基于“隔”與“通”平衡的中國古建筑空間防火布局優化

摘要：在傳統的空間設計里，“隔”（防火隔離）與“通”（通風排煙）之間存在著顯著的矛盾關系。現以此為切入點，融合火災動力學和建筑學等相關理論，深入剖析古建筑防火智慧所蘊含的科學性。運用數據分析、歷史典型案例梳理以及數值模擬等手段，提出基于傳統經驗的現代優化策略，旨在為古建筑保護提供參考，延續古建筑獨特的歷史文化價值。

關鍵詞：中國古建筑；防火布局；古建筑防火

中圖分類號：TU998.1" " " 文獻標識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2025）01-0135-03

中國古建筑以其獨特的木構體系承載著深厚的歷史文化價值，然而，木構建筑易燃的特性使其面臨嚴峻的火災隱患。傳統的防火布局在長期的實踐中形成了一套依賴“隔”與“通”動態平衡的策略，“隔”通過設置防火隔離設施來阻止火勢蔓延，“通”則利用自然通風和排煙原理來控制火災發展。但在現代的古建筑保護過程中，往往會因片面強調“隔離”，破壞了古建筑原有的空間氛圍和功能，違背了文化遺產保護的原真性原則。因此，深入研究如何平衡文化遺產保護與安全需求，提煉傳統營建智慧，對古建筑的長久保存具有重要意義[1]。

1 火災動力學基礎理論

1.1" 火災發展階段

火災通常分為初起、發展、猛烈和衰減四個階段。在初起階段，火災范圍較小，火勢增長緩慢，主要依靠周圍的可燃物和氧氣進行燃燒。隨著溫度升高，可燃物質不斷分解產生可燃氣體，火災進入發展階段，火勢迅速蔓延，熱釋放速率急劇增加。當火災達到猛烈階段，燃燒最為劇烈，室內溫度極高，熱輻射和對流作用顯著增強。最后，隨著可燃物的逐漸減少，火災進入衰減階段，火勢逐漸減弱直至熄滅。了解火災發展階段，有助于分析古建筑在不同火災階段的反應，為防火布局設計提供依據。

1.2" 熱傳遞方式

在火災中，熱傳遞主要通過熱傳導、熱對流和熱輻射三種方式進行。熱傳導是指熱量通過物體內部的分子振動傳遞，對于古建筑的木構件，熱傳導會使熱量在木材內部傳播，導致木材溫度升高，當達到一定溫度時，木材開始分解和燃燒。熱對流是通過流體（空氣或煙氣）的流動來傳遞熱量，在古建筑空間中，熱對流會使火災產生的熱量和煙氣迅速擴散，影響火勢蔓延和人員疏散。熱輻射則是通過電磁波直接傳遞熱量，在火災中，高溫物體向周圍環境發射熱輻射，當輻射到其他可燃物體時，可能引發新的火源，加速火災蔓延。掌握熱傳遞方式，能更好地理解古建筑火災的蔓延機制，為“隔”與“通”策略的實施提供理論支持。

2 中國古建筑防火布局的傳統智慧

2.1" “隔”的防火策略

馬頭墻作為徽派建筑的典型特征，具有良好的防火功能。其高出屋面的墻體能夠有效阻止火災從相鄰建筑蔓延過來，防火間距一般根據建筑規模和當地消防經驗確定。故宮的護城河不僅是防御設施，也是重要的防火隔離帶，其寬闊的水面能夠阻擋火勢，同時為滅火提供充足的水源。福建土樓的夯土墻，采用夯實的泥土作為建筑材料，具有一定的阻燃性，能夠延緩火勢蔓延。據《營造法式》中“隔火地”規定，在建筑建造時就對防火隔離的相關要求有所體現，這些物理隔離措施在長期的實踐中證明了其有效性。

四合院的庭院布局將建筑空間劃分為多個相對獨立的區域，每個區域之間通過院墻和門進行分隔，當某一區域發生火災時，能夠有效阻止火勢向其他區域蔓延。麗江古城的巷道系統縱橫交錯，形成了天然的防火分隔帶，巷道兩側的建筑外墻起到了阻擋火勢的作用。通過四合院院落分區與火勢蔓延路徑模擬可以看出，合理的空間分隔能夠大大降低火災的影響范圍。

從人類學的獨特視角來看，古建筑中的藻井“厭勝”符號雖然在實際的防火過程中可能并不具備直接的物理防火作用，但它卻在人們的心理層面上產生了一種對火災的威懾和防范意識。這種文化象征元素在一定程度上潛移默化地影響著人們的行為習慣和對建筑防火的重視程度，是中國古建筑防火文化中獨具特色的重要體現，承載著古人對建筑安全的美好期許和精神寄托。

2.2" “通”的排煙與控火功能

古建筑的檐口高度與庭院高寬比對煙氣排放有著重要影響。較高的檐口和合適的庭院高寬比能夠形成良好的通風條件，使火災產生的煙氣迅速排出室外，降低室內煙霧濃度，有利于人員疏散和滅火救援[2]。

坡屋頂與天井形成的煙囪效應在古建筑防火中發揮著重要作用。以山西晉祠圣母殿為例，實測氣流數據表明，在火災發生時，熱空氣在天井和坡屋頂的引導下迅速上升，形成強大的氣流，將室內的煙氣排出。這種自然的熱壓驅動方式無需額外的能源消耗，是古建筑利用自然原理實現防火的智慧體現。

檐下儲水缸和暗渠系統相互協同，在古建筑防火中起著被動滅火的作用。儲水缸儲存的水可以在火災初期用于滅火，暗渠系統則能夠及時排除滅火后的積水，防止積水對建筑結構造成損害。這種簡單而有效的被動滅火方式，是中國古建筑防火布局的重要組成部分[3]。

3 明清時期建筑布局在防火隔離和通風排煙上的案例分析

3.1" 北京故宮——皇家宮殿的防火通風智慧

3.1.1" “隔”——防火隔離布局

在防火隔離方面，故宮構建了多層次的防御體系。故宮宮墻高大厚實，作為最外層防線，以高耐火性的磚石材料筑成，高度和厚度使其具備強大的隔火能力。

防火巷與宮殿間距的設置同樣關鍵。東西六宮之間的防火巷，寬度適中，既便于日常通行，又能在火災發生時成為阻斷火勢的通道，防止不同宮殿區域間的火災串聯。宮殿之間的間距經過嚴謹規劃，遵循嚴格的建筑規制，避免了因建筑過密引發的火災快速擴散。

3.1.2" “通”——通風排煙設計

通風排煙依賴巧妙的布局與設計。故宮建筑中的天井利用熱壓原理，在火災時成為天然的排煙通道。乾清宮的天井，其高度和開口面積與建筑體量相匹配，熱氣和煙霧能迅速上升排出。

宮殿通風口的位置經過精心考量，與天井協同工作，形成科學的通風路徑。如太和殿，其門窗的大小和朝向設置，使得其在正常情況下能保持良好的室內通風，火災時也能加速煙霧的排出。同時，太和殿高大的內部空間為熱氣和煙霧的聚集提供了空間，可以延緩火勢蔓延，為消防救援爭取更多時間。

3.1.3" 案例總結與防火通風意義

故宮的“隔”與“通”布局，為現代大型建筑群提供了寶貴的經驗。在現代建筑規劃中，可借鑒其分區隔離理念，合理設置防火分區和通道；參考通風排煙設計，優化建筑空間布局和通風系統，從而保障人員安全與建筑安全。

3.2" 徽州古村落——民間聚落的防火通風實踐

3.2.1" “隔”——防火隔離布局

在防火隔離方面，徽州古村落構建了天然與人工相結合的雙重防線。馬頭墻作為人工構筑的防火屏障，以錯落有致的形態聳立于屋頂之上。其采用磚石等耐火材料，憑借高出屋面的設計，當一側房屋起火時，能有效阻擋火勢橫向蔓延至相鄰建筑，避免“火燒連營”的局面，守護村落整體安全。

而環繞古村落的水系，像宏村的月沼和南湖，是天然的防火隔離帶。大面積的水域不僅將村落自然分隔成不同區域，降低火災連片發生的可能性，還能在火災發生時及時提供充足的消防用水，通過人力或簡易消防工具取水滅火，快速控制火勢。

3.2.2" “通”——通風排煙設計

古村落的通風排煙系統巧妙地利用了自然空間。天井是室內通風排煙的關鍵節點，依據熱壓原理，室內熱空氣上升，通過天井排出室外，新鮮空氣從門窗等低處流入，形成自然通風循環。火災發生時，高溫煙霧迅速向天井聚集排出，延緩火勢在室內的擴散。

窄巷則如同通風的脈絡，引導氣流在村落間穿梭。狹窄的巷道與天井相互連通，在復雜的村落布局中形成穩定的通風路徑，增強了空氣流通效率，助力煙霧快速排出。民居內部，廚房爐灶上方精心設計的煙道，依據室內空間布局規劃走向，精準地將烹飪產生的煙霧以及火災時的煙氣導出室外，保障室內空氣清新與安全。

3.2.3" 案例總結與防火通風意義

徽州古村落的“隔”與“通”設計，是傳統建筑智慧的結晶。對現代鄉村建筑規劃而言，可借鑒其利用自然與人工結合實現防火隔離的思路，以及通過巧妙空間布局達成通風排煙的方法，在傳承地域文化的同時，打造安全、宜居的鄉村居住環境，為傳統民居的現代化轉型提供方向。

4 明清《工部工程做法則例》中防火條款的文本分析

明清時期的《工部工程做法則例》是一部關于建筑工程規范的重要典籍，其中包含了許多與防火相關的條款。在建筑材料的選擇上，對木材的防火處理有明確規定，要求使用經過防火浸泡或涂刷防火涂料的木材，以提高其耐火性能。在建筑結構方面，規定了墻體的厚度和砌筑方式，以增強墻體的防火能力。對于建筑間距，也有相應的要求，確保不同建筑之間保持一定的防火間距，防止火災蔓延。這些條款反映了當時對建筑防火的重視，也為研究古建筑防火布局提供了重要的歷史資料。通過對這些條款的深入分析，可以更好地理解古建筑防火的理念和方法，為現代的古建筑防火保護提供參考。

5 現代優化策略

5.1" 原則

5.1.1" 最小干預

在古建筑防火布局優化過程中，應遵循最小干預原則，最大程度降低對古建筑原有結構和風貌的破壞。采用現代技術和材料時，要考量其與古建筑的歷史文化的協調性，不影響古建筑的原真性，實現有機融合。

5.1.2" 性能化設計

基于古建筑的獨特性與火災風險的差異性，結合全面且科學的火災風險評估結果，開展性能化設計。制定合理的防火目標和性能指標，通過優化空間布局、改進防火設施等措施，實現防火性能的提升。

5.1.3" 傳統技藝傳承

注重傳承傳統建筑技藝，將現代技術與傳統技藝相結合。例如，在修復古建筑時，采用傳統的榫卯結構和防火處理方法，同時結合現代的防火材料和技術，提高古建筑的防火能力。

5.2" 技術路徑

5.2.1" 空間布局優化

基于FDS模擬，對庭院進深-面寬比例進行修正，提出1：1.2的推薦值。合理的庭院比例能夠優化通風和防火分隔效果，提高古建筑的防火性能。在優化過程中，要充分考慮古建筑的功能需求和空間特色，確保不破壞原有的空間秩序。

5.2.2" 材料升級

在傳統夯土中摻入納米SiO2，實驗數據表明，其耐火極限從1h延長至2.5h。通過材料升級，既能保留傳統建筑材料的特色，又能提高其防火性能。同時，要對新材料的耐久性、兼容性等進行充分研究，確保其在古建筑中的長期使用效果。

5.2.3" 智能系統融合

將無線煙感器與傳統槅扇相結合，實現對古建筑火災的實時監測。智能系統的融合能夠提高古建筑防火的智能化水平，及時發現火災隱患，為滅火救援爭取時間。

6 結束語

傳統“隔-通”平衡體系在古建筑防火布局中契合現代性能化防火原理，借由物理隔離、空間分隔和文化象征等“隔”策略，以及自然通風、熱壓驅動和被動滅火等“通”功能，有效降低了古建筑的火災風險；而現代優化策略則需兼顧空間參數優化、材料創新以及技術交融的整合。秉持最小干預、基于性能設計以及傳統技藝傳承等原則，經過全面分析，在確保古建筑防火安全的前提下，實現經濟效益與社會效益的最大化。

參考文獻

[1]張齊翔.智慧消防技術在古建筑防火設計中的應用與發展前景研究[J].工程建設與設計，2024（11）：57-59.

[2]周航.古建筑火災時期火焰蔓延與煙氣流動規律模擬研究[D].北京：首都經濟貿易大學，2021.

[3]李麗.古代消防智慧對文物古建筑保護的啟示探析[J].消防科學與技術，2024，43（10）：1345-1348.