中国古代建筑防火技术.doc

中国古代建筑消防概述徐志国 吴超（中南大学，长沙 410083）摘 要：本文参阅大量古籍和今人对古籍的研究，详细介绍了古代的消防科技。阐述了我国古代建筑的火灾易发特性和引火源的多样性、不可测性，介绍了古代人民在火灾预防中形成的观念、经验、技术以及由此产生的机构、法规，指出了古代消防存在的不足以及对当今社会消防的影响。关键词：古代；防火；消防；建筑 引言我国作为一个历史悠久的文明古国，有着丰富多彩的古代文明。而我国古代建筑更是以其卓越的成就和独特的风格，独树于世界建筑之林。由于地理环境、气候、生活习惯等因素的影响，我国古建筑的主流足以木材为主的材料和木构架结构，其耐火等级低，一旦燃烧，短时间内将付之一炬，不少火灾会牵连附近的建筑，甚至如果不能及时控制火情，整片街区或者社区都会毁于一旦。古代中国盛世时期经济实力远超同期其他国家，城市较多，规模也较大，防火就显得尤为重要。而且，中国是火药的发祥地，而且人们节日和祭祀时喜欢烧纸钱、结彩灯、放烟花爆竹等习惯，使得失火现象更为常见。古人在灾难下痛定思痛，制定出相应的防火法典，发明了一些实用的防火器械，改进了建筑设计与城市布局，提升了建筑材料的耐火极限。1 古建筑的火灾隐患1.1 材料从建筑材料上看，我国古建筑的主流是木构架结构体系，多数以松杉、柏、香樟等含油质木材为主要材料，以木柱、木梁为承重骨架，用砖石等其他材料作围护物资料表明，通常的古建筑，每平方米建筑面积木材的用量大体为1 m3，高级一些的古建筑用量更大1。.李引擎建筑防火性能化设计也就是说古建筑的火灾荷载是相当大的，而木材的燃烧特性决定了古建筑本身具备了容易发生火灾的物质基础，使古建筑有很大的火灾危险性古建筑中的各种木材构件，具有特别良好的燃烧和传播火焰的条件。古建筑起火后，犹如架满了干柴的炉膛，而屋顶严实紧密，在发生火灾时，屋顶内部的烟热不易散发，温度容易积聚，迅速导致“轰燃”。古建筑的梁、柱、椽等构件，表面积大，木材的裂缝和拼接的缝隙多，再加上大多数通风条件比较好，有的古建筑更是建在高山之巅，发生火灾后火势蔓延快，燃烧猛烈，极易形成立体燃烧2。朱强， 古建筑火灾烟气流动模拟与模型实验研究，重庆大学硕士学位论文D 2007.12火灾一旦发生，如果不能在前期控制住火情，扑救将变得非常困难。据推算，木架结构建筑在起火以后，如果在15min20min 内得不到有效施救，即会出现大面积燃烧3。4 杨杰， 陶华， 古建筑火灾分析及预测对策， 消防科学与技术J， 2003.22 2971981.2 布局在建筑布局上，我国的古建筑，无论是宫殿、寺庙、道观、王府、衙署还是禁苑、民居，都是以各式各样的单体建筑为基础，组成各种庭院。大型的建筑，又以庭院为单元，组成庞大的建筑群体。这些庭院和建筑群体大多采用均衡对称的方式，沿纵横轴线进行布局。在庭院的布局中，基本上是采用“四合院”和“廊院”的形式。除了极少数单体建筑外，我国其他的古建筑几乎都是殿宇林立，楼阁相望，飞檐交臂，栋接廊衔的布局。这种布局方式非常有利于火灾的蔓延扩大，如果其中有一处起火，很容易出现大面积的燃烧，也就是平常所说的出现“火烧连营”的情况4。古建筑消防保护技术探讨。青岛理工大学学报2008,29(5)中国村落的总体布局，既受到自然环境和地理条件的限制，又受到传统思想、风水术和封建制度的制约。村落形状有线状、块状、象形(如牛形、船形、鱼形等)等多种形状。街坊的布局十分灵活，背山面水随地形而扩展，依山势坡地自高处向低处延伸，远远望去，房屋高低错落有序。许多村落由于处在山坞之间，可建面积狭小5。中国古民居防火技术和艺术。华中建筑。2006,24(6)火灾一旦发生，附近房屋极易烧成一片。中国的城市布局相比于其他国家，更注重于防火。这源于防火理念的发展，也是前人受灾、后人受教的结果。中国古代因火灾而毁一座城市的案例非常少，史书上记载只有宋朝临安城发。但是历史上发生城市火灾也不少，据二十四史记载，从“春秋醒公14年8月壬申御康灾”到“大清宣统元年2月26日兰州省城院门南街失火”的中国古代2583年中，共有大火灾878次。特别是在建筑防火和城市消防规划没有严格贯彻落实的时期，火灾发生的次数就多。如宋都城汴梁城的道路网布置与汉唐相比，街道宽度明显变窄，而且密度增长，街巷间距小。南宋临安毁城性火灾5起，每次受灾户数在万户以上6。中国古代消防科学技术概况。消防技术与产品信息。2008(10)1.3 引火源除普通日常生活火源外，中国的习俗的特殊性，也让中国的建筑遭遇了更多的火灾。如祭祀和上香时焚香燃烛，烛火或者烧纸被风吹后点燃帷幄、纸、画，瞬间点燃整栋房屋。又如正月15元宵上元节（又称元宵节或灯节），有张灯结彩的习俗。，一旦灯中蜡烛因风吹摇动而使烛光触及可燃材料制成的灯罩，或者花灯被人碰倒、撞坏等意外发生时，就会迅速起火并且极易延烧其他花灯，若不及时扑灭，火势将迅速扩大。还有燃放烟花爆竹，这危险性为三者中最大的。清乾隆十七年(1752年)制定的治浙成规指出的：“岁暮年节之时，杭(州)城风俗，每多施放烟火、花炮、流星、双响、赛明月之类，俱系升高之物，一落披芭茅蓬之上，即易起火”7。中国消防史概述。中国消防协会2001年展望新世纪消防学术研讨会。2001年10月1日另外，战争引起的火灾也不少。每次战争之后，神州大地满目苍夷。和平期间也有故意纵火的，或为复仇、嫁祸，或为偷盗、抢劫。天灾引起的也有一部分，因雷击引起火灾的史料也不少见。2 消防技术与措施我国古代的消防管理称为火政管理，称管理火的官员为“火J下”，防火与灭火的禁令称为“火禁”，灭火称“潜火”。我国古代的火政管理，历经先秦时代的初创阶段，汉代至隋唐五代的发展阶段，宋代和明代的成熟阶段，一直到1840年的鸦片战争为止有2000多年的历史7。7中国消防史概述。中国消防协会2001年展望新世纪消防学术研讨会。2001年10月1日大范围的火灾一旦发生，不仅只是经济上的损失。由于民众灾后居无定所，倾家荡产，不少人沦为盗贼一流。如果恰逢灾荒之年，灾民没有得到救济，恐将引起民变，影响到政治的稳定。古代统治阶级深深意识到火灾的危害，汲取前朝的经验与教训，制定与进一步发展消防技术及措施。某些皇朝认为火灾是天人感应而起，大型火灾之后会检讨自身的问题，这对民众的生活也有一定改善。2.1 防火法规早在周朝，周礼夏官司徒载：“凡失火，野焚菜，则有刑罚。”这是我国自有文字以来，最早的刑罚条文8。8我国古代防火及火灾刑罚。现代职业安全。2009(3)春秋战国时期，一些著名的思想家、政治家如孔子(孔丘)、苟子(荀况)、管子(管仲)、墨子(墨翟)、韩非子(韩非)等，对火政关系国富民安等问题作过精辟的论述。西晋和南北朝的晋律和大律中均有“水火”篇。在“以法治火”的思想指导下，我国消防法制在秦代初具雏型，唐代永徽律中有关消防的法规已相当完备。宋朝营造法式(成书于1099年)就相当于建筑防火标准，保证了建筑防火的严格落实。 永徽律是我国古代最早保存完备消防法典，是经唐高祖、唐太宗、高宗三代酝酿，历时33年于651年颁布9段耀勇。中国消防理念的发展与消防技术。自然辩证法通讯。2005,27(3)9。唐律中有关火灾的条款列在“杂律篇”，在唐率律疏议中共有7条，包括对违犯防火、救火法令、失火、放火等各种行为据性质、情节和危害程度量刑的处理规定(5，pp4650)。另外对“见火起不告救”者、火灾责任人都有相应的处罚规定10。10孟正夫，中国消防简史，北京：群众出版社，1984，5。可见唐代关于火灾的防范意识是非常强的，朝廷在法律处罚外还实行行政处罚，完备了火灾法律、法规的建设，可为后世楷模(宋沿用唐律，因为奉行“乱世用重典”的政策(3，p646)，为了治理宋代严重的火灾(南宋尤盛)加强了对火灾的法制，严格处理火灾肇事者；加强了用火管理；改善建筑防火条件。元代继承宋代以法治火的传统，有关消防治理的条文主要体现在元史刑法制禁令之中，这些条文即是对违法行为处罚的规定，又是对防火和灭火责任的规定。而且其常比照强盗杀人劫财来处罚，可见处罚很严厉11。11.3李采芹主编，中国消防通史，群众出版社：北京，2001年，146。明代的刑律较前代更加完备，明确区分了失火罪和放火罪，大明律中有详细记载。清代初期颁发的大清律例中有关火灾的刑罚内容和刑罚办法，与大明律基本相同12。12 钱新。我国古代消防安全。现代职业安全。2010(10)2.2 专职防火救火机构中国火政自古就有，但是专职的防火机构却首次在北宋京城出现潜火铺13 潘春燕。宋代消防制度研究。广西师范大学。200813。北宋汴京望火楼和军巡铺屋的出现，标志着城市专职消防机构的诞生。随后在其他城市普及开来，后又为南宋所继承和完善。南宋时还有“防隅官屋”，有些铺屋还配置望火楼，相互配合，防火组织较为严密14 张朝辉。宋代火政研究。河北大学。200714。南宋的专职消防机构称“防火隅”北宋京师开封城内的高处设有了望火情的望火楼，在各坊巷设有军巡铺屋。北宋汴京望火楼和军巡铺屋的出现，标志着城市专职消防机构的诞生。望火楼，作为市政上的特殊建筑，在宋代已经十分成熟，并已形成规范。它建于城市高处，十分醒目，在建筑上更有细致的规定，“望火楼功限：望火楼一座，四柱，各高三十尺，上方五尺，下方一丈一尺。造作功：柱四条共一十六功。榥三十六条共二功八分八厘。梯脚二条共六分功。（宋）李诫.营造法式M.卷19.上海:上海古籍出版社四库全书673 本,1987:1011.”望火楼建在一个基柱上，柱高三十尺，合计高九米多，站在楼上，嘹望全城，火警一览无余。这开创了后世城市成立专职防火机构的优良传统。军巡铺屋，“（京师）每街巷三百步许，有军巡铺屋一所，铺兵五人，夜间巡警，收领公事。又于高处砖砌望火楼。楼上有人卓望。下有官屋数间，屯驻军兵百余人，及有救火家事，谓如大小桶、洒帚、麻搭、斧锯、梯子、火叉、大索、铁锚儿之类。每遇有遗火去处，军马奔报厢主、马步军殿前三衙、开封府，各领军级扑灭，不劳百姓”（宋）孟元老.东京梦华录M.卷1.北京:中华书局,1982:27.。这样的军巡铺屋，设有铺兵五人，用于夜间巡警，担负防火、防盗的责任，而望火楼下的部队则专门负责火灾扑救，楼下还配置有专门的消防器材，供扑救火灾所用13。13 宋代消防制度研究。广西师范大学。2008南宋时期的消防机构进一步完善，南宋的专职消防机构称“防火隅”。在南宋时期，望火楼及军巡铺的普及率更高，基本上每个城镇都有专职防火机构，尤其是在南方经济较为发达的地方，专职防火机构已经成为必备的部门。2.3 防火技术措施古人在防火问题上理论与实际并重。在防火研究上确有独到之处。其中一些做法甚至遗留到现在，这些防火观念仍然属于现代防火设计的基本规则。比如古人早就明白了防火墙和防火间距在防火问题上的重要性，特别是在城邑中防火的重要性。2.3.1 建筑材料不燃化中国古代建筑以木材为主要材料，耐火性能低。若无良好的防火措施，建筑起火数分钟内就会化为灰烬建筑材料不燃化有两种方式，其一是使用不燃或难燃烧的建筑材料，比如使用砖石做墙面；其二，对易燃的建筑材料做加工处理，提升其耐火极限，比如在木材表面涂抹石灰泥等。古建筑常在楼板上铺一层灰被，灰被的构造是在木板上。将稻草切成两寸长度，用水浸泡。唐宋以后多用石灰水浸。然后调入土中。草筋泥中也可加入石米、蚌壳等作骨料，铺在楼板上，厚度约5cm面上抹光，甚至绘作图案。涂土广泛用于屋面、楼面、柱梁、墙壁及地墁等，在古建筑中占很大的比重。如果定量地估算一下，一座清式大殿中，涂土所用的部位占建筑所有表面积的2/3左右。粉刷技术与习俗就来源于涂土15。15肖大威。中国古代建筑防火技术与建筑发展。华南理工大学建筑学院。2008(6)早在新石器时代，氏族人就有“木骨泥墙”（在木材外面抹上泥土）的防火做法15。15 肖大威。中国古代建筑防火技术与建筑发展。南方建筑。2008(6)每当火灾发生时，最先烧毁的是屋顶。屋顶材料是建筑防火的关键。唐代宋璟任广州都督时，要“教人烧瓦改造店肆，无复燃隐患”（新唐书宋璨传）。可见早在唐代，古人就意识使用不燃材料在防火中的重要作用。宋代因为城邑的人口更多，房子间距小，火灾发生的次多更多，官府甚至强制人民使用瓦代替茅草盖屋顶。在明代长城以及各类城墙、无梁殿、砖塔，层出不穷。在中国建筑史上，明代可以称是砖木时代。据天府广记所载：“易旧制板屋以瓦砖，可以避风防火烛。”认识到木材的易燃性与砖砌墙的防火性，古代建筑的结构柱也往往由砖墙包封15。肖大威。中国古代建筑防火技术与建筑发展。华南理工大学建筑学院。2008(6)为防御火灾，古建筑大量减少了木构件，大多数建筑转变为砖木混合结构。由于各种原因，中国古建筑并没有完全使用砖石。古民居大门在木基门板上镶上水磨方砖，并用圆头铁钉固定，也有在木基门板上包铁皮(清代的做法)，有较高的耐火极限5。5杨鸣。中国古民居防火技术和艺术。华中建筑。2006,24(6)2.3.2 防火间距与防火墙、防火巷防火间距与防火墙是方式火灾危害扩大的一项行之有效的措施，防火间距同时也是救火的便捷、安全通道。中国古代因火灾而毁一座城市的案例非常少，史书上记载只有宋朝临安城发。这与城市建设中防火间距与防火墙的设置是分不开的。历史上城市大火不少，宋都城汴梁城曾发生5次火灾，每次受灾上万户。这主要是因为汴梁成人口密度大，街道宽度过窄造成的。这也间接说明了防火间距的重要性。如宋朝咸平五年（1002）二月，“京城街巷狭隘，诏右侍禁、阖门祗侯谢德权广之 （宋）李焘.续资治通鉴长编M.卷51.北京:中华书局,2004:1114.。”防火墙的设置有多种。一种是在并排着的建筑物中，中间空着一间，在里面填土，形成火灾蔓延的一个障碍；第二种时让屋顶两侧山墙高出屋面，随着屋顶的斜坡而呈阶梯形，这种墙即为“风火墙”或“封火墙”，万一发生房屋火灾它可以有效地隔断火路，将火灾限制在有限区间内。相邻的两栋建筑物之间，如果都设置了风火墙，就会形成防火巷，火灾发生后可以由此逃离火场。2.3.3 水源储备水缸、水桶蓄水，平日为生活所用，火起时则为消防用具。军队中也有水缸之类贮水工具，“具绠勺储水器，暑以疗暍火以濡” (清) 徐松.宋会要辑稿M.北京:中华书局,1957:7.，作为专用的消防设备。但水缸毕竟容量太小，不足以应付较大的火灾。要具备丰富的水源，一是打井，挖池塘。二是做足引水工作。比如在清明上河图中，我们不仅看到河流贯穿整篇巨作，随处可见的还有水井。中国古代城市大多依水而建。依水建城好处很多，防火水源也因此得利。而在一些重要地区会开挖水渠引水。比如紫禁城外有护城筒子河，内有御河。有些依山而建的村落，也会引山水贯串或者环绕整个村落。2.4 灭火技术与设备中国古代的僵化哲学和忽视自然科学的思想导致科学技术的落后，一些实用的发明甚至会被认为是奇技淫巧，难登大雅之堂。这也使得我国的科技水平裹足不前。但一些消防技术设备还是值得称赞。中国唐代出现了专门灭火工具和油囊，油囊为动物胆皮制成，可用来贮水，将其扔进火场中，达到燃烧终止的目的。我国北宋时代(9601127年)开始制作竹制唧筒，并人力操作泵水，比欧洲人知道柱塞泵原理早几百年。1627年远西奇器图说在扬州刊行，“水铳”的构造与应用传人中国，中国的消防装备制造达到当时先进水平。宋朝有专门的灭火云梯，而法国1872年才试验成功第一辆云梯消防车。丁显孔。中国古代消防科学技术概况。消防技术与产品信息。2008(10)3 结论我过古代有着比较完整的消防理论和有着当时比较先进的消防技术设备。但是这种领先的消防科学技术却没能继续发扬下来，中国现代消防远逊色于国外发达资本主义国家。究其原因，不是中国人笨。而是明清闭关锁国的消极国策影响了中国的科学发展，是顽固保守的封建思想和陈旧僵化的哲学思想约束了科技的发展。消防科技立足于工业基础，在落后生产力的旧中国，生产