我国传统村落木结构建筑防火技术体系发展研究

李鸿飞， 何颖茹， 张新红， 毕晓莉3，

(1. 兰州理工大学 设计艺术学院， 甘肃 兰州 730050； 2. 城市与建筑遗产保护教育部重点实验室(东南大学-西北中心)， 甘肃 兰州 730050； 3. 兰州理工大学 建筑勘察设计院有限责任公司， 甘肃 兰州 730050)

0 引言

乡村振兴战略旨在建设新时代生态宜居的农村人居环境，而中国是一个典型农业大国，其传统文化的本质是以乡土地域为溯源，所以想要传承和发扬中华民族文化，振兴传统村落将是必经之路。保护城乡历史文化遗产，是增进民族团结、联系民族情感纽带和维护社会和谐稳定的重要文化基础，也是体现世界文化创造性和多样性，以及促进人类共同发展与繁荣的重要前提。传统村落中的古建筑是中国古老文明的精华蕴含，它记录着中华民族自古以来的社会发展和文化进步，同时活态保留着许多物质形态的文物遗产特征，因此对传统村落的保护是我国历史文化遗产构成中不可或缺的部分。

传统村落多是村落早期形成发展的重要地区，经过岁月洗礼而拥有许多珍贵的历史文化遗产。但随着时代发展，用地功能变更和人口增长加大了火灾发生的几率，村落中传统的建筑材料、房屋布局和消防设施等防火技术及措施已无法满足现代防火的需求。2019年3月19日，中央全面深化改革委员会第七次会议通过了《关于深化消防执法改革的意见》，强调全社会需增强火灾防控能力，确保消防安全形势持续稳定向好，为经济社会高质量发展提供安全保障。2021年9月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于在城乡建设中加强历史文化保护传承的意见》提出应保护不同时期与类型的历史建筑，重点保护体现其核心价值部分，及时消除安全隐患，并加强多种形式应急力量建设，提高综合防灾减灾救灾能力。如今我国乡村地区消防体系建设仍比较薄弱，在基础设施、管理体制和技术体系等方面都存在问题，本文通过对现有传统村落木结构建筑防火技术体系的研究，总结和思考传统村落木结构建筑防火技术体系的现状，以期对今后古建筑防火技术的进一步发展提供参考。

1 相关概念内涵

1.1 传统村落

传统村落是指具有较丰富的历史、文化、科学、艺术等价值，并且较为完整地保留了历史沿革和建筑风貌特色，至今依旧为人们服务的村落。传统村落中蕴含着丰富的历史信息及文化景观，它兼有物质与非物质文化遗产特性，是一个既独特又具有整体性的个体，而且一直在沿用并没有中断。传统村落不同于“文保单位”，它是构成社会的基层单位，也是农村历史文化发展的见证，不仅包括各类物质形态文化遗产，还有大量独特的历史记忆、俚语方言、宗族传衍、生产方式和民俗文化等。

1.2 防火技术体系

“防火”指在火灾发生之前进行的预防性消防活动[1]，包括了防火的行政、组织和技术手段，是能及早察觉并控制灾害影响的有效措施。我国现行民用建筑防火技术体系是以《建筑设计防火规范》《高层民用建筑设计防火规范》等技术规范为依据，以建筑防火总平面布局、结构耐火等级、防火分区等为主要内容的建筑防火技术体系[2]。同时建筑防火设计以及防火保护措施的应用，也是预防建筑火灾事故及危害影响扩散的重要技术措施。本文所涉及的防火技术体系主要是以传统村落木结构建筑为研究对象，包括建筑空间布局、消防设施、消防管理等技术措施。

1.3 传统村落木结构建筑火灾特点

我国传统村落具有悠久的历史，是古代农耕文明留下的活化文化遗产，其中传统榫卯木结构最具代表性[3]。传统村落遗留下来的木结构建筑，由于其木材基础，使得传统村落具有较大的火灾危险性。木结构建筑火灾具有以下特点： (1)燃烧速度快，温度积聚迅速，易导致轰燃现象； (2)烟雾生成量大，消防人员无法入内，在一定程度上加大了救援难度； (3)易形成“火烧连营”现象； (4)易造成重大财产损失和不利影响； (5)初期火势扑救困难，不能够及时发现火灾，也没有充足的力量扑救； (6)消防车到达火灾现场难； (7)有效控制火势难，古建筑多形体高大再加上地势高差，一般消防水枪很难满足灭火需求； (8)灭火用水保障难，绝大多数古建筑水源缺乏，消防用水无法得到保障[4]。因此，应正确认识传统村落木结构建筑的火灾特点，并及时精准采取应对措施，尽可能地降低火灾造成的损失。

2 传统村落木结构建筑的防火难点

传统村落的建成年代都较为久远，技术较落后，虽在建造之时对防火问题有一定的考虑，但随着社会的发展，火灾的成因也变得更加复杂，对传统村落木结构建筑防火也提出了新的挑战。传统村落一旦引发火灾就会使得原住民的生命财产受到极大损害，因此提高灾害防治能力是确保居民正常生活的重要前提。然而构建完善高效的消防体系，就必须了解火灾的主要成因。

2.1 建筑材料易燃，房屋布局不合理

我国传统村落建筑多为木质结构，但木质材料具有极易燃烧且燃烧速度快的特点，其火灾荷载高于现行的国家标准，耐火等级低，火灾危险性极大，具有良好的燃烧和传播火情的条件[5]。

传统村落房屋间距不合理，易发生火灾连锁反应及其他次生灾害。古村镇的建筑在选址、布局与建造中，建造者们根据地理环境布局，建筑密集，导致建筑之间防火间距不足，一旦发生火灾就会出现“火烧连营”的现象[6]。我国的古建筑大多以形色各异的单体建筑为基础，再组合成为各种庭院，布局多采用“四合院”和“廊院”的形式，存在一定的火灾隐患[7]。传统村落及建筑分布密集，多以庭院形式呈现，缺少防火分隔及安全空间，一旦失火，毗邻建筑易受到波及[8]。另外古建筑通常是沿着古街两边修建，建筑内部同样缺少防火隔间，各个房屋之间飞檐搭接，廊道相连，防火分区不明，建筑外也很少有消防车道，火势极易迅速蔓延至与之毗邻的其他建筑[9]。

2.2 消防设施不健全

目前古建筑以低层为主，在现有规范下，可以不安置固定消防设施，宜设置室内消火栓系统。也就是要求在条件允许的情况下设置室内消火栓系统，而我国大多古建筑群仅仅配置灭火器等基本的灭火器材，与防灭火的实际需求还有很大差距[10]。随着科学技术的不断进步，消防设施也在不断升级，但部分地区由于经济条件的制约，无法及时更新完善消防设施的配备，存在着缺乏救援力量、消防设施不到位、管理相对较差等情况。

2.3 消防管理松懈，人员安全意识淡薄

火灾统计分析表明，绝大多数火灾往往都是由于人员思想麻痹、用火不慎或违反消防安全规章制度造成的。居民们因为缺乏消防知识，不能第一时间作出补救，使得火势无法得到控制。近年来我国古建筑被用作旅游和商业、居民日常居住的场所，使用功能的混乱导致火灾安全隐增大，旅游活动内容丰富，游客的各种错误行为使它受到各类风险的侵袭[11]，游客的不断增加，给古建筑的安全保护和承载能力也带来了不少问题，存在许多火灾危险因素，给古镇的安全带来了许多隐患[6]。

2.4 地处偏僻，难以救援

我国传统村落木结构建筑多位于环境幽静的高山深谷之中，建造时一般都充分利用地形地貌，随坡就势，院落相错，山水相映。而村落道路往往曲折逶迤，地处山腰、山顶或处于深山环抱之中，步行通过都非常困难，消防车较难到达，导致救援错过了最佳时间，且周围缺少水源供给设施，也给救援工作带来了一定的困扰[12]。

3 多视角的防火技术研究

目前我国学者对城市综合防灾的研究较多[11、13、14]，对传统村落防火研究较少，传统村落木结构建筑防火技术的研究多集中于技术措施[15-17]、实验研究[18-20]、消防设施[21-23]等方面，研究方向侧重于专业技术研究，可为传统村落木结构建筑防火技术的发展提供具体技术支持。但传统村落木结构建筑防火技术研究目的是多种多样，不同研究目的所对应的相关措施也不同。如以历史遗产保护为目的研究其相关措施会偏重于对历史遗产的重点保护，防止历史遗产在火灾中遭到破坏； 以完善消防工作及技术为目的研究偏重于防火设施及技术，通过对各类先进防火技术的应用达到高效防火的目的； 以提高生存安全性为目的研究其相关措施多针对于对人类行为活动的制约，通过控制人为因素从源头对火灾的发生进行控制。因此，以研究目的为出发点，使传统村落木结构建筑防火技术研究更具有针对性，为今后传统村落木结构建筑防火技术的应用提供更明确的选择。

3.1 以历史遗产保护为目的的技术措施

传统村落木结构建筑属于不可再生的物质文化资源，是历史社会发展前进的见证者，也是国家农耕文明的重要产物，是国家文物保护工作的重点。近些年来，传统村落木结构建筑火灾事故频发，保护传统村落木结构建筑即是对我国传统文化的保护，是利在今世，功在千秋的明智之举。

传统村落木结构建筑遗产包括“历史纪念物”“遗址”“建筑群”三部分，涵盖了建筑地上空间、地下空间及其所处的宏观环境[24]。为保护传统村落建筑，学者们从建筑自身，通过对不同类型的阻燃剂进行热重、力学性能、阻燃性能等试验，提出阻燃剂的应用的重要性[25]，对于历史价值很高的木结构建筑，选取阻燃涂料时，要注意不能对传统木结构造成不可逆的损伤[16]，同时提出准确把握功能定位、科学规划建筑布局和灵活应用消防设施[26]，外墙上及建筑内部应设置甲级防火门、窗防火卷帘或防火玻璃，既防止火灾在新建部分与保留院落间蔓延，也完整保留了历史文化街区的特征特性[27]。部分学者对我国传统村落中古建筑火灾成因分析，总结出古人在木结构建筑防火方面的智慧和重要措施，提出传统村落木结构建筑防火建议[28]，为保证传统村落建筑遗产的原真性，提出在保护古城内部重要古建筑原有的格局、风貌和古城内的文物古迹的消防安全的基础上，对一些必须突出的重点文物及特色建筑进行全面的消防保护，并对部分建筑进行修复和消防改造[29]。为提高研究的科学性，学者们以传统村落木结构建筑遗产为研究对象，运用火灾动力学模拟软件、保护动机理论等科学分析方法进行研究，提出应从源头上控制火源的建议，在火灾发生最开始阶段控制住火灾，设置火灾自动报警系统、安装灭火器具、加强人员教育培训[21]，同时提出拆除屋顶的临界时间的理论计算公式并确定周边建筑安全距离[30]以及火灾风险信息进行处理和交互的运用[18]。

3.2 以完善消防工作为目的的技术措施

我国传统村落木结构建筑防火体系的消防工作及技术至今仍存有许多不足，为了更有效地减少火灾的发生和更好地保护传统村落木结构建筑，消防工作及技术的研究势在必行。

学者们运用BP 神经网络理论[31]及WSR、FDS软件等进行研究，构建了古建筑火灾风险评价指标体系并建立古建筑火灾风险等级评价模型，对古建筑火灾风险等级的客观评价[19]。在新型技术的应用方面，学者们认为应尝试和接纳纳米材料等新型化学保护材料和技术[15]，同时以保证建筑原真性为原则，确定古建筑防灭火的难点，将现代灭火设备作为辅助工具，降低火灾对古建筑的威胁[32]，可设置火灾自动报警系统、室外消火栓、智能消防炮、消防泵联动巡检功能[22]。防护和预警相结合建立科学的火灾早期报警及防控体系，包括村寨单户多室火灾探测预警技术、独立式瞬态灭弧型电气火灾防控新技等关键技术[23]。

3.3 以提高生存安全性为目的的技术措施

传统村落是当地原住民世世代代赖以生存的栖息地，然而传统村落中的木结构建筑具有极易引发火灾的特性，这对居民的生命安全构成了很大的威胁，因此提高传统村木结构建筑生存安全性是非常有必要的。

传统村落内部结构形态、居民意识是提高生存安全性的重要影响因素，学者们认为可开辟主要防火通道，选择新址安置拆迁户，同时建立生态建筑示范点，细化村寨消防分区网络[17]，尽量使村镇干道形成环形消防通道[33]，安全疏散及逃生则应依据实际调研的各个区域现状、道路宽度、防火区域划分、影响人员逃生等因素规划逃生路径[34]，并严格组织管理群众聚会和宗教礼仪活动、庙会活动的要求[35]，加强防火硬件设施从而达到引导使用者科学防火防灾的目的。同时为了更加科学、精准地保护居民生存安全性，学者们运用Benichou模型[36]、物元分析法、FDS软件、FAHP-模糊综合评价法的方法及软件，认为可以在沿用原有有效防火措施的基础上完善更新新型防火措施[20]，并提出古建筑火灾风险评价的物元模型及火灾防控策略，实现对古建筑火灾风险的科学全面评估[37]，并进行分区监控和重点防护[38]。

4 总结与展望

现阶段我国对于传统村落木结构建筑防火技术体系的研究涵盖面较广，涉及到传统村落的保护[39]、木结构建筑防火技术及灾害预防及保护策略等诸多方面，大部分研究以案例分析为主，传统村落木结构建筑防火技术体系研究[40]的主要内容框架也已基本成型。

但是现阶段相关研究多建立在具体案例的基础上，由于不同案例存在建筑材料、建筑年代、使用人群及气候环境等影响因素，其研究结果必然不具有普适性。同时，在研究对象上，多以建筑单体为研究对象，忽略了建筑群体空间形态、布局结构等因素对火灾的影响。为了进一步完善传统村落木结构建筑防火技术体系的研究内容，本文对未来的研究提出以下四点建议：

(1)在研究内容上要加强系统化的理论研究，据统计，现阶段大部分的研究都以具体案例为研究对象，研究特定区域传统村落木结构建筑防火技术体系，其研究结果只适用于特定对象；

(2)在研究方法上可根据实际情况引入火灾风险评价方法，综合考虑、预估火灾危害程度的高低及损失的大小，根据规定的安全指标，确定风险的等级，从而确定需要采取预防控制的措施；

(3)在研究对象上应该加大对传统村落木结构建筑群体或聚落的研究，现阶段研究大都关注单体建筑，忽视了群体建筑及聚落建筑排布密集、人员混杂等因素对火灾的影响；

(4)在视角上可从人的角度出发，研究火灾的发生对人的心理、生理及生活方式的改变，从而提出相应预防及保护措施。

每一个传统村落都体现着当地的建筑艺术和村镇空间格局，反映着村落与周边自然环境的和谐关系。而古建筑防火的研究将直接关系到这些文化遗产的延续问题，未来的传统村落防火措施需要从建筑材料、消防设施、组织管理、人员意识等多方面加强，充分利用现代化大数据科学评估技术，建立完善灾害预警体系，让危险防患于未然。