木结构古建筑防火设计

【摘 要】木结构古建筑由于技术和年代等原因,在修建的时候并没有太多有效的防火保护措施,作为木结构古建筑保护的重要基础性工作之一,消防安全设计仍然是薄弱环节,有的地方甚至还是空白.近年来,我国就曾多次发生古木建筑火灾,因此必须加强对木结构古建筑防火设计.

【关 键 词】木结构；古建筑；设计

一、木结构古建筑的火灾特点

1、燃烧强度大

木结构古建筑的建筑构件大多采用松、杉柏香樟等含油木质材料制作,木材用量多,火灾荷载大,而且年代久远,特别是寺庙建筑常年香火缭绕,木构件极为干燥,加之表面涂刷油漆,火灾时,燃烧猛烈,火场中心温度可达1200度以上.

2、火势发展快

木结构古建筑发生火灾时,火焰、热烟气在室内向上升腾,首先沿着殿堂垂直布置的木构件,以及悬挂的垂幔、幔帐、柱棉、飘带、天帐等装饰品迅速向上蔓延.火灾蔓延至屋顶部位后,又会迅速沿屋顶向水平方向发展蔓延,再加上室内空气对流条件好,极易造成全面燃烧.同时,大多数木结构古建筑相互毗邻,通廊相连,火势一旦突破着火建筑门窗会引起延烧,强烈的热辐射也能导致毗邻建筑着火.

3、屋顶易倒塌

木结构古建筑发生火灾后,其倒塌的规律一般是屋顶首先倒塌,墙柱后塌.这是由于古木建筑火灾首先是垂直向上蔓延,且其屋顶的屋架、桁、檩等构件截面积较小,而柱、梁截面积较大.火灾时,古木建筑整体倒塌的时限持续时间较长.

4、文物易受损

木结构古建筑不仅自身价值无法估量,而且其室内通常还珍藏有大量经典、书画、匾额等各类古代艺术珍品.火灾时,木结构古建筑本身及室内文物极易受到破坏,甚至直接被大火烧毁,而且用水扑救还会使木构件加速腐朽,忌水的文献史料、泥塑、唐卡、壁画等也会遭受损坏.

二、木结构古建筑防火设计的原则

1、预防火灾发生

随着社会经济的发展,古建筑内用火、用电、用油、用气剧增,火险因素随之日趋增多,如果疏于防火管理,极易引发火灾事故.通过建筑防火设计工作,合理确定与古建筑使用功能相匹配的建筑耐火等级,严格控制建筑内可燃、易燃物和内装修材料,设计安全可靠的供电、供气、供油、供热系统,可以提高古建筑本身的安全度,有效预防古建筑火灾发生.

2、防控火灾蔓延

原有木结构古建筑防火设计中大多没有防火间距的概念,当古建筑某一部位着火时,极易迅速蔓延.通过在建筑防火设计工作中,应用防火间距和防火分区分隔技术.合理确定建筑防火划距,严格划分防火分区,设置避难空间,充分利用防火墙,防火门窗、防火卷帘、防火阀、防火封堵材料等防火分隔设施,可以将火灾控制在一定范围,严防火势蔓延甚至“火烧连营”,从而最大限度地减少火灾损失.

3、畅通生命通道

木结构古建筑一旦起火并失控,其产生的火焰和高温、有毒烟气将对建筑内生命造成严重危害.在此情况下,如果古建筑缺乏必要的安全疏散措施,建筑内的人员将来不及疏散逃生,极易造成群死群伤,给家庭和社会带来不可挽回的损失.因此,通过在古建筑防火设计中工作中应用,应用安全疏散和烟气控制技术,合理设置安全出口、疏散通道、应急照明装置、疏散指示标志等安全疏散设施和自然排烟、正压进风、机械排烟等防烟排烟系统,可以保障人员安全疏散,最大限度地减少火灾人员伤亡.

4、创造扑救条件

木结构古建筑起火且扩大成灾后,需要消防力量及时、有效处置.因此,通过在建筑防火设计中应用平面布置技术,合理设置消防水源、消防车通道、消防登高场地等建筑灭火救援设施,可以确保火灾时消防人员及各类消防车辆、装备能够顺利靠近或进入古建筑实施灭火救援,及时、有效的扑灭火灾,抢救遇难人员.

三、木结构古建筑防火改造设计的主要内容

木结构古建筑防火设计涉及内容很多,主要包括总平面布置、防火间距、建筑结构和耐火等级、建筑材料防火、防火分区分隔、安全疏散、防烟排烟、消防设施、建筑防雷等建筑防火技术方面的设计.

1、总平面布置

木结构古建筑的总平面布置要满足城市规划和消防安全的要求.一是要根据建筑物的使用性质、规模、建筑高度、建筑体积及火灾危险性等,从周边环境、地势条件、主导风向等方面综合考虑,合理选择建筑位置.二是要根据实际需要,合理划分储存区（包括露天储存区）、辅助设施区、行政办公和生活福利区等.三是为了防止火灾时因辐射热影响导破火势向相邻建筑蔓延扩大,并为火灾扑救创造有利的条件,在总平面布置中,应合理确定古建筑与各类建（构）筑物、堆场、储罐、电力设施及电力线路之间的防火间距.四是应根据各建筑物的使用性质、规模、火灾危险性,考虑扑救火灾时必需的消防车通道、消防水源和消防扑救面.

2、建筑结构防火改造设计

建筑结构的安全是整个建筑的生命线,也是建筑防火设计的基础.建筑物的耐火等级是研究建筑防火措施、规定不同用途建筑物需采取相应建筑防火措施的基本依据.在建筑防火设计中,正确选择和确定建筑物的耐火等级.是防止建筑火灾发生和阻止火势蔓延扩大的一项治本措施.现存木结构古建筑构件的耐火极限和燃烧性能达不到规范的要求,可采取适当的方法加以解决.常用的方法主要有：在木构件表面涂刷防火涂料做耐火保护层；对木结构做耐火吊顶和防火保护层包敷等等.

3、建筑材料防火改造设计

木结构古建筑中的建筑材料绝大部分是可燃的,而且由于涂刷油漆,燃烧后产生大量的烟雾和有毒气体,给火灾扑救和人员疏散造成严重威胁.为了防止火灾的发生,或阻止、延缓火灾的发展,最大限度地减轻火灾危害,必须对可燃建筑材料的使用及其燃烧性能进行有效的控制.木结构古建筑材料的防火改造设计应当遵循的原则是：对材料进行阻燃处理；与电气线路或发热物体接触的材料应采用不燃材料或进行阻燃处理；楼梯、通道和供人员疏散的走道内应采用不燃材料.4、防火分区分隔设计

木结构古建筑的建筑空间大,火灾时燃烧面积大,蔓延扩展快,因此在建筑内实行防火分区和防火分隔,可有效的控制火势的蔓延,既利于人员疏散和扑火救灾,也能达到减少火灾损失的目的.防火分区包括水平防火分区和竖向防火分区.水平防火分区是指在同一水平面内,利用防火隔墙、防火卷帘、防火门及防火水幕等分隔物,将建筑平面分为若干个防火分区、防火单元；竖向防火分区指上、下层分别用耐火的楼板等构件进行分隔,对建筑外部采用防火挑檐、设置窗槛（间）墙等技术手段,对建筑内部设置的敞开楼梯、中庭等采取防火分隔措施等.

5、安全疏散设计

人身安全是消防安全的重中之重,以人为本的消防工作理念必须始终贯彻于整个消防工作,从特定的角度上说,安全疏散设计是木结构古建筑防火改造设计中最根本、最关键的技术,也是建筑消防安全的核心内容.保证建筑内的人员在火灾情况下的安全是一个涉及建筑结构、火灾发展过程、建筑消防设施配置和人员行为等多种基本因素的复杂问题.安全疏散设计的目标就是要保证建筑内人员疏散完毕的时间必须小于火灾发展到危险状态的时间.

木结构古建筑安全疏散设计的重点是：安全出口、疏散出口、紧急出口以及安全疏散通道的数量、宽度、位置和疏散距离.基本要求是：每个防火分区内最好保证有两个安全出口；疏散路线必须满足室内最远点到房门,多层古建筑保证房门到最近楼梯的行走距离限值；疏散方向应尽量为双向疏散；疏散宽度应保证不出现拥堵现象,并采取有效措施,在清晰的空气高度内为人员疏散提供引导.

6、防烟排烟设计

烟气是导致木结构古建筑火灾人员伤亡的主要原因,如何有效的控制火灾时烟气的流动,对保证人员安全疏散以及灭火救援行动的展开起着重要作用,而且火灾时,如能合理的排烟排热,对防止建筑物的轰燃、保护建筑也是十分有效的一种技术措施.烟气控制的方法包括合理划分防烟分区和选择合理的防烟、排烟方式.划分防烟分区是为了在火灾初期阶段将烟气控制在一定范围内,以便有组织的将烟气排出室外,使人员疏散、避难空间的烟气层高度和烟气浓度处在安全允许值之内.防排烟系统可分为防烟系统和排烟系统.防烟、排烟是烟气控制的两个方面,是一个有机的整体,在建筑防火设计中,应合理设计防烟、排烟系统.

总之,木结构古建筑以木材为主要建筑材料,是建筑易于起火的最主要原因.因此我们要加强对木结构古建筑的设计,有效预防和减少古建筑火灾事故的发生,最大限度降低火灾事故损失.