涂料【6】。明朝著名的科學家徐光啟，在《農政全書》當中記錄了油泥的制作和使用方法，雖然不是十分完美，卻有著良好的阻燃效果。

4.1.2 防火墻

人類原始時期的建筑當中的墻是單純用來遮風擋雨，隨著用火量的增加，人們利用泥對墻體進行涂抹，從而達到與火源隔離的目的。室內室外的防火墻、山墻、風火檐等能夠對火勢的阻擋起到良好的作用，馬頭墻和硬山墻也都有著十分顯著的防火效果。需要注意的是，如果應用風火檐，就不能設置門窗和洞口，而且還要利用一種不能燃燒的材料對屋檐進行封實，不能把一些可燃的構件暴露在外邊，進而從外部對火源進行隔離，防止其蔓延。明朝的鑾儀衛(wèi)倉庫是目前保存最完整的室內防火墻，它的設計格局是連續(xù)7間房屋之后，會有1間進行間隔，而且無門無窗，能起到良好的防火效果。另外，最好的室外防火墻隔離帶就是城墻和護城河。

4.2 現(xiàn)代防火技術在木結構古建筑中的應用

4.2.1 選擇合適的火災探測器

木結構的古建筑在結構上具有復雜性，而且內部還收藏了許多的文物。所以，在探測器的選擇上要嚴格要求，不但要對其外部的建筑材料和形態(tài)進行綜合、全面的分析，還要依據探測器的性能來進行科學合理的設置。主要堅持以下幾點原則：首先，要把區(qū)域監(jiān)測和重點保護有機結合，對于十分重要的文物建筑應采取雙重保護，同時采用兩種不同的探測器對其進行火災探測，突出重點。其次，對于火災發(fā)生的盲區(qū)要依據模擬實驗結果來對火災探測器進行合理選擇。最后，在文物的保護區(qū)和防火區(qū)，要選擇較高的位置進行探測器的設置，使其能夠全面覆蓋。木結構古建筑內部結構空間較大，空氣流通快，若是發(fā)生火災，有的探測器不能及時探測到，可以應用線型光束感煙探測器。要對煙霧的走向進行全面的分析，選擇合適的位置來安裝探測器，而且要相互交錯，盡量防止探測死角的出現(xiàn)。

4.2.2 室外消火栓

室外消火栓是消防設施的一個重要組成部分，主要是在建筑外面為給水管網提供水源，消防車與給水管網進行有效連接，利用水槍和水帶進行滅火救援。消火栓要依據木結構古建筑的實際情況進行科學合理的設置。地面式的消火栓與地下式的消火栓是最常見的兩種類型。地面上的消火栓在日常的維修管理上十分便利，而且價格較低，缺點是可能會對古建筑的整體外觀造成影響，而且也很容易遭到破壞，若是在冬季，由于溫度較低，還會使出水口結冰【7】。一般在南方地區(qū)會把消火栓設在地上。地下消火栓有著較強的隱蔽性，不會對古建筑的外觀造成較大影響，而且也不易受到破壞，冬季也能完好保存，缺點卻是不利于維修與管理。地下位置較為隱蔽，不僅需要投入大量資金進行建設，而且還需要較大的地下空間。設置室外消火栓時，要對水源條件進行調查分析。若是木結構古建筑位于城區(qū)，可以利用市政的給水管網進行供水，而且還能與生活、生產用水一同使用；若是在一些偏遠地區(qū)，不能與市政管網進行有效連接，就要建立一個獨立的消防給水體系，包括室外消火栓、消防水池以及消防泵房等。

4.2.3 自動消防水炮

自動消防水炮是把紫外線的傳感技術與紅外線的傳感技術進行有機結合，24小時對火情進行監(jiān)控，通過智能算法對火情的真?zhèn)芜M行鑒別，對潛在的火災進行準確地預測和判斷，一旦發(fā)生火災，可以精準確定位火源，自動啟動滅火系統(tǒng)，滅火后自動停水。適用在一些輕度或中度火險等級。它還具有通訊功能，可以實現(xiàn)遠程監(jiān)控。大多數的古建筑都是框架結構，內部空間大，空氣流通快，發(fā)生火災會加速火勢的蔓延，若只是依靠室外的消火栓會耽誤最佳的救援時機，這時就可以應用自動消防水炮，把它的優(yōu)勢和功能充分發(fā)揮出來。

消防水炮分為自動式和手動式兩種類型。自動式包括對火災的探測和數控，可以對火災進行自動報警和撲救；手動的則需要工作人員手持消防水炮進行滅火。通常情況下，會把二者有機結合來進行木結構古建筑的防火，使得火災發(fā)生的第一時間能夠做出快速的反應，防止自動式水炮出現(xiàn)錯誤或故障而延誤了最佳救援時機。另外，消防水炮的設置盡量選在空間廣闊的院落。

5 結束語

木結構古建筑防火改造技術關系到文物古跡的安全，關系到中華民族文化遺產的傳承與弘揚，一定要對木結構古建筑的防火能力給予高度的關注，對其建筑結構進行科學合理的設計，建立一套完整的消防安全管理體系，并且要不斷研發(fā)新型的防火技術，最大程度防止木結構古建筑火災的發(fā)生，盡可能保護好這些文化瑰寶。