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古建筑防火:旧时与今日
古建筑防火:旧时与今日-科技频道-和讯网

  本报记者 韩天琪

  1月3日,距今600年历史的云南大理巍山古城拱辰楼失火,楼上部木结构部分被烧毁。拱辰楼始建于明朝,如此高大雄伟的明代古城楼完整地保存至今,在云南乃至全国实属罕见。

  近年来著名古城、古镇、古村落发生火灾的情况经常出现。频繁发生的古建筑火灾事件对木建构历史文化遗产保护工作提出了警示。

  我国古代的建筑多为木结构,那么,古人在木建筑防火方面有哪些独特的设计与经验?其中有哪些科学思想值得今人借鉴?

  古代的建筑防火设计

  清华大学建筑学院建筑历史与文物建筑保护研究所教授王贵祥在接受《中国科学报》记者采访时表示,“概念防火”是古代建筑形制中一种颇具特色的象征性防火设计。其中比较有代表性的建筑装饰有鸱吻和藻井。

  鸱吻是古代建筑房脊两端高高耸起的饰物,形状似龙形,卷头缩尾,张开大口衔着正脊,背插宝剑。其形象有狎鱼、海马、鳌龟等,这些都是兴云作雨的海中神兽,古人期望着借助它们的神力来避火。藻井是古代建筑的一种室内装饰元素,一般用于殿堂明间顶部中央,绘龙纹或菱、藕一类花卉。藻井有生水之意,从我国五行说中“水克火”的认识衍生而来。

  “取名带水”和“门不带钩”也具有极强的象征意味。例如存放《四库全书》的七个阁中有六个阁都带有水字偏旁。它们是“渊、源、津、溯、涸、汇”。而牌匾上的“门”字最后一笔直写下来也是为了避“火钩”之嫌。

  “当然这些都仅仅只是在象征意义上祈祷火灾不要发生,并不具有防火的真正功效。”王贵祥说。

  要真正从技术上保护木构建筑不被火灾侵害,还要从防火和灭火两个角度着手。

  鉴于木构建筑的建材特性,古建防火的第一步即是对可燃构件做阻燃处理。用涂抹灰泥的办法来提高可燃构件的防火性能,在我国古建筑中是采用最久且最广泛的一种技术措施。

  早在春秋时期,就有“火所未至,撤小屋,涂大屋”的火灾预防办法。及至元朝,著名的农学家王祯在他的《农书》中对于建筑防火和防火材料更有详尽的论述,他提出了“火得木而生,得水而熄,至土而尽”的理论,由此研制了“用砖屑为末,白善泥、桐油、枯莩碳、石灰”等五种材料,然后用“糯米胶”调和出一种比较原始的防火材料。

  山墙、风火檐、室内防火墙、室外防火墙等防火分隔物也有防火和阻止火势蔓延的作用。我国古建筑的山墙中,硬山墙和马头墙的防火效果较好。风火檐的设计要求不能开设门窗洞口,而且还要把墙上的屋檐用砖或琉璃等非燃烧材料封严,不允许可燃构件外露,以此达到阻止火势从外部向内部或从内部向外部蔓延的目的。现存最完整的室内防火墙是建于明朝的銮仪卫仓库,每隔7间房屋空出一间,并将这间房屋砌成无门无窗的砖墙,具有很好的防火功能。护城河与城墙则是最好的室外防火隔离带。

  “当火灾真正发生时,要做的是第一时间灭火,这时就体现了消防设施的重要性。”王贵祥介绍,消防最重要的即是水,建筑周围设置的大量水缸实际上就是古代的消防设施,类似于现在的“灭火器”。

  根据《大清会典》记载,紫禁城内共有太平缸308口,每口缸可容水2000升,达到现在一辆水罐消防车的储水容量。而且每口大缸有16名太监编制专门管水。冬天为防冻,缸下面设置炭炉,为缸里的水加温。

  古建火灾频发的原因

  相对于西方古建筑的砖石结构体系来说,中国的古代建筑以木结构为其主要特点。单体古代建筑主要由砖石台基、木结构的屋身和瓦屋顶组成。木结构古建筑的柱、梁、枋、檩、椽、斗拱等承重构件,以及门、窗、隔断等非承重构件都由木质材料构成。

  “木材本来就是干燥且易燃的材料,因此木结构建筑一直存在如何防火灭火的问题。”王贵祥表示,现在木结构古建火灾频发有各种各样的原因,但最根本的还在于其建筑材料的特性。

  古建筑中的各种木材构件,具有良好的燃烧和传播火焰的条件,耐火等级低。而古建筑的平均木材量为每平方米使用1立方米木材,现代建筑则要求每平方米不超过20千克木材的火灾负荷量。由此换算,木构古建的平均火灾负荷量是现代建筑的33倍。

  “单体建筑中如此大的木材用量,要是放在现代建筑设计中,甚至是无法达到消防规范要求的。”王贵祥说。

  根据北京市古代建筑研究所研究员王世仁的研究,古建筑用木材做成的柱子和梁架等主体结构在发生火灾时的燃烧速度为每分钟2厘米。由此推算,木构建筑在起火以后,如果在15~20分钟内得不到有效灭火,即会出现大面积燃烧,温度高达800~1000摄氏度。

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