文物古建筑火灾特点与消防安全对策分析.docx

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文物古建筑火灾特点与消防安全对策分析

文物古建筑火灾特点与消防安全对策分析

1. 引 言

    文物古建筑是中华民族宝贵五千年历史文化遗产的重要组成局部，是中华文明源远流长的历史见证，是不行再生的人文资源。

因此，爱护好这些文物古建筑，利在今世，功在千秋。

在全部对文物古建筑的危害当中，火灾无疑是首当其冲。

数据说明：

2000年全国文博单位、古建筑发生火灾6起，烧毁城楼一座、牌楼一座、古建筑5间。

2001年全国文博单位、古建筑发生火灾4起，烧毁大殿一座、古建筑165平方米。

2002全国文博单位、古建筑发生火灾4起，烧毁寺院一座、大殿一座、房屋65间，过火面积1865平方米。

而最近文物古建筑火灾事故更是频频发生，令人痛心疾首。

如2003年1月20日，作为世界遗产地的武当山发生火灾，名噪千年的遇真宫主殿化为灰烬；2004年6月20日，具有700余年历史的北京护国寺发生火灾，其西配殿被完全焚毁。

因此，目前我国文物古建筑火灾形势非常严峻，文物古建筑的消防安全已经成为了各级消防主管部门任务的重中之重。

    本文将从火灾科学的根本原理动身，分析争论古建筑火灾的危急性与火灾动力学演化过程，并就文物古建筑的消防安全对策供应一些合理的建议。

2. 古建筑火灾危急性

    我国历史上众多的古建筑之所以毁于火灾，今日幸存下来的绝大多数古建筑也历经火劫，究其缘由，在于这些古建筑本身就具有很大的火灾危急性。

（一）火灾荷载大，耐火等级低 

    我国古建筑绝大多数以木材为主要材料，以木构架为主要构造形式，火灾荷载远远高于现行的国家标准所规定的火灾负荷量，火灾危急性极大，耐火等级低。

古建筑中的木材，经过多年的枯燥，成了“全干材“，含水量很低，因此极易燃烧，特殊是一些枯朽的木材，由于质地疏松，在枯燥的季节，即使遇到火星也会起火。

　　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。

古建筑起火后，如同架满了干柴的炉膛，而屋顶严实严密，将导致在发生火灾时，屋顶内部的烟与热不易散发，温度快速积聚，快速到达“轰燃“。

古建筑的梁、柱、椽等构件，外表积大，木材的裂缝和拼接的缝隙多，并且大多数通风条件比拟好，有的古建筑更是建在高山之巅，发生火灾后火势扩散快，燃烧猛烈，极易形成立体燃烧。

（二）无防火间距，简单消失“火烧连营“ 

　　我国的古建筑多数是以各式各样的单体建筑为根底，组成各种庭院。

在庭院布局中，根本采纳“四合院“和“廊院“的形式。

这两种布局形式都缺少防火分隔和安全空间，假如其中一处起火，一时得不到有效掌握，就会“城门失火，殃及池鱼“，毗连的木构造建筑很快就会消失大面积燃烧，形成“火烧连营“的局面。

　　（三）消防设施匮乏，火灾扑救难度大 

　　我国的古建筑分布在全国各地，且大多数远离城镇，建于环境幽静的高山深谷之中。

这些古建筑普遍缺乏自防自救力量，既没有足够的训练有素的专职消防队员，也没有配备安装有效的消防设施，一旦发生火灾，位于城镇的消防队鞭长莫及，只有任其燃烧，直至烧完为止。

大多数古建筑都缺乏消防水源，而对于一些高大的古建筑更是有水难攻，再加上古建筑四周的道路大多狭窄，有的还设有门槛、台阶，消防车根本无法通行，这些都给火灾扑救工作带来很大的困难。

　　（四）古建筑的治理和使用不善，问题简单 

　　一些古建筑的主管部门分工不明确、职责不清，往往为了追赶经济利益而无视了消防安全治理。

在古建筑的使用中，一些地方利用古建筑开设旅馆、饭店、款待所、工厂、仓库等，火源治理不严，电线乱拉乱接，线路开关随便乱设。

有的古建筑的四周大量开店，火灾危急因素大量增多。

这些治理和使用方面存在的消防安全问题，也给古建筑的消防安全带来了严峻的威逼。

3. 古建筑火灾动力学演化过程

    火灾是一种具有简单性本质的过程，其孕育、发生和进展包含着湍流流淌、相变、传热传质和简单化学反响等物理化学作用，是一种涉及物质、动量、能量和化学组分在简单多变的环境条件下相互作用的三维、多相、多尺度、非定常、非线形、非平衡的动力学过程；该动力学过程还与外部因素的人、材料、环境及其它干预因素等发生相互作用。

因此分析火灾动力学演化过程，不仅有助于加深我们对文物古建筑火灾的熟悉，也为进一步有针对性的制定精确、合理的消防安全对策供应科学指导。

    整个古建筑火灾过程大体可以分为起火、初期增长、充分燃烧和减弱四个阶段。

如下列图1所示。

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（一）起火 

　　建国前，我国古建筑起火多数是雷击和战斗引起的。

建国后，由于一些古建筑被随便转变其使用性质，火灾发生缘由也大不一样，归纳起来主要有以下几种状况：

（1）生活用火不慎。

主要是炊煮、取温和照明用火，不慎引发火灾，如1990年1月25日，青海海南州石藏寺特大火灾就是哈达落到酥油灯上而引发的。

（2）电线电器设备起火。

主要是由于电线陈旧老化、绝缘损坏、发生短路引发火灾；还有的是大功率灯泡紧靠可燃物，长时间烘烤而起火。

    （3）乱扔烟头起火。

1992年9月19日，扬州市旌忠寺藏经楼就因遗留烟头引发火灾。

    （4）小孩玩火。

1982年2月，北京市万寿寺西路行宫被烧毁，就是小孩玩火造成的。

    （5）宗教活动。

1984年4月，云南筇竹寺华严阁发生火灾，直接缘由是两位信女进阁烧“头柱香“不慎引起的。

    （6）雷击起火。

1969年9月，河北省避暑山庄的普佑寺，因未安装避雷设备，遭雷击起火。

    （7）生产用火。

1981年9月20日，扬州市“卢宅“火灾，就是由于古建筑中生产工人违章作业所酿成的。

    除此以外，因外部的火灾扩散引发古建筑起火也应当引起足够的重视。

我国古建筑讲究“曲径通幽“，往往位于深山茂林之中，因此一旦古建筑四周的森林发生火灾，必将严峻威逼到古建筑的本身的火灾安全。

（二）火灾初期增长

    古建筑火灾初期一般增长快速、燃烧猛烈。

古建筑物的构建一般采纳木质材料，屡次涂刷油漆，年月长远，极为枯燥。

一旦发生火灾，燃烧迅猛，且释放出大量可燃气体，快速形成状态燃烧，火场中心温度可达1200 0C以上。

此外室内悬挂的字画、垂帷、幔帐、柱锦、飘带、天帐以及常用的香火蜡烛、油灯、酥油等极易燃烧，进一步加剧了火灾增长速度。

并且古建筑空间大、门窗多，火灾时，室内空气受热膨胀向外集中，室外冷空气通过空气对流，大量向室内补充，使火势燃烧更加猛烈，起火室内温度随之快速上升。

（三）充分进展阶段

    古建筑火灾发生后，烟热向上升腾，火势沿着悬挂的物品快速向上扩散，然后向水平方向进展。

由于古建筑上部建有大量的木质梁、柱，因此如同架满了干柴的炉膛，而屋顶严实严密，烟热不易散发，温度快速积聚，快速到达“轰燃“。

轰然的消失标志着火灾充分进展阶段的开头。

此时室内温度可上升到1000 0C。

火焰和高温烟气常可从门、窗窜出，致使火灾扩散到古建筑的其它区域或者毗邻的其它建筑。

由于古建筑的火灾载荷远远高于一般建筑，因此火灾的充分进展阶段可以持续很长的一段时间。

    在火灾的充分进展阶段，室内高温可使古建筑的木质构件的承载力量急剧下降，造成建筑物的坍塌。

由于一般古建筑的木质构件截面积较粗，安全系数较大，距离倒塌的时间也因此较长。

因此，古建筑火灾的倒塌规律一般是屋盖先塌，墙柱后倒。

（四）火灾减弱阶段

随着可燃物的消耗，火灾的燃烧强度渐渐减弱，明火渐渐熄灭。

不过剩下的焦炭通常还将持续燃烧一段时间。

同时由于燃烧释放的热量不会很快散失，着火区内温度仍旧较高。

    以上描述的是古建筑火灾的自然进展过程。

实际上人们是不会听任火灾自由进展的，总会实行各种可行的措施来掌握或扑灭火灾。

就古建筑火灾而言，将火灾扑灭在初期增长阶段是削减火灾损失最有效的途径。

4. 古建筑消防安全对策分析

    依据以上分析，古建筑火灾具有其自身的特别性。

古建筑火灾安全不是以扑灭火灾为唯一目标，而是以最大限度爱护古建筑，削减文物损失为首要目的。

因此，必需从火灾防治的各个关键环节入手，有针对性的制定消防安全对策，切实对文物古建筑存在的担心全因素从技术上找到根本的解决方法。

（一）古建筑火灾风险评估

    古建筑火灾安全的第一个步骤是调查，以评估建筑或综合建筑群的火灾危急性。

这包括识别火灾隐患，火灾发生危害以及疏散出路被堵塞所造成的有害后果等因素。

火灾风险评估是系统对古建筑消防安全的现状进展客观评价，这方面的讨论将用于进展古建筑消防总体规划。

     通过现场调查古建筑的建筑构造、可燃物的分布、人员构造与数目、文物的价值与分布，起火可能性、消防设施的类型与分布、消防治理水公平方面的状况，采纳危急等级分析方法，分析古建筑内不同区域的危急度等级并赐予标识，对危急较大的区域进展重点的防护。

    在调查的根底上，设计可能的火灾场景，利用计算机模拟分析火灾发生后的扩散状况，古建筑发生轰然的时间，人员安全疏散的时间，讨论需要的报警探测时间和合理的灭火方案。

（二）阻燃技术

    由于古建筑的特别性，因此要变更古建筑的防火分区（分隔）、疏散手段和建筑构造是特别困难的，这是由于它们是古建筑历史意义整体的一局部。

因此我们认为古建筑防火技术的重点是进展清洁、高效阻燃技术，从源头上遏制火灾的发生。

这主要包括对可燃木质建筑物构件的阻燃处理和内部可燃物的阻燃处理。

（1）可燃建筑构件的阻燃。

古建筑中的可燃建筑构件是指柱、梁、枋、檩和楼板等木质构件，在木材的外表涂刷或喷涂防火涂料，形成一层爱护性的阻火膜，降低木材外表的燃烧性能，阻滞火灾的快速扩散。

有些木柱、楼板、楼梯等构件在敬重民族风俗，不损害建筑整体风格的根底上，可制作相应的防火爱护层，以提高耐火等级。

（2）内部可燃物的阻燃。

古建筑物的内部可燃物主要是指帏、帘、帐等织物、纤维。

因此阻燃的重点是对这一类的聚合物材料进展阻燃设计。

然而，不管实行何种阻燃技术，对于文物古建筑而言，重要的是“绿色“阻燃，即阻燃物质燃烧释放的物质不会损害文物与古建筑物本身，因此无卤纳米阻燃技术将在古建筑中有用武之地。

    （三）早期探测技术

    火灾探测报警系统本身并不影响火灾的自然进展过程，其主要作用是准时将火灾迹象通知有关人员，以便预备疏散与组织灭火，并通过联动系统启动其它消防设施以灭火或掌握烟气。

由于古建筑构造和建筑材料的特别性，爱护文物不受灭火药剂或过多的水渍的影响，及早的发觉火情甚或火灾隐患就显得尤其重要。

一般而言，单一的火灾探测方法对于古建筑而言难以有效做到早期报警。

如，正常状况下，寺庙大殿因香火就存在大量烟雾，所以不宜采纳感烟方法进展火灾探测。

而较多明火存在（蜡烛、酥油灯）会对一般的感火焰火灾探测技术造成影响。

虽然图像型火灾探测技术可以很好的解决这个问题，但是古建筑构造特别，遮挡物较多，同时无明火条件下，此种方法作为早期火灾探测也是不适合的。

因此需要寻求复合火灾探测方法。

    最为直接的方法是采纳图像探测技术辅以空气采样火灾探测系统。

一般古建筑均设有监控系统，这样采纳与监控系统关联的空气采样系统，工程量较少，避开对文物的破坏，同时不会在被爱护参数引入用电设备等其它危急因素，还可以对监控系统的摄像机和线路进展火灾隐患探测，有针对性的进展早期火灾预警。

    固然为了使空气采样系统能在古建筑环境中应用，还必需进展一些相关的讨论。

主要的两点：

一是对古建筑内空气进展成分分析和固体颗粒的分布状况，二是对古建筑中的可燃物进展分析，把握可燃物的大致分类以及燃烧气体的特征。

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    （四）灭火技术

    古建筑的灭火技术内涵非常丰富，此处侧重利用比拟方式分析不同灭火系统在古建筑中适应性。

由于古建筑灭火的目的不在于灭火本身，更为重要是爱护文物和古建筑。

因此对灭火系统的选择不仅需要考虑灭火的性能，还必需把灭火行为的后果作为重要的依据条件。