胡偉宏 徐燦軍

摘要：通過火源模擬、材料性能實驗和防火設(shè)施實驗等方法，全面了解古建筑防火的關(guān)鍵問題。針對模擬結(jié)果和實驗數(shù)據(jù)，分析古建筑防火技術(shù)的現(xiàn)狀和潛在問題。在改進(jìn)與應(yīng)用方面，通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)、新型材料應(yīng)用和防火設(shè)施的升級，提出了一系列針對性的策略。研究結(jié)果表明，這些改進(jìn)措施能夠顯著提升古建筑的防火性能。

關(guān)鍵詞：古建筑；防火技術(shù)；火災(zāi)模擬；實驗研究；減災(zāi)技術(shù)

中圖分類號：TU892? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：2096-1227（2024）02-0049-03

由于特有的結(jié)構(gòu)和材料特性，古建筑存在較大的火災(zāi)隱患。為了更好地保護(hù)古建筑，提高其安全性，有必要深入研究古建筑防火技術(shù)的優(yōu)化與應(yīng)用。在現(xiàn)有的防火技術(shù)體系下，古建筑的火災(zāi)防護(hù)仍然存在一系列問題，其中包括結(jié)構(gòu)特點、材料選擇和防火設(shè)施布局等方面的挑戰(zhàn)。本研究旨在通過火災(zāi)模擬與實驗的手段，系統(tǒng)分析古建筑防火技術(shù)的關(guān)鍵，并通過對模擬與實驗結(jié)果的深入研究，提出一系列改進(jìn)策略，以期為古建筑的火災(zāi)防護(hù)工作提供科學(xué)可行的解決方案。

1 火源模擬與實驗方法

1.1? 火源模擬

火源模擬是古建筑防火研究的關(guān)鍵方法之一，是通過準(zhǔn)確模擬不同火災(zāi)場景中的火源特性，深入了解火災(zāi)傳播規(guī)律。先運用先進(jìn)的數(shù)值計算方法，結(jié)合古建筑的具體結(jié)構(gòu)特點，建立火源模型，要考慮到火災(zāi)可能的起源位置、燃燒物質(zhì)的種類和數(shù)量等因素，以真實還原火災(zāi)初期情況。再通過數(shù)值模擬軟件，模擬不同火源條件下的火災(zāi)發(fā)展過程，包括溫度、煙氣濃度、火源輻射等關(guān)鍵參數(shù)的變化。在模擬過程中，充分考慮古建筑結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，確保模擬結(jié)果具有高度的真實性和可靠性[1]。為驗證數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性，要進(jìn)行火源實驗。通過控制火源的位置、強(qiáng)度和燃燒物質(zhì)，實時監(jiān)測火災(zāi)發(fā)展過程中的溫度、煙氣成分等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過對數(shù)值模擬與實驗數(shù)據(jù)的比對分析，得出對古建筑火源特性的認(rèn)識，為優(yōu)化防火技術(shù)提供實驗基礎(chǔ)。

1.2? 材料性能實驗

材料性能實驗在古建筑防火研究中至關(guān)重要，作用是深入了解建筑材料在火災(zāi)條件下的物理和化學(xué)性質(zhì)，為制定科學(xué)的防火策略提供可靠依據(jù)。通過選取古建筑常用的建筑材料，包括木材、石材、磚瓦等，進(jìn)行全面的物理性能和燃燒性能測試。物理性能測試包括材料的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、機(jī)械強(qiáng)度等指標(biāo)的測定，以全面評估材料在火災(zāi)中的傳熱、導(dǎo)電和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。而燃燒性能測試主要通過熱釋放速率、煙氣生成量等參數(shù)，詳細(xì)評估材料的燃燒特性。在實驗中，根據(jù)古建筑的具體材料組成，考慮其歷史性和文化價值，通過實驗室設(shè)備模擬不同火災(zāi)場景，進(jìn)行材料性能實驗。通過實驗數(shù)據(jù)，深入了解古建筑材料在火災(zāi)條件下的表現(xiàn)，為合理選用防火材料、改進(jìn)材料性能提供科學(xué)依據(jù)。

1.3? 防火設(shè)施實驗

防火設(shè)施實驗是古建筑防火研究的重要組成部分，旨在評估和優(yōu)化各類防火設(shè)備的性能，為古建筑提供全方位的火災(zāi)防護(hù)。選擇符合古建筑特殊結(jié)構(gòu)和文化保護(hù)要求的防火設(shè)施，包括滅火器、噴淋系統(tǒng)、防火隔熱層等，進(jìn)行全面的性能測試。實驗中，通過模擬古建筑不同部位的火災(zāi)場景，測試防火設(shè)施的啟動時間、滅火效果、防煙能力等關(guān)鍵指標(biāo)。例如，對于滅火器，評估其滅火速度、滅火范圍和適用火源類型。通過綜合考量各項實驗數(shù)據(jù)，能夠量化不同防火設(shè)施在古建筑環(huán)境中的適用性和效果，為制定古建筑火災(zāi)應(yīng)急預(yù)案提供科學(xué)依據(jù)。此外，結(jié)合現(xiàn)代通信技術(shù)，還可將防火設(shè)施與火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和自動報警，提高火災(zāi)防范的及時性和準(zhǔn)確性[2]。

2 古建筑防火技術(shù)的關(guān)鍵問題

2.1? 古建筑結(jié)構(gòu)特點

古建筑作為文化遺產(chǎn)的代表，其獨特的結(jié)構(gòu)特點在防火技術(shù)研究中提出了獨特的挑戰(zhàn)。古建筑常采用木結(jié)構(gòu)、磚木結(jié)構(gòu)等傳統(tǒng)建筑形式，這使得其火災(zāi)風(fēng)險較傳統(tǒng)建筑更為突出。木材在火災(zāi)中容易燃燒，加之古建筑的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和通風(fēng)性，火勢蔓延速度較快，應(yīng)對這一特點是防火技術(shù)的首要任務(wù)。并且古建筑普遍存在裝飾性較強(qiáng)的木雕、紙扎、掛畫等，這些裝飾物材質(zhì)輕、易燃，一旦起火不僅威脅建筑本體，更可能導(dǎo)致文物的損失。因此，如何在防火措施中兼顧對文物的保護(hù)成為重要問題。在此背景下，古建筑結(jié)構(gòu)特點的深入研究十分重要。通過借鑒現(xiàn)代建筑防火技術(shù)，結(jié)合古建筑的實際情況，探索建立一套適應(yīng)古建筑結(jié)構(gòu)的防火技術(shù)體系。例如，可以通過結(jié)構(gòu)加固、阻燃涂料的應(yīng)用等手段，提高古建筑整體的防火性能；通過文物數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)對文物的遠(yuǎn)程監(jiān)測和智能化保護(hù)。

2.2? 材料選擇與改進(jìn)

古建筑的材料選擇與改進(jìn)是古建筑防火技術(shù)研究中重要的環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的古建筑多采用木材、青磚等材料，這些材料在火災(zāi)面前存在著易燃、傳導(dǎo)速度快等固有弱點。為有效應(yīng)對這一問題，必須對古建筑所采用的材料進(jìn)行深入研究與改進(jìn)。在材料選擇上，可以考慮引入新型阻燃材料，如阻燃涂料、耐火玻璃等，以替代傳統(tǒng)易燃材料，提高整體的防火性能。這涉及對新型材料的性能測試、耐火性評估等一系列實驗工作，確保其在實際應(yīng)用中能夠有效抵御火災(zāi)[3]。并且通過改進(jìn)傳統(tǒng)材料的制作工藝，提高其抗火性能。例如，對木材可以進(jìn)行阻燃處理，提高其防火等級；對青磚等傳統(tǒng)建筑材料，可以通過調(diào)整配方、改進(jìn)燒制工藝等手段，提高其耐高溫的性能。在這一過程中，需采用系統(tǒng)的材料學(xué)、防火工程學(xué)等專業(yè)知識，通過模擬實驗、材料分析等手段，科學(xué)評估各類材料的防火性能和適用性。

2.3? 防火設(shè)施布局

古建筑防火技術(shù)的另一重要方面是防火設(shè)施的布局，這涉及在古建筑內(nèi)部有序設(shè)置各類防火裝置，以便在火災(zāi)發(fā)生時及時控制火勢、疏散人員，最大限度地減小火災(zāi)造成的損失。防火設(shè)施的合理布局需要充分考慮古建筑的結(jié)構(gòu)特點和布局形式。在大廳、走廊等主要通道設(shè)置手提式滅火器、自動噴水滅火系統(tǒng)等設(shè)備，以確保在火災(zāi)初期能夠迅速采取措施。同時，對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的古建筑，還需考慮設(shè)置智能感煙報警系統(tǒng)，實現(xiàn)對火災(zāi)的早期探測。疏散通道的設(shè)置也是防火設(shè)施布局中的重要環(huán)節(jié)。在古建筑內(nèi)部設(shè)置明確的疏散通道，標(biāo)明安全出口，以便在火災(zāi)發(fā)生時人員能夠迅速有序地疏散至安全區(qū)域。同時，配備應(yīng)急照明系統(tǒng)，確保在火災(zāi)中斷電的情況下，人員仍能夠安全有序地撤離。防火設(shè)施的布局還需結(jié)合火災(zāi)模擬和實驗結(jié)果，通過科學(xué)的數(shù)據(jù)支持，合理確定不同區(qū)域的防火設(shè)備配置，以最大化提高古建筑的火災(zāi)防范能力。

3 火災(zāi)模擬與實驗結(jié)果分析

3.1? 實驗數(shù)據(jù)

為深入了解古建筑火災(zāi)模擬的結(jié)果，進(jìn)行了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集和分析。通過對古建筑火災(zāi)實驗數(shù)據(jù)的系統(tǒng)收集和分析，得到了有關(guān)不同場景下火災(zāi)模擬的詳細(xì)結(jié)果，見表1。分析模擬數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，不同火源導(dǎo)致的溫度、燃燒時間和火勢擴(kuò)散速度存在顯著差異，反映了不同場景下火災(zāi)的特點[4]。大廳場景中，蠟燭的燃燒相對較緩，而廊道場景中電線起火引起的火勢迅猛。儲藏室場景中，木柴的燃燒時間較長，但火勢擴(kuò)散速度較慢。

這些模擬數(shù)據(jù)為古建筑火災(zāi)的實際應(yīng)對措施提供了依據(jù)。例如，對于溫度較高的場景，可以考慮增加自動滅火系統(tǒng)，而對于火勢擴(kuò)散速度較快的區(qū)域則需要加強(qiáng)疏散通道的設(shè)置?？傮w而言，這些數(shù)據(jù)分析為古建筑的防火技術(shù)改進(jìn)和火災(zāi)事故應(yīng)急預(yù)案的制定提供了科學(xué)依據(jù)。

3.2? 模擬結(jié)果

通過古建筑火災(zāi)模擬結(jié)果的詳細(xì)分析，可以看出在不同場景下，模擬火源的性質(zhì)對溫度、燃燒時間和火勢擴(kuò)散速度產(chǎn)生顯著影響。針對高溫場景，建議增設(shè)自動滅火系統(tǒng)以有效控制火勢；對于火勢迅猛擴(kuò)散的區(qū)域，應(yīng)加強(qiáng)疏散通道設(shè)置以提高人員安全撤離效率。綜合考慮不同場景的特點，定制化的防火策略將更有針對性和實效性。這些模擬結(jié)果不僅為古建筑的防火技術(shù)改進(jìn)提供了理論依據(jù)，也為火災(zāi)事故應(yīng)急預(yù)案的優(yōu)化制定提供了科學(xué)支持。

4 古建筑防火技術(shù)的改進(jìn)與應(yīng)用

4.1? 結(jié)構(gòu)改進(jìn)

古建筑防火技術(shù)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)是確保其火災(zāi)安全性的重要方面。通過深入研究不同場景的火災(zāi)模擬結(jié)果，可以提出一系列結(jié)構(gòu)改進(jìn)的建議。例如，在大廳等高溫場景中，可以考慮采用阻燃材料或隔熱材料來提高建筑結(jié)構(gòu)的耐火性，防止火勢對建筑結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重?fù)p害。對于廊道等火勢擴(kuò)散速度較快的區(qū)域，可以設(shè)計并優(yōu)化疏散通道，以加強(qiáng)人員迅速撤離的能力。結(jié)構(gòu)改進(jìn)還包括對古建筑原有結(jié)構(gòu)的保護(hù)和修復(fù)，確保其在火災(zāi)發(fā)生時能夠更好地抵御火勢蔓延。這些結(jié)構(gòu)改進(jìn)的建議應(yīng)當(dāng)充分考慮古建筑的文化價值和歷史傳承，采用符合古建筑風(fēng)格的防火措施。通過結(jié)構(gòu)改進(jìn)，可以有效提升古建筑的整體火災(zāi)安全性，保護(hù)文化遺產(chǎn)的完整性和可持續(xù)性。

4.2? 新型材料應(yīng)用

古建筑防火技術(shù)的新型材料應(yīng)用是推動其火災(zāi)安全性提升的關(guān)鍵措施之一。通過引入先進(jìn)的防火材料，可以有效改善古建筑的抗火性能，降低火災(zāi)風(fēng)險。在大廳等高溫場景中，可以考慮應(yīng)用高溫阻燃材料，以提高建筑元件的耐火性，延緩火勢蔓延速度。對于廊道等易燃區(qū)域，選擇阻燃、不易燃的材料，減緩火勢的傳播，起到有效的防范作用[5]。新型材料的應(yīng)用還可以結(jié)合古建筑的文化特色，選擇符合古建筑風(fēng)格的防火材料，以確保在防火的同時不破壞建筑的歷史和藝術(shù)價值。這需要在新型材料研發(fā)過程中，充分考慮古建筑的特殊性，找到符合其保護(hù)需求的創(chuàng)新解決方案。通過新型材料的應(yīng)用，古建筑不僅能夠提升火災(zāi)安全性能，還能夠在材料選擇上更好地平衡文化保護(hù)與現(xiàn)代科技的結(jié)合，實現(xiàn)對古建筑的全方位保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展。

4.3? 防火設(shè)施升級

古建筑防火技術(shù)的改進(jìn)與應(yīng)用中，防火設(shè)施的升級是保障古建筑火災(zāi)安全性的關(guān)鍵步驟。通過引入先進(jìn)的火災(zāi)自動監(jiān)測系統(tǒng)、自動滅火裝置等設(shè)施，可以在火災(zāi)初期及時響應(yīng)，實現(xiàn)火災(zāi)的早期預(yù)警和快速處置。防火設(shè)施升級的核心在于提高火災(zāi)應(yīng)對的智能化水平。采用先進(jìn)的火災(zāi)監(jiān)測技術(shù)，如煙霧探測、溫度監(jiān)測等，可以實現(xiàn)對火源的及時感知，為緊急處理提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)支持。同時，配合智能化的滅火系統(tǒng)，能夠在火情發(fā)生后迅速投入滅火劑，有效遏制火勢蔓延，降低火災(zāi)造成的損失。防火設(shè)施升級還需考慮古建筑的特殊性，可以通過隱蔽式安裝、定制化設(shè)計等手段，使防火設(shè)施與古建筑的外觀相協(xié)調(diào)，保持建筑的原有風(fēng)貌。

5 結(jié)束語

在古建筑防火技術(shù)的研究中，本文通過火災(zāi)模擬與實驗的方法，深入剖析了古建筑在火災(zāi)發(fā)生時面臨的挑戰(zhàn)和關(guān)鍵問題，同時提出了改進(jìn)與應(yīng)用的措施，對古建筑防火技術(shù)的改進(jìn)指明了方向，為減災(zāi)技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域提供了有益的經(jīng)驗和建議。本文的研究為古建筑防火技術(shù)的提升和應(yīng)用提供了系統(tǒng)性的研究框架和實證支持，對于減災(zāi)技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域具有一定的理論和實踐意義。

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