中國傳統(tǒng)村落木結(jié)構(gòu)建筑防火研究*

李鴻飛 何穎茹 唐琇堯 潘麗琴 張麗霞

[1.蘭州理工大學(xué)，蘭州 730050； 2.城市與建筑遺產(chǎn)保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（東南大學(xué)-西北中心），蘭州 730050]

傳統(tǒng)村落主要是指形成較早，并且擁有較豐富的傳統(tǒng)文化與自然資源，具有一定歷史、文化、科學(xué)、藝術(shù)、社會、經(jīng)濟(jì)價值，應(yīng)予以重點(diǎn)保護(hù)的村落[1]。自2012 年以來，住建部開始組織對傳統(tǒng)村落進(jìn)行普查，分5 批次將6 819 個有重要?dú)v史保護(hù)價值的村落列入中國傳統(tǒng)村落名錄。我國傳統(tǒng)村落具有悠久的歷史與優(yōu)美的生態(tài)自然景觀，是古代農(nóng)耕文明留下的活化文化遺產(chǎn)[2]。其中最具代表性的是傳統(tǒng)榫卯木結(jié)構(gòu)建筑遺產(chǎn)[3]。

1 我國傳統(tǒng)村落及其木結(jié)構(gòu)建筑概況

自古“天人合一”的自然生態(tài)哲學(xué)思想[4]，使我國傳統(tǒng)建筑材料的選用多以木材為主。這些承載悠久歷史的傳統(tǒng)村落歷經(jīng)時代的變遷，依舊有眾多木結(jié)構(gòu)建筑原貌得以保存，木結(jié)構(gòu)建筑的營造蘊(yùn)涵先民無窮的智慧。本文著重對古人在木結(jié)構(gòu)建筑防火方面采取的方法和重要措施進(jìn)行總結(jié)[5],并針對傳統(tǒng)村落及其木結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)狀、防火難點(diǎn)提出防火建議，以期為現(xiàn)代傳統(tǒng)聚落空間的消防規(guī)劃設(shè)計與建設(shè)提供借鑒。

1.1 傳統(tǒng)村落現(xiàn)狀

傳統(tǒng)村落有民間文化“博物館”之稱，是中華民族優(yōu)秀傳統(tǒng)文化的重要載體。近些年，我國在傳統(tǒng)村落的整治保護(hù)、規(guī)劃管理上進(jìn)行了實(shí)踐探索，特別在制定和完善保護(hù)措施和相關(guān)行政法規(guī)、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境和基礎(chǔ)設(shè)施、提高規(guī)劃水平和保護(hù)意識等方面做了大量工作。但在城鎮(zhèn)化建設(shè)快速發(fā)展中，傳統(tǒng)村落不斷遭受“建設(shè)性、開發(fā)性、旅游性”破壞，千村一面成為共性問題[6]，傳統(tǒng)村落古建筑保護(hù)迫在眉睫。

1.2 木結(jié)構(gòu)建筑現(xiàn)狀

長久以來，由于對傳統(tǒng)村落保護(hù)力度不夠，而其中多數(shù)村落又地處偏僻、貧困落后的地區(qū)，其生態(tài)景觀和鄉(xiāng)土建筑自然性損毀情況嚴(yán)重，尤其是村落傳統(tǒng)地域木結(jié)構(gòu)建筑[7]，因各種自然因素的侵入，特別是雷擊而導(dǎo)致的火災(zāi)，遭到不同程度的破壞，很多古建筑已無人使用，民居與祠堂等地域鄉(xiāng)土建筑正面臨倒塌的危險。木結(jié)構(gòu)建筑是主要由木材承重的建筑物[8]，在村落木結(jié)構(gòu)古建筑保護(hù)中防火問題是重點(diǎn)，同時也是一個亟待解決的技術(shù)難題[9]。目前對于我國木結(jié)構(gòu)建筑的保護(hù)大多還是保留建筑原本的平面空間布局、營造法式特征和營建藝術(shù)風(fēng)格，但是更重要的一點(diǎn)是要最大限度保留其原有主體結(jié)構(gòu)，只有這樣才能真正維護(hù)古建筑的原真性、延續(xù)性和整體性[10]。

2 傳統(tǒng)村落木結(jié)構(gòu)建筑防火難點(diǎn)

傳統(tǒng)村落多存在水源不足，電源、火源（如宗祠寺廟建筑中的香火）管理不當(dāng)，部分電氣線路、電氣設(shè)備安裝不符合安全要求等諸多問題[11]。傳統(tǒng)村落的古建筑大多遠(yuǎn)離城市中心，因此一旦發(fā)生火災(zāi)，消防撲救作業(yè)較困難。村落中木結(jié)構(gòu)古建筑防火難點(diǎn)可歸納為以下幾點(diǎn)。

2.1 耐火等級較低

木結(jié)構(gòu)建筑經(jīng)過多年干燥，木材構(gòu)件含水量較低，尤其是枯朽木材因其質(zhì)地疏松，在干燥季節(jié)極易燃燒起火。一旦屋頂起火，木結(jié)構(gòu)建筑內(nèi)部的煙和熱不易充分散發(fā)而形成積聚效應(yīng)，溫度迅速升高而導(dǎo)致“轟燃”。又因?yàn)楣沤ㄖ牧?、柱、椽等木?gòu)件表面積大，木材因風(fēng)干產(chǎn)生的裂縫和拼接的縫隙較多，也構(gòu)成防火的不利因素[12]。部分古建筑修建在坡地，發(fā)生火災(zāi)后火勢蔓延很快，易形成立體燃燒模式。木結(jié)構(gòu)建筑的火災(zāi)荷載要遠(yuǎn)高于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的火災(zāi)負(fù)荷量，因此這類建筑火災(zāi)危險性極大，防控難度顯而易見[13]。

2.2 防火間距較小

古建筑多以單體建造為基礎(chǔ)，而整體缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和布局，常呈現(xiàn)連片成組修建的空間形態(tài)，因此導(dǎo)致防火間距嚴(yán)重不足[14]。而傳統(tǒng)院落布局基本采用“四合院”和“廊院”的形式，建筑庭院空間布局緊密，缺少必要的建筑防火分隔和安全距離，一處單體建筑起火若得不到及時有效的防火控制，可能會與相鄰或毗連的木結(jié)構(gòu)建筑形成“火燒連營”的局面，這種建筑布局方式具有極大的火災(zāi)風(fēng)險[15]。另外部分古建筑結(jié)構(gòu)跨度大、空間大并且建筑高位窗口較多，火災(zāi)發(fā)生時容易形成“煙囪”效應(yīng)，無形中又增加了古建筑消防管理的難度。

2.3 火災(zāi)撲救困難

部分木結(jié)構(gòu)建筑由于位置偏遠(yuǎn)，無法完全依托城市消防的基礎(chǔ)設(shè)施，一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢就會迅速蔓延。傳統(tǒng)村落往往地形復(fù)雜，地區(qū)道路崎嶇，消防車無法通行，更無法形成環(huán)形消防車道。且多數(shù)木結(jié)構(gòu)建筑消防設(shè)施不健全，附近既未設(shè)置消火栓，更無自動滅火系統(tǒng)[16]，缺乏自防和自救能力，同時村民消防意識和防火演練缺乏，一旦失火則不能在短時間內(nèi)及時撲救。

3 傳統(tǒng)村落營建的防火智慧

在傳統(tǒng)村落營建歷史上，古人充分意識到木結(jié)構(gòu)建筑防火中“救火貴速”的重要性，因此采取了多種火災(zāi)應(yīng)對方法，從宏觀角度的整體空間形態(tài)控制布局到微觀設(shè)置防火分區(qū)、馬頭墻、太平缸等[17]，其中很大部分自發(fā)明至今還一直被延用。

3.1 馬頭墻

馬頭墻，又稱風(fēng)火墻、封火墻、防火墻等，是指高于兩側(cè)山墻屋面的墻垣。傳統(tǒng)村落古建筑房屋比較密集，有防火、防風(fēng)的需要，因此古人利用磚石材質(zhì)來砌筑高墻，構(gòu)成分隔空間的人工防火屏障[18]。因其高出屋面的“封火墻”形似馬頭，所以又被稱作“馬頭墻”，其中以徽派建筑中的馬頭墻最為典型，如圖1 所示。在相鄰建筑或院落發(fā)生火災(zāi)的特殊情況下，馬頭墻可以有效起到隔斷火源和阻止火勢蔓延的作用，因此這種建筑構(gòu)造在現(xiàn)代民居建筑中依舊被廣泛應(yīng)用。

圖1 徽州民居-馬頭墻Fig.1 Huizhou folk house - horse head wall

馬頭墻呈高低錯落形態(tài)，其重疊輪廓好似階梯狀，根據(jù)馬頭墻的數(shù)量和民居的進(jìn)深大小又有了幾階梯之分，也稱其為疊。普通規(guī)模的民居建筑其馬頭墻通常是兩疊式或三疊式，而在較大的民居建筑中，因功能復(fù)雜而設(shè)前廳后堂，因此房屋進(jìn)深較大，馬頭墻的階梯疊數(shù)可多至五疊式，亦稱“五岳朝天”。馬頭墻的墻體形式以“金印式”或“朝笏式”較為常見。墻體上部設(shè)置“鵲尾式”、“印斗式”、“坐吻式”等各式“座頭”,多用鵲尾、吻獸、哺雞、鰲魚、天狗等動物為主要的建筑裝飾造型元素。因此，馬頭墻除了具有實(shí)用功能外，還兼具裝飾的功能和藝術(shù)美學(xué)的價值，并以此形態(tài)使建筑具有沉穩(wěn)感。

表1 徽派與閩派民居建筑特征Tab.1 The architectural characteristics of Hui style and Min style houses

馬鞍墻作為防火墻廣泛應(yīng)用于閩東、閩北民居建筑中，墻體隨著木屋架的高低起伏呈現(xiàn)出流線形態(tài)，翹角伸出宅外形似馬鞍狀，即分割圍墻內(nèi)外界面空間，用以御風(fēng)防火，祈福鎮(zhèn)邪，是閩派建筑的標(biāo)志性元素。

3.2 火巷

圖2 火巷Fig.2 Fire lane

火巷是指在房屋之間為有效防止火災(zāi)蔓延而空出來的小型巷道，在南方被稱作“背弄”或“避弄”,而北方則叫做“夾道”，其在古代同時承擔(dān)著防火和作戰(zhàn)的功能，還能為居民疏散創(chuàng)造有利條件。早在五代后期，柴榮在規(guī)劃擴(kuò)建汴梁城時就設(shè)想在密集的建筑之間設(shè)置巷道進(jìn)行分隔。宋淳熙十三年（1186 年），在湖北武昌古城南門外發(fā)生一起特大火災(zāi)，為杜絕后患在修復(fù)過程中采用了“辟火巷”的防火措施。古時南方村鎮(zhèn)多依河而建，彎曲且狹窄的巷弄是當(dāng)時主要的交通形態(tài)，而在南宋時期開始在巷道兩邊設(shè)置明溝排水，修建的火巷寬而筆直，可更加有效地控制火勢肆意蔓延，同時也有利于人員來往通行、行軍作戰(zhàn)。火巷在我國古代城池與村鎮(zhèn)建設(shè)中被大量應(yīng)用，充分利用原有街道、巷道、河道形成防火隔離帶，有效地遏制了連片古建筑火災(zāi)的爆發(fā)和蔓延，達(dá)到物理分隔的防御效果[19]，為今天傳統(tǒng)村鎮(zhèn)規(guī)劃設(shè)計提供了借鑒。

3.3 望火樓

圖3 《南宋杭城風(fēng)情圖》中望火樓Fig.3 The watchtower in the painting of Hangzhou style in the Southern Song Dynasty

望火樓作為古時的“消防站”最早出現(xiàn)在宋代，在清朝又被叫做“警鐘樓”，如圖3 所示。1971 年河北安平縣出土的東漢熹平五年（176 年）的墓中壁畫上繪有一座安放有大鼓的望火樓，樓頂掛有醒目的紅色飄帶以向居民傳遞信息，這成為我國最早關(guān)于“消防站”的描述。望火樓作用即相當(dāng)于古代的烽火臺，通常會有2 人在樓頂值班眺望，以及時發(fā)現(xiàn)火情，迅速通報，這是當(dāng)時快速作出撲救反應(yīng)最為行之有效的辦法。宋代李誡在《營造法式》中對望火樓作了以下記載：望火樓是一座建造在立柱上的方形二層樓，建在高處，30 尺以上（即高于9.30 m）。值班人員可以站在望火樓上觀察火警，若發(fā)現(xiàn)異樣煙火，立即發(fā)出警報，白天舉旗幟，夜晚懸燈籠，地面人員通過旗幟或燈籠數(shù)量可以直接確定火災(zāi)發(fā)生的位置，并立刻趕往事發(fā)地點(diǎn)進(jìn)行撲救。

3.4 涂泥抹灰分隔

涂泥抹灰是古人應(yīng)對木結(jié)構(gòu)建筑火災(zāi)而發(fā)明的分隔技術(shù)，即在墻體上涂抹泥灰等以提高其耐火與阻燃性能。春秋時期為了軍事防御和減輕火災(zāi)侵害，墨子根據(jù)建筑防火的基本經(jīng)驗(yàn)，首先提出在城門上涂泥防火、用麻布做水斗、皮革做水盤、城門樓上設(shè)置儲水器等一系列的防火技術(shù)和措施。又據(jù)春秋時期《左傳·襄公九年》記載：“火所未至，撤小屋，涂大屋”，說的便是在火災(zāi)未能形成之前，拆除掉不重要的小屋，以加大建筑防火距離，同時在較為重要的大屋上涂抹防火涂料，增強(qiáng)阻燃效果。元代農(nóng)學(xué)家王禎在《農(nóng)書》提出“火得木而生，得水而熄，至土而盡”的理論，并創(chuàng)造以磚屑、白善泥、桐油、枯草碳、石灰以及糯米膠等多種建筑材料混合而成的簡易防火阻燃材料。古人還常用在樓梯踏板上抹灰泥的方法,避免木構(gòu)樓梯延燒的危險。這些記載均表明古人很早就懂得用涂泥抹灰這種簡易的阻燃方法對木構(gòu)件進(jìn)行防火處理[20]。通過涂泥抹灰分隔，將建筑火勢蔓延區(qū)與安全區(qū)分隔，為消防隊(duì)開展?fàn)I救工作贏得時間與空間，可有效降低火災(zāi)帶來的生命與財產(chǎn)損失。采用阻燃防火材料對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離保護(hù)，是減少火災(zāi)威脅的一項(xiàng)重要舉措[21]。

3.5 太平缸

圖4 洪江古商城六角形太平缸Fig.4 Hexagonal Peace Cylinder in the old city of Hongjiang

太平缸，取自保佑太平之意，其主要功能作用在于儲水防火。古建筑多以木質(zhì)結(jié)構(gòu)為主，在天氣干燥時容易引起火災(zāi)，儲水是救火的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，由此設(shè)計在院落前安放太平缸[22]。自商代起宮廷里就開始在院中設(shè)置水缸，到明清時期，皇宮內(nèi)放置金屬鑄造的大水缸（高1 m，重1 500 多kg），有人專門負(fù)責(zé)日常的挑水和守衛(wèi)，確保太平缸滿水狀態(tài)[23]。而在傳統(tǒng)村鎮(zhèn)中，太平缸又名防火缸，平時用于養(yǎng)花養(yǎng)魚,或置假山作為裝飾，遇到火災(zāi)時就近取水救火，其材質(zhì)形態(tài)多樣，有金屬、陶制、木制的，也有石頭掏空成缸狀的，外壁雕有山水人物，或花鳥魚蟲，或警世箴言，或詩詞書法。在一些村落中也作為牲口的飲水槽，粗曠的水缸與古樸的建筑融為一體，為古民居增添了一道獨(dú)特的風(fēng)景。湖南洪江古商城中窨屋建筑多為木質(zhì)層樓，為確保失火時火勢不向四周蔓延擴(kuò)散，四周砌有高過屋檐的厚厚磚墻，院落內(nèi)部則采用太平缸蓄水的消防措施。保存完好的明清太平缸多由青石板鑲制而成，呈六角形和長方形，長約1.5 m、寬1 m、高1.2～1.5 m，可盛水2.5 t左右，足以將火災(zāi)消滅在初始階段。經(jīng)石匠們雕琢、打磨，太平缸具有很高的觀賞價值，如圖4 所示的六角形青石缸，造型獨(dú)特，六個面分別刻有代表春、夏、秋季景色的牡丹、荷花、菊花和相應(yīng)詩句，冬季則被巧妙印成雪花藏于缸底，整體六塊青石鑲拼的缸口平面，呈一朵六角形的雪花形狀。太平缸是我國聚居文化的遺存，包含著原住民的思想智慧，是一種物質(zhì)與精神相互交融的產(chǎn)物。

4 傳統(tǒng)村落木結(jié)構(gòu)建筑防火建議

4.1 從村落整體宏觀控制與防范

我國傳統(tǒng)村落的形成發(fā)展有較強(qiáng)的歷史延續(xù)性，在儒家傳統(tǒng)文化影響下多形成聚居模式，合院形制的木結(jié)構(gòu)建筑群落較為常見，因此要想控制火災(zāi)的蔓延，必須要從宏觀進(jìn)行控制和防范。首先在村落規(guī)劃布局中要以現(xiàn)代防火分區(qū)的概念進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化古代火巷的作用，調(diào)整村落發(fā)展中的不合理功能布局，開辟消防通道，在村落重要木結(jié)構(gòu)建筑保護(hù)地段設(shè)置消防標(biāo)識；其次健全村落整體防火管理制度，加強(qiáng)消防組織建設(shè)，嚴(yán)格控制村落中火源的使用規(guī)范，提高全員消防安全意識，盡量減少公共場所的易燃物的數(shù)量；另外完善村落消防給水設(shè)施，建立火災(zāi)報警和自動噴水滅火系統(tǒng)，在繼續(xù)延用現(xiàn)有水缸等傳統(tǒng)設(shè)施基礎(chǔ)上配備足夠數(shù)量匹配類型的移動式滅火器，加強(qiáng)現(xiàn)代化防火技術(shù)在村落中的應(yīng)用。

4.2 從木結(jié)構(gòu)建筑自身提高防火能力

木結(jié)構(gòu)是傳統(tǒng)村落中主要的建筑結(jié)構(gòu)形式，只有采取科學(xué)防火措施，提升消防的有效性，才能為維護(hù)古建筑安全、保障居民生命財產(chǎn)安全創(chuàng)造有利條件。首先提高建筑耐火等級，對可改造的木構(gòu)件進(jìn)行阻燃處理，利用現(xiàn)代防火涂料減緩火勢傳播速度；其次嚴(yán)格控制古建筑電氣線路規(guī)范性使用，按照安全技術(shù)規(guī)程設(shè)置電器照明設(shè)施，定期檢修和更換老化設(shè)備，并增設(shè)有效的防雷設(shè)施，杜絕雷電引起的火災(zāi)；同時禁止在重點(diǎn)保護(hù)建筑中進(jìn)行生產(chǎn)、生活用火，點(diǎn)燭及燒香等宗教用火應(yīng)在室外固定位置，保護(hù)范圍內(nèi)禁止堆放柴草、木料等易燃可燃物品；另外利用現(xiàn)代防火技術(shù)針對不同級別保護(hù)建筑進(jìn)行性能化防火設(shè)計，建立村落古建筑數(shù)據(jù)庫，并確定專職防火人員，從預(yù)警機(jī)制到防火控制形成完整的消防體系。

5 結(jié)語

傳統(tǒng)村落木結(jié)構(gòu)建筑是我國傳統(tǒng)文化的載體之一，受不同地域文化因素的影響，反映了當(dāng)?shù)氐臍夂?、資源、生活習(xí)慣、宗教信仰以及歷史發(fā)展水平等情況，對其保護(hù)意義重大而深遠(yuǎn)[24]，對于當(dāng)代建筑設(shè)計也具有特殊的意義和研究價值。我國古人為保護(hù)村落采用了眾多有效的防火措施，從中可窺見現(xiàn)代消防技術(shù)的雛形。古人的防火理念與現(xiàn)在的防火技術(shù)體系不謀而合，無論是樸素的防火墻還是先進(jìn)的智慧消防云平臺，都體現(xiàn)了中華文明的進(jìn)步和科技的發(fā)展[25]。木結(jié)構(gòu)建筑防火技術(shù)是一個相對復(fù)雜的體系，隨著智慧城市、大數(shù)據(jù)、新材料等新技術(shù)的發(fā)展，古建筑防火措施會越來越多，也會更加高效，傳統(tǒng)村落的防火體系會更加完善。