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木结构古建筑物的灭火及消防设计探讨
作者:白丽娟 点击量:

  我想结合个人在北京故宫工作中的体会,谈谈木结构古建筑的灭火和防火保护问题。

    一、利用水来灭火

    用水灭火的历史很久了,采用现行的用水灭火技术也有多种,如水喷淋、水幕、水炮、消火栓和水枪等。

    在现代的钢筋混凝土建筑的火灾多是室内的火灾,水喷淋灭火系统确实起到了很好的作用。但它对木结构建筑的灭火不是都有作用的,如1987年8月24日夜北京故宫景阳宫雷击起火。当时的雷击起火点是在两个雷公柱(正吻下的木柱)和匾额后的吊环处。在那里可以让水喷头向上喷。但水总还是向下流的,向上喷的水是有限的,要想用水喷淋将起火处的火灭掉,是难以达到灭火目的的。所以对水喷淋的作用,不能一概而论,还要看起火点的位置,具体情况具体分析。

    利用消火栓灭火,由消火栓接水龙带、水枪,由人来掌握灭火。水的来源有市政消防管网供水,河湖水,储水池的水等。由崇礼门灭火的过程可以看出:历经5个多小时,由30辆消防车带动多少水枪,一齐向崇礼门喷水。这种喷水的办法是将水直接喷到屋面的瓦上,没有直接喷到起火点,再多的水、再多的消防车,都是没有用的。之所以出现这样的现象,是由于没有研究如何扑灭木结构建筑物火灾的方案,在出现火灾时不知所措。在此,我讲讲景阳宫雷击起火后的灭火情况。

    据调查,1987年8月24日23时,在箭亭(位于保和殿东朝房东)值夜班的工作人员闻到烧焦煳味,通知值班室查看(那时尚未安装火灾报警);23时20分,值班室值班人员到达火灾现场;23时22分,驻院消防队到达现场,并由消火栓接水龙带到达了现场;23时32分,北京市消防局接到报警,调了11个中队,31辆消防车,近200名消防战士。25日2时45分将火扑灭。

    最后看到屋面毁坏的部分是在前坡,据档案记载,“南部屋檐中部烧焦下陷,西南角塌落,局部屋顶和全部门窗是由救火需要被破拆”造成的,而后坡没有造成毁坏。

    在灭火过程中,大约有六七支水枪。这些水都喷到了屋面上,没能喷向起火点。那时,消防队派人上房破拆。破拆有了漏洞,让室内空气得到了流动,燃烧得更快了,并出现了火苗。由拆出的洞进入室内的水很多,早已漫过门槛,由门槛向外流水,再加上由屋面流下来的水,院内的积水深达40厘米~50厘米,这些水沿着雨水沟和院门门槛上流到横街的雨水沟。现以灭火用6支水枪来计算,3个小时内就要324立方米的水。在故宫消防用水是方便的,筒子河水是用不完的。

    这种由水枪向屋面喷水的办法和崇礼门的灭火方法如出一辙,其结果应是相同的。然而,故宫的景阳宫并没有烧到崇礼门那个地步。大约救火已过了3个小时的时候,当故宫博物院早年的老消防队员李志明(当时是安全工程办公室的工作人员)赶到现场。他立即与指挥者联系,让水枪都停下来,他带着一个水枪手进入室内,向起火点和明火处喷水,火很快就被扑灭了。在火灾初起时,住在院内集体宿舍的古建部年轻人苗桂林也到了现场,他对现场向屋面喷水的做法提出意见,让他们带水枪进到室内扑救,当时没有人听他的,现场指挥员还说他添乱。在李志明赶到后,才进入室内灭火。

    如果早时听了苗桂林的意见,景阳宫的损失则要少得多。进入室内直接向火点喷水,是保住景阳宫的关键,没有让景阳宫和崇礼门一样毁到不可救药的凄惨地步。

    这说明,当时管理部门和驻院消防队没有研究过木结构建筑物该怎样灭火,没有灭火预案,才会出现上述情况。同时也说明故宫博物院的老消防队(自1949年至“文革”时期)是有可行的方法的,可惜没有传承下来。

    为什么李志明和苗桂林能提出要进入室内向起火点喷水呢?主要是他们都了解木结构情况,在短时间内木材不会全部烧毁,建筑也不会很快趴架的。在火灾初期,人是可以进入室内的,将水直接喷向起火点,这样可以尽快灭火,减少损失。

    二、对木结构耐火的认识

    在这里讲这些,是想让消防部门了解古代木结构建筑的情况,以便制定灭火方案,木结构古建筑灭火不能与一般民用建筑一样采用破拆,由屋面喷水来灭火的办法;同时作为文物的安保部门,一旦出现火灾,应懂得怎样灭火。

    1.中国的木结构建筑在《建筑设计防火规范》中的耐火等级为四级,是燃烧体。在宫殿建筑中大都是粗梁胖柱,其意思就是它的承载能力要远远大于规范要求的,一般构件只用了承载能力的30%~40%。所以在燃烧时,木材的减损和承载能力的下降应有一个过程,它不会在很短的时间内将构件烧毁到不起作用的地步。就故宫景阳宫起火而言(事后我到木屋架上查看过),起火点是在雷公柱处,它燃烧的时间最长,燃烧深度约7厘米(指开始隐燃处的周围),雷公柱的直径约32厘米(没有测量数据,按照法式计算的),总的直径损失近1/4。它是经过3个多小时的燃烧才达到的程度。在山面重要的承重构件是西山的下金檩、下金枋,和西南角梁等构件是在扑救过程中火势逐渐延烧过来的,但对主要承重木构件的损伤都没有达到5厘米的深度。前坡正中的屋面是由于匾额后的火延烧到室内,将檐椽后尾和望板烧毁后塌陷的。从这里可以看出来直径小的木构件是容易被烧毁的,而大的构件,需要有一个长的燃烧过程才能毁掉。

    2.宫殿建筑的屋顶是多层次的混合构造,最不容易破坏。在救火时,不管有多少水枪向屋面喷水,都达不到灭火的目的。韩国的崇礼门灭火过程,可以看到水喷向屋面的壮观景象,到能将火扑灭时,整个构架也就都烧毁了。

    还有破拆的问题,如果将琉璃瓦摘掉,要将10厘米~20厘米(有的灰、泥背厚达到40厘米~50厘米)厚的各层灰、泥背刨开,也是很费劲的,绝不是轻而易举的事。我想在景阳宫破拆的消防队员应是有体会的。要想破拆后灌水灭火,就要耽搁好多时间,给了火势发展的时间。景阳宫的灭火过程已经说明了。

    以上说明,对灭火,应依建筑构造的不同,灭火的方法也应不一样。

    三、对木结构古建筑的防火保护的问题

    1.应认真研究木结构建筑的火灾的特性:

    木结构建筑群的火灾起因有两种:一是自然现象造成的,如雷击起火;另一是人为造成的,如电器火灾、生活用火不慎、小孩玩火、燃放烟花爆竹和人为破坏等几种情况。对这些火灾的特性应认真研究。同时在文物建筑群内要做到:在庭院内不乱存放可燃物;

    不在建筑物内存放易燃易爆物品;对照明和设备用电的安全要经常检查;对于其他可能会出现火灾情况的要加强管理,堵塞造成火灾的漏洞。对现代建的高压电网、加油站、燃气站等都应远离文物古建筑。

    总之,对于“火”应立足于“防”,应以防为主,防消结合。应针对不同的火因,制定有效的预案,遇事不慌,才能认认真真将文物建筑的防火落在实处。千万不能摆花架子,应付各种检查。

    2.在古建筑群内应有的设备:

    ①安装火灾报警。在国家级的文物保护单位的建筑内安装火灾报警,在GBJ16—87《建筑设计防火规范》中已有明文规定。在木结构的古建筑中应安装哪类火灾报警探测器更好些,这是值得研究的。早在1987年~1992年,为故宫安全工程选择火灾报警探测器时,没有选到理想的设备,当时只是将就使用电子感烟探测器、红外对射感烟探测器、光纤感温等器材。近十年来,引进到国内的极早期空气检测火灾报警,经试验是适用木结构建筑的,当火还在隐燃阶段时,就报警了。火灾由隐燃到起火是有过程的,还没有形成火势时,管理人员接到报警,可以及时赶到现场处理,将火灾损失减到最少。

    ②消防供水到位。对有木结构的古建筑群应有消火栓,消防供水管网或建立消防水池,以便灭火时备有充足的水。

    ③在建筑物维修时,应对没有地仗油饰的木构件涂防火涂料保护,延缓木构件的起火时间。

    ④应有防破坏、防放火的手段,从崇礼门的火灾看,对国家级的文物保护单位应有防破坏、防放火的手段和制度,以确保护文物建筑的安全。

    3.管理人员应了解自己保护的建筑情况,应有预防火灾、扑灭火灾和处理不测事件的预案。特别是安全管理的负责人,应增加这方面的知识。

 

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