民居古建筑消防设计要点探析

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摘要:民居古建筑由于其独特的建筑结构和独具的历史人文价值有别于普通民用建筑，对消防设计提出了更高要求。以某市民居古建筑保护工程消防设计为例，从建筑耐火等级、防火间距、防雷设计、火灾报警系统、自动灭火系统、消防救援设施等方面分析此类建筑消防设计要点，旨在民居古建筑消防设计中做到安全可靠、技术先进、节约资源。

关键词:民居古建筑;消防设计;防火间距;消防装备

0引言

民居古建筑一般是指有着百年以上历史且具有保护价值的民居建筑。我国幅员辽阔，民族众多，民居不像官方建筑那样有一套程序化的规制和做法，它是根据当地的自然条件、经济水平和材料特性，因地制宜进行建造的住宅。我国民居古建筑中最有特色的当数北京的四合院，西北黄土高原的窑洞，安徽的徽州民居和福建、广东的客家土楼。这些建筑承载了当地的历史、风俗等大量的人文信息，除了本身的历史价值外，其建筑内的雕塑、壁画等更具有不可再生性历史文化价值［1］。随着民居古建筑保护工作越来越被重视，许多具有保护价值的民居古建筑都得到了修复或保护移建。如日前著名影星成龙表示打算将自己购买的10栋安徽古建筑中的4栋，捐赠给新加坡一所高校用于保护和研究。据统计，我国目前有123座历史文化名城、252个名镇、276个名村、3744个古村寨，基本都是木结构和木土砖混合结构建筑，在消防安全方面存在着诸多隐患。自2009年以来，我国文物古建筑发生火灾逾1300起。其中，生活用火不慎引发火灾占37%居首位，电气原因占21%，其他原因依次为放火、玩火、吸烟以及雷击。例如，2014年1月11日凌晨，云南省迪庆州香格里拉县独克宗古城发生火灾，独克宗古城历来为滇、川、藏茶马互市之通衢，是我国保存最好、最大的藏民居群，而且是茶马古道的枢纽。此次火灾将有着1300年历史的古城核心区变成废墟，烧毁242栋房屋，古城历史风貌严重破坏，部分文物建筑也不同程度受损，财产损失上亿元。2015年1月3日，拥有600多年历史的云南巍山古城拱辰楼，在一场大火中化为废墟。此次火灾事故损失严重，拱辰楼木构部分基本烧毁，烧毁面积约765m2。因此，做好民居古建筑的消防设计具有十分重要的意义。

1民居古建筑存在的消防安全隐患

本文以山东省某市“中国老院子”———民居古建筑保护移建工程为例，从耐火等级、防火间距、防雷设计、火灾报警系统、自动灭火系统、消防救援设施等方面入手，进行消防安全隐患分析。该项目为收集、移建或复制各地有特色、有保护价值的民居古建筑，共分为两期工程。一期工程为“南方院子”，以徽州民居古建筑为主，配以南方景观园林，共21栋单体建筑，总建筑面积约1．4万平方米，如图1所示。二期工程为“北方院子”，以北京四合院为主，按我国北方民居院落设计园区绿化，共31栋单体建筑，总建筑面积约8000m2，如图2所示。经对此项目图纸审核、实地勘察，发现民居古建筑主要存在以下几个方面的消防安全隐患。

1．1建筑耐火等级低

民居古建筑多以堂屋为中心，以雕梁画栋和木结构装饰屋顶、檐口见长，以木梁、木柱、木楼板为主要承重结构，以砖、石、土砌山墙。这类建筑的耐火等级一般定性为四级，是建筑耐火等级最低、火灾危险性最大的一类。且民居古建筑中存在大量的木雕装饰、木窗木门、织锦帷幔等可燃易燃材料，增大了建筑自身的火灾荷载［2］。同时，有保留价值的民居古建筑都有百年以上的历史，因年久失修，建筑结构老化，其承重的柱、梁等木结构的风化、开裂或腐朽现象十分普遍，一旦发生火灾，在短时间内就会形成猛烈燃烧，即使扑救及时，也会因古建筑的结构老化等原因，经受不起高压水枪的冲击而造成房屋塌垮损毁。

1．2防火间距不足

如图1、图2所见，民居古建筑在总平面布局上大都是成组群布置，多数建筑间外墙距离不超过三四米，最窄处有的甚至不足1m，仅能容单人通过，根本不能满足防火间距要求。狭窄的建筑间距不但不能满足防火间距的要求，而且还阻碍消防车通行，影响消防救援车及时到达火场进行施救。能够保留至今的民居古建筑多为名人故里、宗族大院，这些建筑内园林设计精美，花径曲折，水景环绕，建造当时根本未考虑设计消防车道，以致发生火灾时消防车根本无法驶入内院或靠近着火建筑，导致无法及时扑救。这些砖木结构的古建筑初期火灾发展迅速，一旦火势得不到控制，在防火间距不足的情况下极易引燃相邻建筑，最终导致整个建筑群的大面积起火，往往会小火酿成大灾。

1．3防雷设施不到位

古建筑多用安装鸱吻、宝刹等方法进行避雷，但雷击作为一种不可抗力而引发火灾在古建筑火灾中却占有不小的比例。例如故宫，从永乐十三年(公元1415年)至1949年的535年间，共发生火灾60起，其中13起因雷击引发火灾，最严重的一次是永乐十九年(公元1421年)4月8日，故宫三大殿因遭雷击引起火灾全都焚毁，后历经19年才得以修复。民居古建筑与故宫相比，在防雷设施及设计方面存在更多缺陷，更易引发雷电火灾，这种火灾案例在近些年民居古建筑火灾中也十分常见。

1．4缺少消防设施

民居古建筑中没有设置火灾自动报警系统、自动喷水灭火系统和室内外消火栓等消防设施。因没有设计有效的自动消防设施，无法保障建筑的消防安全，既不利于初期火灾的发现，也无法在火灾中实现自救。

2民居古建筑消防设计要点

按照“修旧如初，还以其真”的古建筑保护原则，对消防设计提出了更高的要求，消防设计不仅要满足消防安全相应技术指标，同时也要保持古建筑的艺术风貌和历史价值。针对上文提出的消防安全隐患，为在保障民居古建筑消防安全的同时最大限度减少对其原貌的影响，提出以下消防设计要点。

2．1耐火等级

民居古建筑多为砖木结构或木结构，耐火等级多为三、四级。按《建筑设计防火规范》(GB50016—2014)要求，以四级耐火等级建筑为例，其最小防火间距为12m，允许层数为地上2层，防火分区最大允许建筑面积为600m2，而民居古建筑很多都不能符合现行规范要求。只有提高建筑的耐火等级才能在规范允许范围内缩小防火间距，增加建筑层数和扩大防火分区。因此，提高建筑耐火等级是民居建筑消防设计中需要考虑的首要环节。为保护移建的民居古建筑，在移建过程中对主要承重构件如梁、柱、楼板、承重墙等建筑构件采取提高耐火极限和改变燃烧性能的措施，从而提高建筑的耐火等级。常用方法为:一是对古建筑中的木质承重构件进行阻燃处理。木材的阻燃处理方法通常采用物理和化学方法，物理方法是指外敷不可燃材料如水泥等，而化学方法则是采用表面涂覆、浸渍处理、化学改性三种方法。其中，透明防火涂料对于那些本身要求保持外观原貌和颜色的古建筑木结构非常适用。在正常情况下涂刷透明防火涂料不改变木结构的外观和颜色，受火时可膨胀并形成均匀而致密的蜂窝状或海绵状的碳质泡沫层，可有效控制火焰的蔓延速度，对木结构具有良好的保护作用。二是用不燃材料做仿真替代。在古建筑移建过程中对主要承重构件梁、柱、楼板等木结构采用不燃材料如水泥等制作成同尺寸同外观的仿真构件进行建造，从根本上改变建筑的燃烧性能和耐火等级，同时还能满足建筑风格和外观的要求。这一方法在近年仿古建筑和古建筑保护中已逐渐开始使用。

2．2防火间距

解决民居古建筑防火间距不足的问题，可从以下几方面考虑。(1)可以在提高单体建筑耐火等级(不应低于二级耐火等级)的前提下，按《建筑设计防火规范》(GB50016—2014)第5．2．2条规定减小防火间距要求。(2)当相邻两建筑(耐火等级为四级时)间防火间距不足且两建筑总建筑面积不大于600m2(《建筑设计防火规范》第5．3．1条规定四级耐火等级建筑一个防火分区的建筑面积)时，可将两建筑视为一体建筑。但这两建筑与其周围其他建筑间防火间距应满足规范要求。如这两建筑均设有自动喷水灭火系统时，防火分区面积可以增加1倍。(3)当相邻两建筑(耐火等级为四级时)间防火间距不足且总建筑面积大于600m2时，就应考虑在两建筑间设置室外防火墙。室外防火墙可借鉴民居古建筑原有防火墙的设计，如马头墙、风火檐等，以保持与古建筑风貌一致。同时还应注意:室外防火墙应直接设置在基础上;室外防火墙应高出两座建筑中较高一座建筑的燃烧体或难燃烧体的屋顶结构，且应高出不燃烧体屋面不小于40cm，高出燃烧体或难燃烧体屋面不小于50cm;室外防火墙任一侧建筑倒塌时不致使该防火墙倒塌。

2．3完善防雷设计

古建筑必须安装避雷设施，应具备完善的接闪器、引下线和接地装置。民居古建筑应符合防雷建筑要求，接闪器要准确计算保护范围，应沿建筑物屋面正脊、檐部、垂兽和高出建筑物的烟囱等易受雷击的部位敷设。防雷引下线不能过少，引下线少，雷击电流分流就少，每一根引下线承受的电流就大，容易产生反击和二次灾害。因此，引下线最少不应少于2根，其间距不应大于24m。接地体应就近埋设，不宜距保护建筑太远，避免造成放电引发火灾。为便于对每根接地体的电阻进行测试和维护，应在防雷引下线与接地体间，距地面1．8～2m处设断接卡子。接地体的电阻值应在10Ω以下。建筑内部电气线路输入端口应安装电涌保护器，防止雷击引起的超高压电进入配电系统从而引发电气火灾。

2．4安装火灾自动报警系统

火灾自动报警系统是及时发现初期火灾的重要设施。该系统在火灾初级阶段即发挥作用，能准确地探测到火情并迅速报警，不仅可为人员的安全疏散提供宝贵的报警信息，而且可通过联动方式启动相关自动消防设施来扑灭或控制早期火灾。按《建筑设计防火规范》第11．0．13条，总建筑面积大于1500m2的木结构公共建筑应设置火灾自动报警系统，木结构住宅建筑内应设置火灾探测与报警装置。因此，对于木结构的民居古建筑也应设置相应的火灾报警设施。

2．5安装自动灭火系统

民居古建筑的自动灭火系统一般选用自动喷水灭火系统、固定水炮灭火系统和气体灭火系统。按现行规范要求，民居古建筑这种砖木或木结构建筑，自动喷水灭火系统的喷水强度，一般应按中危险级设置。管路系统及喷头的布置，应在不破坏原建筑外观及结构的情况下，达到喷水强度设计要求。喷头的选择，应根据其安装形式确定，一般应采用闭式喷头。当建筑内净空高度大于8m时，应采用快速响应早期抑制喷头。外檐斗拱下方应考虑布置边墙型喷头或水幕喷头，以防止外来火灾蔓延。对于保存有忌水文物、不允许有水渍损失的民居古建筑，如内部有泥塑、壁画等，还应考虑设置相应的气体灭火系统或干粉灭火系统。对于不宜设置自动喷水灭火系统的大空间民居古建筑，可考虑设置固定消防水炮灭火系统。固定消防水炮灭火系统设计应符合下列规定:(1)数量不应少于两门，设置位置应使消防水炮的射流能够完全覆盖被保护建筑。(2)消防水炮平台结构强度应满足消防水炮喷射反作用力的要求。(3)消防水炮应隐蔽设置，与周边建筑风貌相协调。(4)消防水炮应具有雾化功能。

2．6配备相应消防救援装备

民居古建筑组群中，建筑间距小，缺少消防车道设计，火灾发生时经常出现普通消防车辆无法靠近着火建筑的情况。根据消防道路与消防装备相对应关系，以此项目为例，对于民居古建筑群应就近设置专用小型消防站或在原有消防站的基础上，配备专用消防摩托车、手抬机动消防泵、消防艇等能够迅速进入院落内部的专用消防救援装备，以确保第一时间能进入火灾现场进行施救。

3结束语

本文提出的民居古建筑消防设计要点，能有效解决民居古建筑存在的耐火等级低、防火间距不足、防雷设计不到位、缺少自动消防设施、消防救援装备不配套等问题，同时能最大限度减少对其原貌的影响，是民居古建筑消防设计时需重点考虑的因素。

参考文献:

［1］李采芹，王铭珍．中国古建筑与消防［M］．上海:上海科学技术出版社，1988．

［2］庄磊，王福亮，孙晓乾，等．布达拉宫古建筑火灾危险性调查研究［J］．消防科学与技术，2006，25(3):337－340．

作者：季思言 单位：济南市消防支队