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一、兴起原因
首先,中原封建王朝对西部边疆各民族采用怀柔、羁縻政策,鼓励倡兴宗教,促使西北地区宗教繁荣,宗教建筑日益繁多,样式丰富多彩。元以后,藏传佛教格鲁派兴起,且大量回族集中于西北,因此,大量兴修清真寺和佛教寺院。其次,西北是多民族聚居地,各民族杂居,导致战争不断。战争中各种建筑首当其冲受到破坏,频繁出现建了毁、毁了建的恶性循环。这样的状况致使白塔木匠的修建工程从未间断。同时,由于当时宽松政策,民族聚居地客观上摆脱了中原“营造法式”的束缚,匠人可以尽情发挥艺术想象进行艺术创作,表达出自己对古建风格的感受,这为他们施展聪明才智提供了自由的舞台。发展到现在,白塔掌尺们已能熟练修建宫式、藏式、回式、回汉结合式、藏汉结合式等风格的古建筑,并在此基础上发挥他们的智慧进行独特的风格创造,不仅丰富了中华民族的建筑形式,而且以独一无二的显著特色,在西北乃至华夏建筑史上闪耀着炫目的光芒。
二、区域环境
(一)自然环境永靖县位于甘肃中部西南,临夏回族自治州北部,东与兰州市接壤,南邻刘家峡水库,素称“河州北乡”。永靖地处内陆,大陆性气候显著,属温带半干旱季风气候,境内沟壑纵横,植被稀少,气候干燥,年平均温度5~9℃之间,年平均降水量为300多毫米。过去,这里山大沟深,交通闭塞,文化落后,气候干旱,土地贫瘠,有“十种九不收,过完春节就出走”的民谚。而现在,时代变迁,永靖县交通四通八达,水利便给,特产丰饶。
(二)人文环境永靖县总面积1863.6平方公里,有17个乡(镇),人口23万人,县境有汉、藏、东乡、撒拉、回、土、保安等11个民族。黄河由南而北贯穿全县,其间有洮水、夏河、湟水注入,水利资源丰富。永靖县处于黄河古文化荟萃之地,是中华民族黄河古文化的发祥地和传播地之一,有五千年灿烂辉煌的黄河古文化。此地还是古丝绸之路唐蕃古道的要冲,古生物的伊甸园,彩陶之乡。优秀历史文化对当地古建筑技艺产生了潜移默化的影响,促进了永靖白塔乡古建筑技艺的发展。白塔乡,因在刘家峡库区内有一座白塔而得名。国家第一个五年计划,在这里兴建了当时全国最大的水利电力枢纽工程———刘家峡水库。原白塔寺川百姓被迁至现今的三塬、岘塬、盐锅峡、西河等乡(镇)。
三、种类特征
(一)建筑种类及特征白塔木匠所营建的古建筑经历了时代变迁,发展到今天大致可分为九大类别:宫式类、藏式类、藏汉结合类、回式类、回汉结合类、雕刻类、交通运输类、生产生活类、风格创造类。官式类为一套完整的具有严格形制的汉族宫殿建筑施工技艺。藏式类有红教建筑、黄教建筑两种。藏汉结合类是藏式风格和汉式风格的有机结合,如《妙因寺》。回式类分拱北型、多脊型、狼尾脊型等。回汉结合类分攒尖式的唤醒楼、拱北、多脊前卷式大殿。雕刻类有深雕、浮雕、镂雕、悬雕。交通运输类有飞桥、廊桥、弓桥、渡槽、浮桥、棧桥、木船、轿车。生活用具类分水车、船磨、渠磨、净粮风车、鼓风箱。风格创造类又分斗拱和结构两种。斗拱又分七小类;结构又分十六类,生活工具型有:黄河船磨、净粮风车、渠磨。永靖白塔古建技艺具有起源和发展的历史长久性、建筑营造技艺辐射地域的广阔性、流派兴起地域的唯一性、家族式的传承性、建筑类型的独特性与丰富性以及多民族融和性等特点。
(二)营建工具种类白塔木匠的建筑别致新颖,技艺精湛,创造出许多美轮美奂的作品,更少不了各式各样的工具,据永靖县存档中记载,主要分为以下几种;加工用具类:锯、凿、刨、锛、斧;雕刻用具类:刀、铲、锥;其他用具:尺、墨盒、墨斗、木马、放线锤、刮刀、钻子、撒钻、吊线锤、碰头、大锉、中锉、小锉。
1有限元模型
1.1节点模型建立文献[1]试验柱架尺寸:柱径210mm,梁截面120mm×180mm,燕尾榫榫头端部宽60mm,榫头根部宽50mm。由于模型对称,为节约计算资源,可取半结构建立精细化有限元模型。柱底和梁端分别通过与相应参考点耦合建立铰支座约束,以梁端榫头为从面,以柱端卯口为主面建立接触对,接触属性设为法向硬接触、切向库伦摩擦,摩擦系数取0.2。计算单元采用计算精度较高的三维八节点六面体线性非协调单元C3D8I,运用结构化网格划分技术,通过切分模型,在接触区域附近细化网格。模型网格划分如图1所示。
1.2材料本构关系木材通常被认作正交各项异性材料,试验采用的东北红松[1]的材性试验结果见表1,其中下标1、2、3分别代表木材的径向、弦向和纵向。通过在Abaqus中赋予单元材料方向可以定义材料的正交各项异性。在弹性阶段,木材的本构关系可以由表1中E1~G239个工程常数来决定。木材的塑性特性采用Hill准则模拟,参考屈服强度取木材顺纹受压强度34.76MPa,塑性发展考虑为理想弹塑性模型,根据木材各强度大小比值关系,计算出Hill准则的6个屈服应力比R11~R23,见表1。
1.3加载制度为考虑P-Δ效应的影响,采用柱端加载方案。通过建立在柱顶并与柱顶截面耦合的参考点施加水平和竖向荷载。竖向设计荷载为10kN,先于水平荷载施加在柱端,使榫卯接触关系平稳建立起来。水平加载采用变幅值位移加载,初始值10mm,每级位移增量10mm,循环加载至最大位移幅值200mm,加载过程如图2所示。计算过程中通过设置软件中的Nlgeom开关为On来考虑几何非线性。
2有限元计算结果分析
2.1破坏模式分析在竖向荷载和水平低周反复荷载作用下,榫头逐渐从卯口中拔出,榫头端部和卯口边缘应力增大,相继进入塑性发展。图3为加载至最大位移幅值时卯口和榫头的塑性发展分布,此时榫头从卯口中拔出约20mm,节点承载力下降,可认定连接已经失效。
2.2刚度和延性分析通过梁端支座反力计算节点弯矩,通过分别柱端转角和梁端转角计算节点相对转角,得到燕尾榫节点的弯矩-转角(M-θ)滞回曲线如图4所示。可见燕尾榫节点滞回曲线呈反Z形,表现出大量的滑移特征,滞回环面积逐渐扩大,反映出燕尾榫较强的耗能能力。连接燕尾榫节点M-θ滞回曲线每次加载循环的峰值点,得到其骨架曲线如图5所示。从骨架曲线可以看出,燕尾榫节点经历弹性阶段、强化阶段和屈服阶段,弹性阶段的初始刚度约为40kNgn/rad,可见燕尾榫节点相对铰接节点而言,具有一定的抗弯刚度。
将骨架曲线上从弹性阶段进入强化阶段的临界点作为屈服点,从强化阶段到曲线进入下降段的临界点作为极限点,得到节点主要特征参数的有限元计算结果和实验结果对比如表2所示。由表2可见,由于在有限元计算中将木材简化为理想弹塑性材料,且试验时榫卯之间的间隙没有在有限元模型中考虑,导致有限元结果较试验值偏大,但二者在节点转角的结果上吻合较好,说明利用有限元进行榫卯节点模拟试验具有一定的可靠性和可行性,而为获取更精确的数值分析结果则需考虑榫卯间的间隙并准确模拟木材的塑性发展和破坏准则。燕尾榫节点的极限转角和延性系数分别达0.1rad和1.69,说明其具有较大的转动能力,同时具有一定的延性。节点的极限弯矩为1.86kNgn,而榫头的抵抗弯矩fmW=67.27×27000=18.16kNgn。可见燕尾榫节点是一种“弱节点”,其节点的抗弯承载力只有约构件截面抵抗弯矩的1/10。
一、重庆古建筑历史文化形式与现状
重庆古建筑历史文化的形式可以区分为民用、宗教、军事等建筑文化形式。他们呈现出多种多样的建筑文化形式。由于中国建筑材料多为木质的局限,具有悠久历史的建筑难以保存,目前保存较多的是明清建筑,大多存在于各大古镇老街。除此之外市区繁华都市中还隐藏着许多具有宗教军事意义的古建筑,如重庆天主教堂、解放碑能仁寺等。
(一)重庆古建筑的历史文化形式
1.民用建筑文化形式重庆的民用建筑文化分为民居和商铺。民居各个时代都有各自的特点,带有那个时期文化的影响,如安徽移民的迁移给重庆带来了安徽建筑的特点,湖广移民带来了湖广建筑模式的影响等。商铺的建筑结构和居居的房屋基本相同,区别在于门,商铺为了便于营业,门开得大,形成了重庆独特的梭板门。
2.宗教建筑文化形式重庆的宗教建筑有佛寺、道观、清真寺、教堂等。遍布于重庆的各大区县,尤其是集中在人口中心地带,建筑所展现的是宗教的特色,和中国传统建筑的母体相结合,形成了富有中国特色的建筑。如佛教给建筑带来的是佛像石刻雕塑;伊斯兰斯给中国建筑带来的是他们的门邦克楼和礼拜大殿上丰富多样的伊斯兰装饰风格;基督教带来的罗马式、哥特式、拜占廷式的建筑原素融入到重庆建筑之中。
3.军事建筑文化形式重庆的军事建筑有市区的古城门、合川钓鱼城、丰盛古镇的碉楼、云阳的磐石城等。这些军事建筑大都依地势而建,用于防御。他们共同的特点是利用峭壁,采用当地石材建古城门、城墙,又利用嘉陵江、涪江、渠江、长江等天然屏障构建防御措施。
4.其它建筑文化形式重庆除了上述提到的建筑文化形式之外,还有园林建筑、窑址和盐泉等。这些建筑文化形式都离不开重庆的地理资源,成为依托当地环境而形成并且与其它聚居建筑整合在一起共同构成具有生活功能的建筑。
(二)重庆古建筑的现状
1工艺流程
仿古建筑钢结构构架验收→现场复测→与专业加工厂确定钢椽装饰方案→二次深化设计→翼角部位做1∶1实样→制作胎具→工厂加工(翼角椽编号加工)→成品验收→测量放线定位→正身椽铝单板安装→正身椽补档安装→翼角铝单板编号组装→檐口、构件接口、接缝处细部处理→封檐板密封处理→清理验收。
2关键技术实施
1)钢椽装饰方案及二次深化设计。钢椽包装选用强度、耐久性好的铝单板为装饰材料,经过裁剪、折边、弯弧、焊接、打磨等工序,由工厂化加工成所需的形状和尺寸,最后在构件上进行符合古建筑风格特征的氟碳面漆喷涂。在构件制作前先对现场已安装完成的钢椽构件及椽档间距进行复测,按实测结果应用计算机对钢椽之间的档距进行统筹调整、均分和排版设计,对正身椽及翼角部位等装饰椽分块编号,然后绘制铝板加工图。正身椽、正面、侧面大样图见图1,图2。2)钢正身椽包装固定。铝单板装饰构件制作成型后,先在椽头以椽的出挑和起翘确定钢连檐(传统仿古建筑中连檐是指固定檐椽头和飞椽头的连接横木)的位置,保证连檐的空间曲线自然、顺畅、优美,本工程由于构造要求钢连檐采用50×50×5的角钢,底面与钢椽、屋架顶面焊接牢固,位置距椽头80mm;后用小线翻出第一根正身椽以及翼角椽的位置再进行安装。安装时采用单个安装,先根据放线位置安正身椽,整块板通过四周铝角码采用3.2钻尾丝及铝板固定件与钢椽上的木望板连接固定,铝角码型材统一,严格按设计间距安装;正身椽安装完毕后椽档采用宽度为120mm的铝单板平板补档,并通过四周铝角码与上部木望板连接固定。铝单板包椽反折边固定节点图见图3。3)翼角部位的特殊控制。a.传统建筑中翼角部分从立面上看是檐口的一条由飞身椽子开始,逐渐向上翘的曲线;从平面上看,又是一条向45°斜角方向逐渐伸出的自然和缓的曲线,似展翅的鸟翼,从而形象称之为翼角。在本工程翼角部分的铝单板制作是个难点,此部分钢椽从正身椽到老角梁是每隔一椽设置,间距较大,中间用铝单板均匀填补并要反映出仿古建筑翼角的曲线。这就使铝单板装饰的断面形式为变截面矩形,所设铝单板椽头和椽尾尺寸差异较大,与此同时,椽身和椽尾的长度也在变化。为解决这些复杂的变化,此部分测尺时先在现场用三合板做1∶1木质节点实体模型,排列出翼角椽的次序位置,椽身断面由正方形变为菱形,由椽头的菱形直接过渡成椽尾处薄厚不等的楔形,并呈散射状排列,以此确定翼角部位的空间曲线;然后按照模型的尺寸试样进行加工,以保证成型后角度及尺寸位置的准确,体现仿古翼角的曲线和造型。b.本工程四个庑殿顶,每个庑殿顶有四个翼角,必须要求同一屋面的四个翼角椽断面形状、尺寸应统一,长度均按照实体模型尺寸,椽身斜形、翘曲部分应逐根加大至实际需要尺度。需要注意的是翼角处铝单板尾部与钢结构柱子连接不采用角码安装,而是对与钢柱结合处的铝单板进行反折边,然后打孔用钻尾丝上于木基层底面,反折边一方面是为了保护柱子使之安装时不变形,另一方面起角码固定作用。此处钻尾丝固定时严禁扭曲、变形、碰伤,严格控制安装精度,确保立面垂直度2mm;表面平整度2mm;接缝平直0.5mm。翼角钢椽外包铝单板效果图见图4。4)构件连接接口、接缝的细部处理。a.铝单板安装时,铝角码固定处留有15mm的分隔缝,为保证仿古建筑檐椽的整体效果衔接自然、统一,采用泡沫棒填缝,硅酮耐候胶密封的方式进行衔接处理;正身椽、翼角铝单板包椽安装完成后,椽头雀台处与钢连檐、瓦口木连接处的20mm接缝处,必须用耐候胶嵌缝予以密封,防止气体渗透和雨水渗漏。b.接缝处理除考虑立面的装饰效果外,更要考虑受热膨胀后的热伸缩量,嵌缝耐候胶注胶时应注意:第一,充分清洁板间缝隙,保证粘结面清洁,并加以干燥;第二,为调整缝的深度,先在缝内填充聚氯乙烯发泡材料(泡沫棒)再注胶;第三,注胶后应将胶缝表面抹平,去掉多余的胶;第四,注意注胶后应养护,胶在未完全硬化前,不要沾染灰尘和划伤。c.铝单板安装完工后,从上到下逐层将铝单板表面的保护胶纸撕掉,同时逐层同步拆架,拆架时应注意保护铝单板,不要碰伤、划伤,最后完成整个铝单板包椽工程的施工。正身椽外包铝单板装饰效果见图5。
3结语
本工程中铝单板包椽技术在保持古建筑屋顶外形不变的前提下,采用工厂化加工,经过技术分析和模拟实验,从艺术效果上采取合理的工艺流程和可靠的技术措施使构件细部做的逼真,曲线优美流畅,确保了成型后的装饰效果具有传统古建筑飞檐、翼角的韵味,满足了仿古建筑的艺术效果。其施工操作更方便,构造更安全,大大减少了施工现场的作业量,有效地降低了劳动强度。经质量验收观感评定好,分项工程达到优良,受到建设单位、监理单位和设计单位的高度评价。
作者:杨忠阳单位:山西一建集团有限公司
1古建筑营造技艺传统传承方式局限性大
传统方式下古建筑营造技艺主要通过家族式、师徒式两种方式传承,但都存在局限性。家族式的传承一般只传内不传外,限制了传承的范围,并且通过家族式传承至今的传承人也已经不多,如中国木拱桥传统营造技艺的传承属于家族式传承,其传承人只剩下屏南县的黄春财家族、寿宁县的郑多金家族、周宁县的张必珍家族和泰顺县的董直机师傅。第二种师徒式传承要求师徒“一对一”,许多老工匠文化水平不高,传承过程靠手把手教,口口相传,培养人才的效率很低,而且师傅数量也有限,所以通过师带徒也就受到了限制。古建筑营造技艺的传承及保护成为摆在我们面前的一大命题,需要我们运用现代教育理念和教育模式培养新的传承人,从而促进中国传统建筑遗产得到更好的保护。
2创新人才培养方式促进古建筑营造技艺传承
建筑是有形的,而建筑技艺却是无形的。怎样让建筑技艺实现有形化,让古建筑营造技艺传承下去?
2.1建造传承实训基地“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行”,工艺技术必须经过实践和实训才能得以掌握,而建造实训基地可以提供很好的实践保障,其中最完善的实训基地是建造“1∶1”古建筑模型。建造模型本身就是技艺的再现过程,就是在建造“1∶1”模型时集中组织大木、小木、瓦作、石作、土作、水作、砖细砌筑、油漆彩绘、雕刻装饰等老工匠,按照传统方法,使各大技艺工艺进行集中运用,以再现中国古建筑的工艺精髓。而且,可以在建造过程中,把每一个施工环节都用数字化手段进行记录与保存,形成完整的科教片。制作完成的模型不但可以提供给新的传承人进行认识实习,还可以利用古建筑可拆解的特点,在必要时对“1∶1”模型进行拆解和重新建造,从而使技术得到充分传承。如苏州香山工坊建设投资发展有限公司作为世界级非物质文化遗产“香山帮传统建筑营造技艺”的示范基地已经进行了探索。他们历时近1年时间,集中了18位国家级和省、市级传统建筑营造技艺传承人,完全按照传统施工流程和营造技艺建造了“承香堂”。并将在每20年后由新的香山古建技艺传承人全部拆解后,再一砖一瓦重新建造起来,以再度进行传承。因此,“承香堂”被誉为古建筑营造技艺的“活字典”[1]。
2.2开展专业建设1946年梁思成先生在清华大学创办了建筑系,自此中国开始建筑学科专业的建设和教育。之后有同济大学、北京建筑大学相继开设出历史建筑保护工程专业,目前也有近10所高职高专院校开设出中国古建筑工程技术专业,培养了一大批既具备结构力学等建筑理论,能进行建筑鉴定和测绘,又具有计算机软件计算和设计及现代机械操作技能的高素质高技术人才。但随着人们对“建筑遗产保护”的关注和政府保护体系的建立[2],古建筑专业人才需求市场不断扩大,许多古建园林公司招不到专业对口的大学生,有的公司负责人只能招收相关建筑专业大学毕业生后,由公司自己组织培养。因此,还需要有更多的高等院校开设出古建筑专业。设想在传统建筑修缮和建造人才市场的需求下,古建筑专业将会成为一支独立的学科专业并蓬勃发展。
2.3开展培训和技能鉴定目前,全国还没有专业机构对古建筑营造技艺进行教育培训和认证,使从事仿古建筑建造,古建筑修缮和保护的工人多无等级证书,无合法身份,专业水平参差不齐,鱼目混杂。导致由于修缮人员工艺不过关,新修建的传统建筑只有样子没有灵魂,更甚者还出现“破坏性修缮”。应古建筑修缮和仿古建筑工人的社会需求,已有相关部门(如全国促进传统文化发展工程工作委员会联合人力资源和社会保障部)开设出古建营造师培训,颁发技能证书。但技能鉴定的普及化和专业化还有待加强。急需建设部门或文化部门出台相关政策,出台古建筑工人技能鉴定和培训方案,以提高古建筑工人的专业化水平。在古建筑营造技艺传承过程中,不仅面临人亡艺绝的困境,还面临古建筑一旦毁坏,有些绝技就将不为人知而失传的危机。因此,笔者认为,要传承还要做好保护,研究和保护古建筑营造技艺有着不言而喻的重要意义。
3利用现代技术促进古建筑营造技艺的保护
1科学划分建筑消防安全区域和设防等级
在文物古建筑消防安全管理工作中,笔者发现,各级消防机构大多陷入一个误区,即对文物古建筑所在区域或地域的所有古建筑和仿古建筑,不加区分,均笼统按文物古建筑群进行保护和设防,既无谓自我加压,压力过大,错误估计实际火灾危险性,误导消防设计方案制定和决策,又牵扯过多精力疲于应付,使消防工作出现偏差。正确的做法是,真正的文物古建筑,必须重点保护,作为核心安全保护区域和重点设防对象,设防等级定为特级、一级及相应较高等级。而其周围毗邻或配套建设的现代旅游仿古建筑,尤其是商店、饭店、宾馆等旅游区仿古式建筑和场所,虽部分建筑风格、外观上与古建筑看不出明显区别,但事实上与古建筑和文物保护关系不大,必须认真加以区分,划分为相对独立的建筑区域,相对文物古建筑区域适当降低火灾危险性评价和消防安全设防等级,并在确保与文物古建筑足够防火间距的前提下,经专家技术论证,按照普通区域和普通民用建筑进行防火设计和管理。景区管理单位有限的资金和人力物力财力亦应根据实际情况、保护价值、重要程度和设防等级科学、合理、重点进行投入和集中保障,确保文物古建筑高危核心区域、高设防等级区域的消防队(站)、消防水源、消防设施、消防通道、消防器材、消防管理人员等的强化配备和到位。同时,因管理思路、目标、标准、等级清晰,工作量和压力明显下降,火灾防控工作和技术管理措施重点突出,统筹高效,体现客观科学的防火工作思路。此外,在古建筑群、古城古镇等建筑密集区域,如平遥古城、五台山风景区等,亦可根据建筑群使用功能、耐火等级、人员商品数量、防火分隔状况、道路水源条件、火灾蔓延特点、实际火灾危害等,科学划分不同消防安全区域,把相同或类似火灾危险性的区域分别划分为一类或一个重点区域,分片分区分级设防,研究、论证、确定对应的等级和人防技防措施,科学构建统筹、合理、完善、健全的消防安全功能体系,实施现代科学消防安全管理。
2科学评估文物古建筑实际火灾危险性
文物古建筑,历经数百上千年的历史岁月,能够存在到今天,其中自然有隐含的奥秘和古人的智慧,尤其是防火设计的考虑和建筑防火功能的简单、实效,多隐藏在建筑实体的各个细节、各个方面而不为人所察觉和简单识别。最直观、最常见、最有效的莫过于马头墙的设置。马头墙古谓封火墙,其建筑高低错落,实体土墙相接相对,完全隔断紧邻的建筑,实现了相同于现代建筑的防火分区和防火单元的功能,且户户分割,防火单元划分更小、更多,十分有效,如图1所示。较常见的建筑材料选用,取材千差万别,如应县木塔的楼梯扶手选取的是极特殊木质,密度非常高,质地异常坚硬,刀锯实施锯切极为困难,其木材分子结构高度固化稳定,很难受热分解,且扶手直径达15cm,一般日常使用的火源短时间内无法点燃。一些古建筑内无任何电器线路和照明,亦无其他任何火源,不宜随意要求增设火灾报警和自动灭火系统。其原因一是增设火灾自动报警、自动喷水金属管道等灭火系统后,人为增加了火源,可能造成雷电波侵入、感应雷等雷击起火情况,变无火源为有火源,变无雷为可能主动引雷;二是文物保护价值不允许随意增设非必要或增加火灾危险的外来设施和金属管道等,破坏文物原貌且不安全。因此,在分析古建筑火灾危险性和制定消防安全方案时,必须透彻了解和科学评估古建筑结构特点和真实火灾危险性,有针对性地评估论证,正确制定消防安全保护方案,避免缺乏操作性和科学性。
3编制特殊消防专业规划和更高防火技术标准
在古建筑群和古城建筑消防安全管理工作中,古建筑群和古城建筑被持续、无序、甚至过度开发利用,未同步考虑消防安全专业规划和消防设施建设,尤其是空余土地被持续开发建设新的仿古建筑和现代功能型场所,融入古建筑群,且使用性质复杂多样,火灾危险性极高,而消防执行标准和建筑定性难以实际把握,防火技术措施更是未经统一和规范,这就无形中给古建筑群和古城建筑带来巨大的新生火灾危险。因此,在发展地方旅游经济的同时,必须对古建筑群和古城建筑进行专业的消防规划,合理改造、搬迁、拆除重度危险源,降低原住居民密度,逐步整改电气线路、采暖等系统性火灾隐患,完善消防基础设施和水源,建设专业消防站,建立现代火灾监控体系,完善自防自救功能。对新建仿古建筑,改建、修缮古建筑,应加强地方立法,编制地方消防标准和技术措施,提高此类建筑消防设计标准,严格审批把关和监督,严控新的火灾隐患生成。
4“火源控制”为核心
文物古建筑防火,必须贯彻“火源控制”这一核心工作思路。笔者在一线工作中发现,许多基层消防机构和文物古建筑管理单位没有认识到,对于古建筑防火而言,火源控制是最实际、最适合、最有效、最切实可行的方法,这是基于文物古建筑绝大多数使用功能单一,火源较少的特点而来,是换一个角度思考问题,由侧重各类复杂的、低效的强化安保措施转变为简单的消除室内微火和电气火源的思路,实现釜底抽薪、化繁为简,突破传统思维定式的目的。实践证明,如此思维方式和简化对策,实际效果远胜于各类得不偿失的复杂消防措施。简言之,其核心思想是:火源没有了,消防的根本问题就解决了。火源控制的常用做法如,寺庙燃香统一在殿外定点香炉内,殿内严禁使用明火,或使用金属、石材等不燃深槽烛台,烛台供奉香案表面包覆铜、铁皮防止倾倒蜡烛引燃木台面,不设电气照明,或改造为实埋线路地灯、穿不燃管密封保护等,用简单的方法彻底消除火源,或使微火和电气火花被完全隔绝,杜绝一切起火可能。关于雷击,虽因古建筑防雷和选址科学而数百年甚至千年不遇,但可靠的现代防雷设施、措施和灭火准备仍是必要的。
一、火灾现场的勘验
(一)初步勘验千佛殿为10m×10m的方殿,内部四周墙上有千佛壁画,中间有一长约2m,高1.2m摆放佛像的佛台,佛像已烧失。东墙上方立坊与平板枋已全部炭化,墙内中间两根立柱向南面炭化程度明显重于向北面,其上方六块斗拱板最南侧两块已缺失,斗拱板上的挑檐檩南半部分已烧失,残留部分由中间向北逐渐变粗。南墙立坊和平板枋全部过火炭化,其上部东半部的斗拱板、斗拱、挑檐檩及过梁已全部烧失,西半部残留有三块斗拱板和部分斗拱、过梁。西墙上有两块斗拱板缺失,墙上建筑构件过火炭化,残留部分形态较完整,与环境勘验西墙外侧对比,墙外侧的构件仅有烟熏痕迹,未过火。北墙后门烧失,门框全部炭化,门上方泥台塌落,墙上壁画烟熏痕迹明显。门上方一块斗拱板烧失,门上方对应的挑檐檩、过梁烧蚀变细,北墙上其余建筑构件过火,炭化物东侧残留较西侧多。上述痕迹呈现出火势从千佛殿东南角向四周蔓延的特征。
(二)细项勘验对东南西北四面墙内侧的壁画勘查发现,东墙南半部壁画有一道明显的半“V”字形斜线,斜线南侧佛像壁画局部高温发白,轮廓模糊,斜线北侧佛像壁画温度均匀,烟熏痕迹严重,无局部高温特点(见图2所示)。斜线向上延伸至东墙南起第二立柱偏南0.15m。其余三面墙上的壁画以烟熏痕迹为主,无明显变化。在东墙土坯上方勘验发现,沿殿东墙立坊内侧根部由南起第二立柱至东墙和南墙连接处发现若干段铝导线,最长的一段端部发现有熔珠,熔珠位置对应东墙南起第二立柱南侧0.15m(见图3所示)。由殿正门沿烧毁佛像前至殿东南角对地面残留物开始挖掘。现场塌落层次由下之上依次为:佛阁木板,树脂材料佛像残留物,木板,土及瓦片。挖掘发现:监控摄像头支架弯曲变形,前段转头处有部分本漆脱落,监控摄像头残骸镜头朝下。沿东墙、南墙砖台接近地面处有若干木质隔板,靠近东墙一侧已碎裂成大小不等的碎片,向西、向南木板基本成型,边缘规则整齐,过火炭化,烟熏痕迹严重,部分木板表面仍有红色油漆,翻起隔板下表面烟熏痕迹仍然很重。沿东墙砖台清理出七块砖雕,南起第1块到第4块烟熏痕迹较重,第5、6、7块有局部高温过火痕迹,部分位置局部过热变成土黄色。与东墙壁画“V”字形痕迹底点对应,且与东墙上方铝导线熔珠发现处对应。以上痕迹呈现出在火灾初期有明火掉落,东墙南起第5块到第7块青砖台受明火作用的痕迹特征。
(三)专项勘验对千佛殿的供电线路进行勘验,从范村公共用电引入圆智寺东院地下室三相四线制电源,供全寺用电。从地下室引出一相沿新修寺院的西墙敷设到南侧,到禅堂院西南角的双扇门处设有一个二级配电柜,配电柜设有1个40A总空气开关,下设有3个20A空气开关,从最西侧20A空气开关引出线沿钟楼、伽蓝殿前沿,布到千佛殿的东南角,从东南角引入千佛殿后分为南北两路,向南给正门北侧上方两个照明灯供电,向北给东墙南起第二立柱处的监控摄像头供电。勘验发现,二级配电柜中4个空气开关在灭火过程中由消防战士断开,在灭火前呈闭合状态。在东墙上方发现的铝导线,接近监控摄像头处一端铝线完好,端头有4个熔珠,为电热熔珠,南侧的铝线被烧成短节。二级配电柜的西侧给千佛殿供电的20A空气开关下方其中一根引出线的绝缘皮有局部过热痕,过热后发硬、发僵、龟裂,地下室为其供电的这一相熔断片熔断。正门内东西两侧各有一根前檐金檩由屋顶跌落至地面,对两根木梁上的铁钉剩磁进行检测,发现均有剩磁,由东至西逐渐增强,由0.2增至0.4。以上勘验呈现出在这两根木梁的附近发生过过电流。
(四)火灾物证技术鉴定勘验人员对东墙土坯上方发现的带有熔珠的铝导线进行了现场提取,并将其送至火灾物证鉴定中心,鉴定结论为短路熔痕。
二、火灾事故原因的认定
根据调查访问和现场勘验,起火部位位于千佛殿东南角,起火点位于千佛殿内东墙南起第二立柱南侧佛阁上。起火原因分析如下:根据当日气象条件、现场勘验情况、调查访问情况,可排除雷击起火、人为放火及自燃、用火不慎、遗留火种。据火灾第一发现人寺内居士胡某陈述:进入千佛殿内烟雾较大,东南角处有明火。多名证人证实殿内东南角有监控摄像头。对照千佛殿原貌图,东墙南起第二立柱上方安装有监控摄像头,附近无照明设备。现场痕迹表明东墙南起第二立柱南侧0.15m发现带有熔珠的铝导线,且其下方对应起火部位和起火点,综合调查访问、现场勘验及物证鉴定结论,综合认定起火原因为殿内监控摄像头电源线短路引燃电线绝缘皮,进而引燃周围可燃物。
三、启示
1当前古建筑火灾原因分析———以山西临县碛口古镇为例
1.1消防基础设施较为薄弱
1.1.1古镇自身条件不足带来的先天消防隐患碛口古镇由于时代久远、地理条件特殊等原因,造成了建筑密集大、防火间距不足、耐火极限不足等先天性消防隐患,影响了消防安全。
1.1.2消防水源匮乏市政消火栓数量严重不足、分布不均,供水能力较弱,不能满足灭火救援需要。
1.2消防安全管理能力差
1.2.1古镇内商业店铺交替布置,功能布局混乱古镇内不规则地布置经营着旅馆、餐厅、特产销售等商业店铺,增加了火灾危险性。餐饮场所耗时长,导致人流聚集,引起道路阻塞。
1.2.2古镇外来人口较多,流动性较强,自防自救能力较差由于古镇内“三合一”、“多合一”现象普遍存在,一旦发生火灾,极易造成人员伤亡。
1.2.3维修施工用火不慎由于古镇内建筑经时间流逝,大都受到不同程度的损坏,急待抢救、维修。在维修过程中,可能使用木材、油漆、燃料等可燃材料,也可能使用电焊等明火工具,极易造成火灾事故。