古建筑消防安全保护技术
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第二节 古建筑消防保护概述

我国是一个具有悠久历史文化的多民族的国家。在辽阔的土地上,各族人民在数千年的房屋建造过程中,经过长期建造技术的探索、施工经验的积累,以及建筑材料的不断更新和发展,建成了造型和风格各异、布局方式变化多样的具有不同民族特色和文化内涵的大量建筑物。这些建筑物具有极高的文物价值、历史价值和艺术价值,不仅是中华民族的宝贵财富,也是世界建筑艺术的瑰宝。它们已经成为我国人民乃至世界人民宝贵财富的重要组成部分。

但是,随着时代的变迁和朝代的更替,在经历了数千年的地质沉陷和气候变化以及天灾人祸、战争之后,这些建筑物大多数遭到了不同程度的破坏甚至毁坏,其中许多珍贵的古建筑已不复存在。根据相关文献与作者调研的情况看,当今保存和遗留下来的古建筑与历史记载中的数量相比,为数已极少了。在相对保存比较完整的为数不多的古建筑物中,我国传统的木构架结构建筑凭借其高度灵活的结构体系和抗震构造方式以及木质建筑材料对地震波和其他外力作用所具有的优越的抗震能力,保存的数量相对较多。

根据相关资料并结合当前的实际情况,我国现存的古建筑有造型各异、体型多样、构造方式丰富多彩、使用性质和功能不同的宫殿、寺庙、佛塔、桥梁、园林、府第和民居等。现存的这些古建筑物除了建筑物本身具有极高的建筑价值、技术价值、艺术价值、文物价值外,古建筑物上的绘画和雕刻还对我国的绘画和雕刻技术具有极高的指导意义和参考价值,古建筑内保存的文物、资料及其他珍藏物品还具有极高的考古价值和文物价值。这些突出体现了我国的古建筑所具有的文化内涵和艺术造诣及其独特性和民族性。可以说,我国的古建筑是各民族人民宝贵的财富,是我国建造技术、建筑艺术和工艺技术的集中体现,对我国建筑设计、建造技术、施工技术、绘画、雕刻的发展有着重要的参考价值,影响非常广泛。

经过了数千年工程建造的长期摸索、发展和经验积累,我国的古建筑在建筑技术、建造方法、施工工艺、结构和构造的处理方式上形成了非常独特的风格。以我国传统的木结构建筑构造方式为例,我国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶构成,等级较高的建筑在屋顶与梁柱之间还有斗拱层。这种结构形式从承受载荷和作用力传递上能够有效地避免建筑物的基础受到剪切破坏,从而减少地震波对上部建筑的冲击。其次,在选材上,从最原始的土块、石材及木材、竹材等建筑材料渐变为以木材为主。传统的古建筑大部分采用以木构架为主的结构方式,这种结构以木材为主要建筑材料,柱、梁等承重骨架也主要以木材为主。梁架一般采用抬梁式构造和穿斗式结构形式,在构架的垂直方向上,形成下大上小的结构。这种结构形式非常有利于抵抗地震波对整体建筑的冲击破坏。所以,在经历了数千年的风、火、雷、电的袭击以及地质灾害的变化后,我国的木构架或木结构的古建筑依然还能保存下来。

但是,相对于经济发达的国家来说,我国的经济发展相对迟缓,人们对古建筑物保存价值的认识不是很深入,对古建筑物的保存意识和保护意识也比较淡薄。因此,对古建筑防火技术与消防保护措施的研究与开发的速度远远滞后于经济发展的速度。尤其是20世纪末的几十年中,随着经济的发展和人们生活水平的提高,在城市发展、旧城区更新改造和新城区的建设中,古建筑遭到火灾毁坏和人为破坏的几率呈现不断上升的趋势。据有关统计数据表明,我国现存的遍布全国的古建筑数量较30年前已经明显减少。

鉴于我国古建筑面临严峻的火灾风险和消防隐患以及火灾后所造成的严重毁坏和损失。如何在现有条件下利用现代消防技术手段和防火措施以及有力的消防保护和防火管理制度,有目的、有针对性地对现存古建筑物进行消防保护和防火安全管理;如何采取正确的防火措施进行消防改造和修缮,保护好这份珍贵的遗产,是当前迫切需要解决的重要课题。

本书主要在分析我国古建筑物的建筑特征、火灾特性、火灾隐患及消防保护现状的基础上,从我国现存古建筑常见的火灾原因和存在的火灾隐患着手,从提高建筑构件的阻燃性能和耐火性能、增加和完善防雷设施、增设消防设施和灭火设备以及加强和完善消防管理制度等几个方面对现存古建筑提出了消防保护技术和防火措施,并就这些技术措施的可行性和适用性进行分析和评估。

同时,古建筑物除了遭受火灾的威胁外,也还可能遭受另外一种损坏,即由于设计的专业人员对古建筑独特的构造和结构缺乏充分的了解,在对古建筑物的防火保护方法和消防改造设计思路上依然按照现代建筑的情况考虑,那么除了可能会对古建筑物的建筑构件、建筑材料和场地造成不良的影响外,还有可能破坏古建筑及其周围独特的风貌和品质。比如,为了安装消防器材而改变它的某个结构式样,就有可能使原有建筑的整体特征遭到破坏,还可能影响到结构的整体刚度和稳定性。因此,还必须寻求针对古建筑防火保护和消防技术的新思路、新方法。为此,本文又从性能化防火设计的思路提出了古建筑性能化消防保护的方法,并就具体的过程做了进一步的分析和讨论。

另外,现行的建筑技术规范和行业标准都随着建筑市场的发展和变化在不断地进行修订和调整。古建筑消防保护也需要紧跟旧城区现代化建设的发展和更新节奏,有相应的保护规范和统一的消防管理条例。但是,目前在古建筑的火灾隐患检查和消防整改工程的验收中,还以现行建筑防火规范中的一些条款为依据,这在工程实践中已不符合古建筑防火保护的现状。而且人们已经认识到新建建筑物和古建筑物之间在防火技术和消防保护措施上存在着巨大的差异性,现行规范的这些条款大多数已经不能完全适用于古建筑物,在使用中存在着很大的局限性。现行的《古建筑消防管理规则》虽然在一定程度上能够指导古建筑物的消防保护和检查工作,但也不能完全适应现在城市发展状况和经济条件下古建筑物的消防保护现状,还不能从根本上解决古建筑物在消防保护和防火方面存在的问题。

本书从我国现存各种类型古建筑的建筑特征和消防现状入手,分析各种类型古建筑的火灾成因和蔓延途径,并重点对我国传统木结构古建筑的建筑材料特性及其火灾特征进行分析。参照国外先进国家已有的关于古建筑消防保护法规条例和相应的保护措施,从性能化消防安全总体评价的思路出发,运用现代消防技术和措施,依据事先确定的建筑消防设计总体目标,结合建筑的实际功能要求,通过确定不同的火灾场景和火灾特征,来分析古建筑火灾的发生、发展过程。由此设计和制定相对的消防保护措施,并就采取这些技术措施后的效果与事先确定的预期目标进行比较和评估,使其进一步得以完善。

根据各种类型古建筑的建筑特征和火灾特性进行消防保护的思想实际上也是一种性能化的设计思想,这种思路是建立在对不同建筑物的实际消防安全保护要求及其实际的火灾危险性和可能发生的火灾场景的认知基础上,运用现代火灾科学理论和工程技术获得不同地域、不同建造年代、不同建筑材料、不同结构体型、不同建筑造型、不同使用状况和使用对象特征的古建筑的消防保护措施。

其中,在古建筑性能化防火保护设计中,还可以借助事故树分析法对火灾事故进行定性的分析。分析古建筑(系统)的火灾危险性,从而可以定量、详细明了地分析和研究火灾发生的原因及可能造成的危害。在定性分析古建筑火灾成因的基础上还可以绘制成相应的事故树分析图,这种事故树可以直观地告诉人们造成顶上事件的古建筑火灾发生的事件基本种类,再根据这些基本事件来分析古建筑火灾的可能性和火灾可能造成的危险。在分析这些可能性后就可以确定火灾隐患的程度、火灾成因、火灾蔓延的途径、方式和程度、扑救的时机和用于灭火的设备设施、灭火剂的类型,以及确定今后在古建筑的管理、维护和修缮过程中应采取的防范措施和管理方式。

其次,通过实地调研,结合中外古建筑火灾案例分析及定量、定性的数学分析,根据某一特定古建筑的火灾特性,确定火焰传播速度、方向、温度、高温烟气等因素随火灾发展时间而变化的情况,从而为古建筑的消防保护技术和灭火对策的提出建立基础。