摘要:古建筑因其獨特的歷史、文化價值,在防火保護方面面臨著特殊的挑戰,現行的防火規范無法完全適用于該類建筑,此時以性能為基礎的防火安全設計便成為解決這一問題的有效方法。結合相關理念,以晉江紫峰里古厝群修建工程為研究對象,進行性能化防火設計,解決了現行規范框架下無法解決的消防設計問題。
關鍵詞:古建筑;性能化;防火設計;防火規范
古建筑,承載著獨特的文化遺產與歷史記憶,其內蘊含的文化基因具有不可替代性,是解碼古代社會風貌、藝術審美、科技進步乃至政治經濟生活的珍貴鑰匙。然而,在古建筑的保護與傳承之路上,防火安全成為亟待解決的關鍵難題之一。古建筑多為木質結構,年代久遠,材料易損,加之建筑群落緊密相連,缺乏必要的防火分隔,一旦遭遇火災,其脆弱性便暴露無遺,后果往往是毀滅性的。因此,確保古建筑免受火災威脅,成為保護工作中不可或缺的重要環節。
1 紫峰里古厝群歷史價值
紫峰里古厝群位于晉江市陳埭鎮涵口村,由當地鄉賢和海外華僑在明清至民國時期相繼建造,在漫長的歷史長河中形成了當地獨具特色的歷史風貌,成為陳埭鎮歷史文化的重要載體。
該古厝群的結構、建筑材料、平面布局上都保留著泉州傳統建筑的特點。建筑結構主要采用傳統的穿斗梁架,建筑材料以磚木為主,平面形制是泉州典型的官式大厝格局,對稱布局,中間主厝,左右護厝。建筑整體展現了我國傳統民居建筑獨有的韻味,具有很高的建筑藝術價值和科學研究價值[1]。目前,部分樓棟已完成歷史建筑掛牌保護。
2 紫峰里古厝群主要消防安全隱患
2.1" 建筑耐火等級低
泉州市內部分古建筑的耐火性能較低,僅達到《建筑防火設計規范》所規定的三級或四級標準[2],紫峰里古厝群亦是如此,其建筑以木質結構為核心,輔以石材和紅磚等材料構建而成,整體上的耐火等級偏低,火災發生風險高。
2.2" 建筑防火間距不足
依據現行的《建筑防火設計規范》,相鄰兩座四級耐火等級的單、多層民用建筑之間的防火間距不應小于12m,本工程各樓棟間距多在3~4m范圍內,距離最近者只有0.8m,無法滿足現行規范的要求。
2.3" 疏散問題
本工程是古建筑活化利用工程,改造后的經營業態可能為商業零售、餐飲、休閑、展覽等類型,人員流動性較大,涉及重要的安全疏散問題。
古厝群中的多數建筑僅配備了一部疏散樓梯,且部分建筑的疏散樓梯為敞開式設計,即便為封閉樓梯間也未采用防火門或防火構件進行分隔。此外,樓梯的材質大多為木質,且寬度不足1.1m。建筑首層部分疏散出口凈寬度小于0.8m,疏散門設有門檻,且均朝內開啟,這導致疏散距離過長的問題。因此,本工程建筑樓梯材質、樓梯間數量和形式、疏散距離和寬度、疏散門形式均存在不滿足現行規范的要求,這也是泉州古建筑普遍面臨的消防安全問題。
3 紫峰里古厝群性能化防火設計概述
性能化防火設計是以明確安全目標為核心,依據建筑的空間布局、功能需求等條件,靈活選擇并整合各種防火措施,以形成綜合的防火設計方案。在設計過程中,需全面統籌各防火子系統,如排煙系統、滅火系統、疏散系統等,確保其能夠協同作用,而非簡單疊加。此外,通過預測火災特性,以驗證設計方案是否達到安全目標。
3.1" 確定消防安全總體目標
在基本確定建筑的使用功能后,針對以上主要消防安全問題,明確了消防安全總體目標,具體包括:①確保使用者的生命安全得到全面保障。②保障建筑結構具備足夠的防火安全性,以有效控制火勢蔓延,減少財產損失,并降低火災給商業運營帶來的不便。
3.2" 確定消防原則與基本對策
3.2.1" 保證人員安全的基本對策
本工程因建筑歷史保護需要,可將疏散出口之間的最近邊緣水平距離小于5.0m的出口視為一個安全出口,其凈寬可疊加計算以滿足現行規范要求,兩疏散出口間不得有任何障礙物。對于疏散門無法外開的,應在經營期間保持常開。樓梯間設置不滿足現行規范要求的,應限制二層的使用人數,且不得設置旅館、民宿等提供住宿的服務類場所。
原則上,若場所的安全出口或疏散樓梯的凈寬小于0.8m,不應作為對外經營用房使用,然而,本工程單個建筑存在多扇外門,部分建筑甚至擁有10余扇,見圖1,且這些外門自建成以來一直作為疏散口使用,強行改造將破壞其歷史價值。基于人員疏散模擬的結果,本項目設有4個以上不同方向出口的建筑視為能夠滿足正常疏散要求。
設置緊急救援逃生裝置,如與相鄰建筑連通的屋面連廊、外掛樓梯、豎向爬梯及緩降繩索等,并在相應房間內配置防毒面罩。
全面部署集中式報警系統、消防應急廣播系統、安全疏散指示系統和應急照明系統,及時通知建筑內的人員進行疏散。
全面設置自動噴淋系統、滅火器等消防設備設施,在建筑內部設置消防軟管卷盤或輕便消防水龍,并增加室外消火栓的數量,選擇合理位置設置微型消防站,以提高撲滅初期火災的能力。
3.2.2" 控制火災蔓延基本對策
合理劃分防火控制分區。按照總建筑面積不大于2500m2的原則,將改造區內建筑劃分為7個防火控制分區(組),見圖2。各分區組之間的防火間距不得小于12m,組內建筑之間的防火間距不宜小于4m。兩側建筑相鄰外墻的門、窗、洞口之間最近邊緣的水平距離不應小于2m,否則要采取設置防火墻、甲級防火門窗等防火分隔措施,并在相應的門窗洞口位置增設噴淋頭等防火措施。
限制固定設施和內飾材料。建筑墻體、梁、柱、樓板、疏散樓梯和屋頂承重構件等燃燒性能難以滿足規范要求的,應通過涂刷防火漆等措施使其燃燒性能不低于B1級。
此外,本工程在廚房用火及電氣防火方面也做了相應要求,例如,改造為博物館(陳列館)、辦公場所等功能區域時,不應在建筑內設置使用明火的廚房。熱加工區域應設置在專用房間內,且與其他區域采取防火分隔措施。若上部樓板或其支撐結構為木構件,應采用耐火極限不低于0.5h的不燃材料進行保護。同時,配電設備需滿足相應的防護等級要求,電線電纜等電氣材料應滿足B1級燃燒性能標準。
4 紫峰里古厝群消防安全性評估
性能化防火設計必須結合評估驗證來確定方案是否達成既定的消防安全目標。發生火災時最重要的目標是保障使用者的生命安全。整個建筑及其消防系統需協同運作,為建筑內所有人員提供充足的時間撤離至安全區域,并確保在疏散過程中,不會遭受火災的任何傷害。
保證安全疏散的判定準則為:RSET(考慮一定的TS安全裕度)<ASET,即建筑內人員撤離至安全區域所需的時間(RSET)小于火勢發展到超出人體耐受極限的時間(ASET)。
以上為本工程性能化防火設計主要步驟,也提出了一些日常管理的建議,設計方案邀請了古建筑及消防相關專業人員進行了評審并順利通過。
5 結束語
性能化防火設計為設計人員提供了一種更加高效靈活的選擇,彌補了傳統規范的不足,可為古建筑提供一套較為完善的防火安全保障方案。我國目前對于消防性能化設計的相關管理辦法和規范日漸成熟,該設計方法在推進消防設計及消防設備創新方面承擔了越來越重要的角色,也是防火設計的發展趨勢。
參考文獻
[1]李娜.歷史建筑性能化防火設計分析[J].天津建設科技,2023,33(1):70-74.
[2]李澤裕.泉州市歷史建筑防火安全策略初探[J].福建建材,2022(2):107-109.
[3]秦閏琦.基于FDS仿真模擬的密集型歷史聚落性能化防火研究[D].南京:東南大學,2021.