古建筑火灾风险评估研究

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摘要:分析了国内外古建筑火灾风险评估研究动态。以故宫古建筑群为例，经过调查研究，针对故宫消防安全管理现状，提出建立“故宫古斯塔夫火灾风险评估体系”的设想，并初步建立起“故宫古斯塔夫火灾风险评估”框架体系。

关键词:古建筑群;火灾风险;研究方法

目前，火灾风险分析方法有很多，基本上可分为定性分析法、半定量分析法和定量分析法。对于定量分析应当以基于数据统计方法的事故概率计算和基于火灾动力学的火灾后果计算为基础。一般情况下，国内外火灾风险评估仍以定性分析和半定量分析为主。适用于火灾风险评估的半定量分析方法主要有:美国国家标准局火灾研究中心和公共健康事务局合作开发的NFPA101M火灾安全评估系统，瑞士的SIA8l法、瑞典的火灾风险指数法、古斯塔夫法等。古斯塔夫法把建筑物的火灾危险性分为对建筑物本身的破坏及对建筑物内部人员和财产损失两方面，两者的共同损害程度决定了建筑物的综合危险度。本文以故宫古建筑群作为待评估建筑，基于故宫消防安全管理现状，提出建立“故宫古斯塔夫火灾风险评估体系”的设想。

1国内外古建筑火灾风险评估研究动态

1.1国外研究动态。1.1.1相关规范。目前，世界各个国家都对古文化遗产保护越来越重视，尤其是对古建筑的保护，使其免于火灾是各国文化遗产保护工作中不可分割的一部分。(1)在欧洲，国际建筑研究与文献委员会已经确定了七项高度优先的计划，其中之一的指导性文件就是关于古建筑消防安全工程的方法。在希腊的萨洛尼卡举办了有关于“古建筑消防的国际会议”;英国爱丁堡举行了“古建筑的防火会议”;波兰华沙举行了“第三届古建筑消防的国际研讨会”。瑞典在近一百年间里几乎每年都有一座教堂被烧毁。MagnusDavidson通过对大量教堂火灾中灭火系统发挥的效能，总结出了木结构教堂灭火系统装配的经验和教训［1］。在火灾安全评估方面，AlexanderCopping参与开发了一套火灾安全评估程序，此套程序专门用于英国的教堂管理者对自己的财产进行火灾安全评估，从而作为获得基金支持的凭证［2］。对于公共场所内的消防设施管理，多赛特消防局建议将教堂内的所有消防器具全部移走，为的是让人们能够迅速撤离火场，而不是去冒险扑救火灾［3］。(2)美国研究人员则对2007版的NFPA914古建筑消防规范进行重新修订，新版中提供了关于古建筑的消防安全的新的办法［4］。1.1.2研究内容。国外在古建筑防火研究有以下几方面:①主要侧重于材料阻燃技术、消防设备、报警、人员安全疏散等;②随着计算机技术的发展，应用计算机数值分析方法，建立古建筑火灾模型，针对古建筑物在火灾过程的各个方面;③古建筑物内外部消防设施的设置与联动动作;④火灾情况下人员的反应和行为等进行动态模拟，通过计算可以得出古建筑物火场的温度变化、压力上升情况、火灾气体浓度等参数，估算出火灾的发生、发展对人员和财产的危害程度，从而对古建筑物安全做出风险评估，这种研究方式已成为对古建筑防火保护的趋势［5］。1.2国内研究动态。1.2.1相关法规。从1985年11月《保护世界文化与自然遗产公约》起，目前中国已签署了保护世界遗产的全部公约，这其中包括:“中国文物古迹保护准则研讨会”;“《古建筑消防管理规则》协调会”;2004年的“全国古建筑消防安全研讨会”。随着几次会议的顺利召开，标志着国内对古建筑安全保护问题的重视程度日益提高，从此中国古建筑的安全保护工作也开始了新局面。1.2.2研究内容。(1)北京市消防局及消防研究所联合设计了鼓楼内部的自动报警灭火系统，使得鼓楼成为第一个安装自动化报警以及消防设施的大型古建筑。(2)王原华通过现场调查，对天津蓟县独乐寺防火改造技术进行了探讨，提出了具体的防火改造方案，使得独乐寺防火技术有了很大提高［6］。张译江、覃文清等人结合我国木结构和木石结构古建筑的结构特点及发生火灾的原因，提出了防火保护策略的评价方法［7］。由于我国古建筑多为木质结构，火灾隐患众多，国内学者从古建筑的结构、布局出发，全面分析了古建筑火灾的危险因素和起火原因，并提出了很多具体解决措施，建立了古建筑火灾风险评估方法基本框架，一些学者则用计算机模拟方法，构建古建筑火灾数学模型，对典型火灾场景开展了火灾过程计算机模拟研究，在古建筑材料防火方面，也有相关方向的研究，即针对古建筑木质构件特点，研究制备了透明阻燃图层，发展了木制构件三防一体化技术。

2故宫古建筑群火灾风险及评估意义

2.1火灾风险。位于北京市中心的故宫古建筑群，旧称紫禁城。建成于明代永乐十八年(1420年)，距今有400多年的历史，是世界上最大的宫殿建筑群之一。(1)由于故宫建筑的木质结构给其带来较大的消防安全隐患，加之故宫博物院内文物珍藏量大，因此火灾成了威胁故宫安全的最大威胁。客观评估故宫的消防安全现状，科学分析其火灾危险性和火灾危害度并提出改进方法与措施，是目前急需解决的问题。(2)由于地理环境的影响，我国北方地区常年干燥少雨雪，大多数古建筑年久失修存在火灾隐患，故宫古建筑的消防工作形势不容乐观。据史料记载，故宫在历史上共发生近百起火灾，造成的损失更是无法用金钱来衡量。目前，故宫的防火问题越来越受到社会各界关注。对故宫的火灾特点和防火对策进行研究，采取必要消防安全措施，已成为一项紧迫而又重要的任务。(3)古建筑物的火灾其本身具有一定的偶然性，其火灾的发生、发展不仅与社会和经济的发展、国民素质等因素有关外，还有其自身的客观规律，在不同的历史经济发展阶段呈现出不同的特点。因此，通过大力提高科技水平、管理规则、教育宣传的手段等因素来提高古建筑的综合抵御火灾能力，最大程度避免或减轻古建筑火灾损失是可行的。2.2评估意义。对故宫古建筑群进行火灾风险评估有以下意义:①提升故宫古建筑的综合抵御火灾能力。不仅要防止火灾的发生、发展以及减少火灾造成的不良影响，还包括对古建筑群的火灾检测、防护、救援、人员疏散等或方面工作;②故宫古建筑的防火能力，是对一个城市的科技水平、经济能力和政府的综合管理能力的体现。目前，针对古建筑群的火灾风险因素分析主要依靠主观判断，缺乏有力的理论支撑，对古建筑群的防火能力分析不足，选择适用于古建筑群消防安全风险评价方法，选择合理的评价要素，建立科学的故宫古建筑安全评价体系，这对于进一步制定古建筑群火灾防范及应急管理措施具有重大的理论指导意义。由于古建筑群具有宫殿密集度大，内部火灾荷载大，古文物集中，因此研究古建筑群的综合抵御火灾能力是现代城市管理的一项重要工程。对故宫古建筑群的火灾形势和安全管理现状进行有效的风险评估，有助于更加准确、客观的识别故宫的火灾风险与隐患，为故宫消防安全管理提供决策依据，以达到最大限度的降低火灾造成的损失。

3故宫古建筑群火灾评估内容及方法

由于故宫博物院建筑群整体上为砖木结构建造，内部的器具、文物、字画等遍及个个殿堂和楼阁，使得故宫古建筑的火灾荷载很大，大大提高了发生火灾的可能性。3.1风险评估内容。(1)关于故宫古建筑群风险评估需要解决的问题有:①如何开展故宫古建筑的火灾风险和防火能力评价;②如何对故宫古建筑的火灾致灾因子进行分析;③如何优化故宫古建筑的防火能力。(2)针对故宫古建筑的火灾风险和防火能力评价分析，充分利用安全经济学、消防燃烧学、管理学、建筑学等方法和原理，建立一套具有实际指导意义的火灾风险评价、防火能力评价及优化的方法，达到故宫古建筑消防安全目的。基于消防安全评价相关理论，结合故宫古建筑的火灾风险和防火能力实际情况，可以从以下两个方面开展研究:①通过对故宫古建筑的火灾数据分析，运用古斯塔夫分析法，分析火灾致灾因子;确定故宫古建筑火灾风险评价的要素，并进行风险评价，研究降低火灾风险的主要影响因素;②通过对故宫古建筑防火能力评价影响因素进行分析，提出故宫防火能力优化方法。古斯塔夫火灾风险评估技术的发展与应用有助于客观评价故宫的消防安全现状，通过实地调研、分析故宫的火灾危险性，有助于研究故宫的火灾危险随外界条件的变化情况，从而提出改进其火灾风险的方法与对策。结合故宫古建筑整体消防安全现状，确定可接受的火灾风险;从而为故宫火灾预警机制的建立提供参考和依据。3.2风险评估方法。从故宫古建筑群整体布局和消防现状的入手，针对故宫消防安全管理现状，结合实地调查，以现有成果为基础，提出建立“故宫古斯塔夫火灾风险评估体系”的设想，初步建立起“故宫古斯塔夫火灾风险评估”框架体系，构建如图1所示的研究路线。3.3研究技术路线。(1)以火灾风险管理理论为基础，通过文献调研，确定可选择故宫古建筑火灾风险评价方法框架，并构建本文所采用的故宫古建筑火灾风险评价方法。(2)应用古斯塔夫法，采用定性分析和定量计算方式，提出的故宫古建筑火灾风险值，并提出改进故宫防火能力措施。(3)以消防安全目标实现为基础，以及结合安全经济学、管理学分析确定故宫古建筑火灾风险、防火能力评价要素以及优化方法。(4)通过总结与展望，为古建筑群的防火能力评价及火灾防控、灾害应急方法提供进一步的建议，以提高消防部门防御火灾能力。

4结束语

本文在研究古建筑火灾风险评估方法的基础上，以故宫古建筑群为例，提出了运用古斯塔夫火灾风险评估方法进行风险评估的设想和研究路线，为日后进一步对故宫等古建筑进行火灾风险评估有借鉴意义。

参考文献:

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［2］李汝敏，郭欢．加拿大木结构建筑及消防设计［J］．消防科学与技术，2003(5):204-205．

［3］王伟军．建筑火灾风险评估方法综述［J］．消防技术与产品信息，2008.07:477-478．

［4］张泽江，覃文清，兰彬，等．古建筑防火保护研究现状［J］．消防技术与产品信息，2007(2):52-54．

［5］刘天生．国内木构古建筑消防安全策略分析—古建筑消防评估技术初探［D］．上海:同济大学，2006．

［6］王厚华，刘希臣．古建筑性能化防火设计中火灾场景的设置［J］．重庆大学学报，2009(9):1093-1097．

［7］胡敏．历史街区的防火问题研究［D］．北京:中国城市规划设计研究院，2005．

作者:赵宇轩 单位:北京市大兴区消防支队