古建筑消防安全保护技术
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

第一节 古民居建筑

一、古民居概论

住宅是历史上最早出现的建筑类型,也是最基本最大量建造的建筑类型。中国是一个地域广大的多民族国家,人们生活在千差万别的自然环境与历史文化环境之中,于是,为了适应千差万别的自然条件、社会状况和民俗文化及历史传统,祖先们根据不同时代的地域气候条件和生活方式创造了丰富多彩、形式各异的民居建筑,并一代又一代地结合社会稳定性和生产实用性在漫长的岁月中演绎出不同建筑风格和结构特征的住宅。

中国民间居住的房屋,简称民居,实际上就是村民们居住的房子。民居建筑主要包括木构架庭院式、四水归堂式、一颗印式、大土楼、窑洞式、干栏式建筑等。

若将中国民居进行详细的分类,还可根据不同的方式分为六种:第一种是根据它的样式分类;第二种是根据材料分类,有草顶房、泥土顶房、灰土顶房、砖顶房、瓦顶房、竹子顶房等;第三种是根据构造方法分类,有木结构、砖构造、土造房屋、砖木混合式房、砖石混合式房等;第四种是根据它的类型分类,有吊脚式、井干式、干阑式、穹隆式、环形土楼式、窑洞式、天幕式、绑扎式、干打垒、土坯砌筑式、穴居式,另外有合院式(三合院式、四合院式)、连排组合式等;第五种是根据民族分类,有满族民居、回族民居、维吾尔民居、白族民居、黎族民居、侗族民居、基诺族民居、蒙古族民居、崩龙族民居、藏族民居等;第六种是根据地域情况分类,有江南民居、海南民居、广东民居、湖南民居、川西民居、甘南民居、上海民居、吉林民居、北大荒民居、西部碱土平房等。

我国的民居建筑是中国古代建筑的基础,它的内容最为丰富。它蕴含着千千万万的设计手法、设计思想、构造方法、装修方式、建筑艺术特色以和建筑方面的基本知识和建筑理论上的内容。在我国,四合院是最知名的古民居建筑,如山西的王家大院、乔家大院、北京的四合院等。这些院落,从外面看,威严高大,整齐端庄;进院里看,富丽堂皇,井然有序,显示了我国封建大家庭的居住格调(如图2.1所示)。通常,整个院落布局严谨,建筑考究,规范而有变化,不但有整体美感,而且在局部建筑上各有特色。

图2.1 我国的古民居建筑

我国民居建筑同时也是传统建筑中的一种类型,在传统建筑中,一般的民居尤其是乡土民居,远不如庙宇和宗祠规模宏大、装饰华丽、工艺精湛。但是民居的分布最为广泛,它们遍布各地,凡有人烟处便有住宅,数量也是最多,形式也是最为丰富。正是因为民居建筑分布于全国各地,同时由于各民族的历史传统、生活习俗、审美爱好以及各地的自然条件、地理环境的不同,我国各地民居在平面布局、结构方式、造型装饰、建筑艺术和建造风格等方面存在着较大的差异,对民居的研究也远比宗祠或庙宇复杂、困难。

古民居建筑还有一个突出的特点就是其独特的建筑艺术。中国古民居建筑艺术,除重视中国传统的审美习惯外,还体现了尊卑之礼、长幼有序、男女有别、内外有分、等级、防御等旧社会宗法伦理之规。

把中国民居的建筑艺术发挥到极致的则是雕刻和绘画技术。在古典民居中,大到整体建筑构件小到细微的棱角,各种造型精巧、匠心独具的雕梁画栋,完全显示了我国古代劳动人民高超的建筑艺术水平,也充分体现出我国古民居建筑淳朴自然的民族和地方特色,具有极高的观赏价值和游览价值。

房屋自建成并投入使用后都有其生命周期。古民居建筑也随人们生活方式的变化、人口的变动、自然环境的侵蚀以及这些年城市的更新和经济的发展被不断地修缮、拆除甚至毁坏。所以遗存至今的古民居建筑大部分为清代民居,还有为数不多的明代民居。

二、古民居的建筑特征

民居建筑与宫殿、寺庙等官式建筑相比,受当时的程式化做法束缚较少,不同地域环境的人们可以根据其自然条件、经济水平、材料来源及民俗风情和传统习惯按照自己的需求建造。因此,民居能充分反映出建筑功能的实用性、布局的灵活性、设计的多变性、构造的合理性、材料的经济性以及外观造型的民族审美性。因而,民居也最能反映民族的文化特征和本地的地方特色。单就建筑文化的特征来说,古民居主要反映在以下方面。

1.建筑布局和平面的组合

古民居建筑的平面组合和建筑布局方式主要源于社会制度、家庭组织、风俗习惯、历史、群体心理、经济水平和生产生活方式,其中也有自然条件和民族传统思想的影响。如汉族民居,无论是多进院落式集居的大型宅第,还是三合院、四合院的小型住宅,建筑物基本都是按照前堂后寝、中轴对称、正厅耳房、主次分明、院落相套的模式进行布局的。这种规整严谨,外部高墙围闭,内部层层院落的布局和组合方式,完全遵照封建礼制的一套要求。尽管如此,也因经济条件和社会地位的不同,合院式民居也有许多或显著或细微的不同和变化。

若从社会文化的角度看,民居对于生活在不同地域环境和社会历史中的居民的意义截然不同。如皖南民居和闽东民居中的土楼、围屋之类的大型集团性住宅,前者是徽商保护财富的堡垒和禁锢妇女的监狱,后者则是参加生产劳动的有独立人格的妇女的家。

2.外观造型和装修构造

中国古建筑装饰是一门璀璨的装饰艺术,是中国传统建筑文化艺术和技术相结合的产物,有着悠久的历史和丰富的文化内涵。古民居在建筑结构和外观造型的处理上主要源于当地的地质环境、材料来源、结构和构造方式、民族传统、生活习俗和审美观念。如江南民居的马头墙、广州民居的镬耳墙、西藏藏族民居的碉房、云南西双版纳的傣族竹楼等,都是就地取材,按照传统民俗建造的。

古民居的建筑装饰装修和细部构造,内容非常广泛,形式也极为多样,特别表现在材料的质地、色彩、花纹、样式、图案等的选择和运用方面,充分展现了各民族的习俗、爱好、愿望、民族信仰和对色彩的审美观念以及对美好生活的追求。

如各族人民常把自己的心愿、信仰和审美观念及最喜爱的东西,用现实或象征的手法反映到民居的装饰、花纹色彩和样式等构件中去。最常见的有“梅兰竹菊”“松鹤延年”“双龙戏珠”“鸳鸯贵子”“麻姑献寿鱼跃龙门”“海屋添筹”“麒麟送子”“六合同春”等有寓意的图案(如图2.2所示)。这些图案巧妙地运用人物、走兽、花鸟、日月星辰、风雨雷电、文字等,并通过借喻、比拟、双关、谐音、象征等手法,创造出图形与吉祥寓意完美结合的艺术形式。因此,各地的古民居建筑呈现出丰富多彩的民居特色。

图2.2 我国古民居建筑中的装饰图案

三、古民居建筑的结构和构造

我国是一个以农业作为生产基础的国家,历代典籍都详细罗列了各种木材的用途和官方的植林方案,“储上木以待良工”。在世界其他民族纷纷由木材过渡到木石并举,甚至完全改变砖石结构时,唯独中国人由始至终一直钟情于木材的应用(一幢建筑物,木材往往占建筑材料的70%或更高的比例)。几千年下来,木建筑已变成中国建筑的同义词,并且广泛地影响着邻近的国家。因此,我国遗留和保存下来的古民居大部分是木结构或木构架砖石混合建筑。

古民居建筑传统的结构体系主要有木构架结构和砖石混合结构体系。传统的中国木结构建筑就是利用梁柱作骨架,木框架建筑的墙壁只起围护功能,考究的做法还常常为设有影壁或隔断,使建筑物的内部与外部空间互相渗透。通常大家所说的“墙倒屋不塌”实际上就是来形容中国的木建筑的,这种结构中支撑起屋顶的实际上根本不是墙,而是由柱网和梁枋所组成的框架。建筑物的全部质量由木构架承担,其中任何一种木构件发生损坏都会不同程度地影响到木结构的承载能力,而屋身的墙壁不承担除了自身荷载以外的质量,都是轻巧的而且可以根据功能需要随意拆装,墙倒了自然“屋不塌”。以砖石墙体承重为主的房屋,最沉重的是墙壁本身而不是屋顶,墙壁承受上部传来的荷载。因此,在以墙体为承重构件的砖石混合结构的民居中,其墙体构件不能随意更换或拆除,也不能随意开设门窗洞口。

在祖国广阔的领域上生活着56个民族,每一个民族都有其不同的风俗习惯和宗教信仰,加之不同地域环境和气候条件下各种品种的木材材质各异,从而在对木材的加工处理上各个民族形成了其独特的工艺技术和构造措施。因此,我国的古民居建筑有各种不同的建筑体型和结构形式。就民居建筑的结构方式而言,其中最为常见和应用最为普遍的结构类型有:穿斗式构架、抬梁式构架,其次还有井干式、栏杆式、平顶式等非主流的结构形式。详细内容将在后面的相关章节做重点论述。

四、古民居建筑的火灾特点

1.防火设计不合理

由于历史原因和某些特殊要求,以当前的人流密度、建筑容积率以及道路规划等作为评价标准,那么许多古建筑物在建筑防火设计、总平面布局和安全疏散上存在明显的不足,建筑物之间缺少有效、必要的防火分隔;灭火救援和消防设备设施的配置上存在着严重的缺陷。消防车道的宽度、救援场地的设置以及人员疏散宽度难以满足当前消防扑救、人员疏散的需要。

调研中可以看到,民居建筑成片布置是古建筑中住宅建筑非常普遍的布置形式,特别是合院式(如三合院、四合院等)住宅,通常都是成组、成群、对称布局。建筑密度大,建筑物之间前后左右房屋毗连、层层叠叠,有的虽然不毗连但相互之间只有一些窄小的洞门和几条小径相连通。有些建筑物是由高低不同的台阶路连通的,建筑物之间没有现行规范规定的防火间距,建筑物周围基本没有可供消防车通行的车道,一旦失火,消防人员和设施很难靠近。

以具有代表性的古民居村落之一的珠海市东南部的吉大村为例。据记载村落始建于明初,距今约有600多年的历史。吉大村现占地11.0hm2,建筑密度高达70%,一些房屋间距不到2m,宅基地、集体用地管理建设混乱,违法占地和违章建筑屡禁不止。现有道路等级低,一些道路宽度不到0.5m,村内主干道、内街小巷狭窄弯曲,一些地方电动车通行都很困难,消防车根本无法进入。该村落的房子大多选用木材,且大多主梁材料为黄松、红松等为油性树种材,容易点燃,火灾隐患极大。这些情况在客观上为火灾的发生、发展和蔓延创造了良好的条件,若某一处意外着火,火势将很容易蔓延扩大而引起成片建筑燃烧的火灾事故。

2.火灾荷载大

火灾荷载,是指在一定范围内可燃材料完全燃烧时所产生的总热量与该空间的特征参考面积之比,即单位面积上可燃材料的发热量。建筑物内的可燃物主要由建筑物自身的结构和围护材料、内含物及其他荷载组成,即固定可燃物(梁、柱、墙壁、顶棚、楼板以及门窗等基本构件和装修材料)和容载可燃物(如房间内容纳的家具、衣物、电器等;图书馆内的书籍、商场中的商品、仓库内的货物等可燃物品)。不同数量和种类的可燃物在燃烧时的发热量和释热速率是不同的,因而单位空间里不同燃烧特性和释热速率的可燃物对火灾的发展和蔓延具有不同程度的影响。因此,火灾燃烧学中在计算火灾荷载时,将不同燃烧特性的可燃物按照发热量相等的原则换算为木材的质量,即等效可燃物量。因此,火灾荷载即单位面积上的等效可燃物量。

从火灾学的角度分析,现代建筑要求的火灾负荷量为平均每平方米的木材用量不宜大于0.03m3,亦即现代建筑中每平方米使用的木材不超过20kg。在古建筑物中,每平方米的木材用量大约为1m3(包括将其他可燃物折算成的当量木材的用量),以每立方米木材重630kg计算,古建筑的火灾荷载要比现代建筑高出30多倍。木材占建筑材料的比例越大,可燃物的释热率越大,火灾蔓延和发展的速度就越快,火灾所造成的损失就会越严重。火灾荷载和火灾蔓延程度之间存在近似正比的关系,火灾荷载密度的大小对火势的发展起着决定性的作用。

量化火灾荷载对古建筑火灾的发展和蔓延的影响程度,需要根据既定古建筑的使用性质、建筑类型或结构体系等具体条件,通过确定材料的燃烧热值、火灾中的释热速率、火灾荷载密度等综合因素来进行统计、分析和评估。

从我国现存比较完整的古民居,如常家大院、乔家大院、王家大院等具有代表性的民居建筑以及资料记载的其他省、市、自治区的古民居可以看出,我国现存古民居建筑的主体结构大多数是木结构或砖木混合结构,柱、枋、斗拱、梁、桁、椽等主要承重构件及结构构件由木材构成,有些建筑物还有木吊顶。由于建造年代久远,这些建筑的木质主体结构及装修材料、木质家具等干燥、疏松,加之木结构建筑本身的耐火等级低,火灾荷载大,那么发生意外或雷击火灾的危险性就大。因此,木梁、木柱成为古民居建筑中最具危险性的构件或部位,一方面容易燃烧引发火灾,又因其耐火等级低,在火灾高温作用下很容易达到耐火极限而断裂、垮塌,给人员的安全疏散和消防扑救的实施造成很大的困难,甚至因结构垮塌而造成人员的伤亡。

由于城市的更新和城镇化建设的不断推进,我国现存的古民居建筑大多数处于郊区或偏远农村,受生活习惯、经济条件等的影响以及地理位置的限制,以及长期以来已形成的思想观念,人们的消防意识非常淡薄,对作为文物的古建筑的防火保护和合理利用漠不关心。火灾隐患多,用火、用电的随意性和不规范性使这些古民居存在很大的火灾风险。再加上缺乏应有的消防设施和灭火设备,没有充足的自然水源和消防车通道,距离公安消防部门又比较远。因此,这些建筑物若有一处着火,势必会酿成大的火灾灾害。

如1981年9月20日发生在江苏省扬州市“卢宅”的火灾是古民居建筑火灾中最为典型的案例。“卢宅”是清代大盐商卢绍绪所建,主要建筑是七进楼厅,每进面阔7间,进深3~5间不等。这座住宅规模宏大、屋宇高敞、装饰精致、选材讲究,是晚清盐商所建豪华住宅的代表,在全国也属罕见。新中国成立后,扬州市商业部门在“卢宅”内办了五一食品厂。出事前一天,工厂内炒了一大批面粉,由于工人未等热面粉冷却就直接倒入竹篾匾内,因为面粉的热量积聚引起了面粉的自燃,自燃的面粉进而又引燃了竹篾匾的燃烧,从而引起了火灾的蔓延。整个“卢宅”被烧毁,损失惨重。

很显然,确定火灾荷载密度设计值的精确度对于防火设计有着非常重要的意义。在一座建筑物起火后,建筑内的荷载越大,发生火灾的危险性也就越大,相应需要采取的防火措施也应越严。古建筑消防改造和整改工程中,应根据不同使用功能古建筑内的可燃物品的数量、种类和可燃性采取相应的防火措施或配置相应火灾的消防设备和灭火设施。