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应用新材料新技术提升木结构古建筑消防安全

  火灾已经成了古城镇和文物建筑最大的危险。古建筑是不可再生的珍贵历史文化遗产,古建筑的防火保护,是古建筑保护最重要的一个环节。
  一、木构建筑火灾人为因素近九成
  古建筑宏伟、庄重、壮观给人以美感,但也暗藏重重火灾隐患:
    (1)火灾荷载大,耐火等级低;
    (2)防火间距小,水平蔓延快;
    (3)人为隐患多,消防管理难;
    (4)交通状况差,自救能力弱;
    (5)倒塌情况多,安全危胁大;
   引发古建筑火灾的原因,无非来自两方面,自然界的不可抗力因素和人为因素。而从历年火灾发生的事故原因来看,近九成都是人为因素造成!
  二、古建筑防火诸多经验可借鉴
  古人为了防火,其实已经想了很多方法和措施。
   (1)防火保护层与防火涂料
   涂泥抹灰是最早有据可察的防火分隔技术措施,最早见于《左传·襄公九年》:“火所未至,撤小屋,涂大屋。”人们通过将湿润的泥土覆盖在草、木等易燃物表面上,以实现阻隔火灾。我国甘肃发现的秦安大地湾大型公共建筑遗址,其出土的周围用泥土构筑的“防火保护层”,木柱上有清晰的“防火涂料”痕迹。
   (2)防火墙和防火间隔
   北宋的《营造法式》,可谓古代消防标准专著,其对建筑防火有专门规定的尺寸标准。从夯土筑墙使用砖石开始,用墙体隔火的技术便一直延续下来。现在保存完好的北京紫禁城内銮仪卫仓库,每隔七间就空出一间,用三合土填实,直至房顶,形成一堵5米厚的隔火墙。从外部看,是一间无门无窗的房屋,从内部看,却是一堵5米厚的防火墙。防火墙中常见的还有山墙,风火檐等,许多民居把山墙建得很高以达到防火的目的。
   (3)防火间距和消防通道
  在城市规划和建设中,很早以前就把防火安全间距和消防通道作为防火的一项重要技术措施。先秦古籍《考工记-匠人》总结了周王城的城市规划方式,它除有整齐的方格式城市道路布局外,靠城墙内部的四周有“环涂七轨”,即有宽度可并行7辆车的环城通道。这既是古代战争的需要,也是消防的需要。
    (4)避雷措施
    古人发现雷击也会引发火灾,所以千方百计设计避雷设施,,开始是用吻兽(鸱尾和鸱吻),但这种吻兽在屋脊上除能起到装饰作用之外,并不起避雷防火作用。后来发展为吐舌(金属丝作成)的龙头,这种舌头能起到一定程度的避雷防火作用。
  (5)控制火源设计
   在一些宗教活动场所的古建筑中常见有神龛(佛龛),其用意就是为了防火,由于龛凹入砖墙之中,燃烛敬香时,将火烛限定在不燃的砖群空间里,控制火源,预防火灾。
   (6)消防水源、消防设施和消防队
   古代在规划城市,营造宫殿、衙署,乃至庙宇、民居,对水源问题总是优先考虑。这不仅是为了生活、园林等用水的需要,也是保证消防用水的需要。
   在建筑群中,会有配套消防蓄水,比如故宫里的金水河、太平缸。此外,古代夜里还有巡视打更之人,并在城市里配备专业的消防队伍。
   三、古建筑防火应不违背保护原则
   木结构古建筑都是重要的历史文化遗产,凝聚着古代先民和匠师的智慧。古建筑防火如何在不违背文物保护原则的前提下进行呢?我们不妨先参考故宫的做法。
   (1)贯彻一个方针,遵循一条原则
   严格贯彻“预防为主,防消结合”的方针和“从严管理,防患于未然”的原则。做好防火的同时,也要做好灭火的准备工作,同时,从严管理,从严要求,从严落实,将防火安全工作与每位职工的切身利益联系在一起。
   (2)建立健全各级消防组织
   故宫建立了多级防火组织,此外还建立义务消防队,确保做到万一发生火灾,能及时报警并从容不迫地扑灭初起火灾。
   (3)不断完善防火规章制度,加强防火宣传教育,坚持安全检查经常化、制度化。
   (4)完善古建筑的消防设施,采用现代消防科学技术和装备,确保古建筑安全。
   (5)建筑物和结构进行处理
   在木材的表面涂刷防火涂层,尽可能地解决防火间距和分隔。经常清除古建筑附近的杂草、干枯树枝等可燃物。同时在不影响古建筑整体景观的条件下,尽可能地修缮消防车道,以利于火灾扑救。木结构古建筑防火,需要构建一套符合实际、操作性和适应性强的木结构古建筑消防安全体系,从防火改造设计、消防安全管理和消防规划三个主要方面出发,实现木结构古建筑的全过程管理与可持续利用。
   四、新材料、新技术助阵防火更科学
   现代科学技术在文化遗产保护中的作用日益凸现。木材阻燃剂、注氮控氧防火系统、中压单流体细水雾技术和 Pyro Gen灭火技术等大量适用于木结构的新式技术和产品,可有效提升木结构古建筑的消防安全。
   除此之外,很多文化遗产保护强国已普遍应用3S技术、信息化等高新科技手段,建立文化遗产监测、信息收集、信息处理的预防性保护管理系统等。
   在古建筑防火中,我们同样可以引入目前最先进的物联网、人工智能等技术,建立智能化的火灾报警系统、电气火灾监控装置、紧急呼叫系统、视频监控系统等,对古建筑状态进行实时的监测。
   这样一来,一方面对古建筑可能发生的灾害进行及时预警,另一方面也通过监测积累科学数据,为古建筑长期保护的研究和实施提供依据。





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