基于建筑防火特征參數(shù)的文物建筑評估方法

趙婧昱　盧世平　宋佳佳　明漢奇　張永利　肖玥琰

摘要：為建立文物建筑消防安全評估模型，選取建筑結(jié)構(gòu)獨特、消防安全隱患突出的漢臺遺址、鳳凰街民居和漢濱東藥王廟3處陜南地區(qū)文物建筑，綜合現(xiàn)行建筑防火規(guī)范、文物建筑現(xiàn)狀、火災特點、火災風險隱患，基于建筑防火參數(shù)建立文物建筑消防安全特征定性分析方法，將文物建筑消防安全等級劃分為一級風險、二級風險、三級風險和四級風險，并建立選取的3處文物建筑的消防安全定性評估模型，結(jié)合層次分析法，對3處文物建筑進行消防安全評估。結(jié)果表明：人為因素和電氣因素為決定3處文物建筑消防安全狀況的主要因素。由于電氣設(shè)備問題、安全教育和制度責任問題、生活用火問題、燒香點燭燃燈等問題造成漢臺遺址、鳳凰街民居以及漢濱東藥王廟均為一級風險建筑。研究結(jié)果對有針對性的改進消防安全保護方法和提高文物建筑管理水平提供重要參考和依據(jù)。

關(guān)鍵詞：文物建筑;定性分析;層次分析;風險等級;安全評估

中圖分類號：X 959文獻標志碼：A

文章編號：1672-9315（2022）03-0452-08

DOI：10.13800/j.cnki.xakjdxxb.2022.0307開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Evaluation methods of cultural relics buildings based on

characteristic parameters of building fire protection

ZHAO Jingyu LU Shiping SONG Jiajia MING Hanqi ZHANG Yongli XIAO Yueyan

（1.College of Safety Science and Engineering，Xian University of Science and Technology，Xian 710054，China;

2.Shaanxi Industrial Process Safety and Emergency Rescue Engineering Technology Research Center，

Xian University of Science and Technology，Xian710054，China）Abstract： In order to establish a fire safety evaluation model of cultural relics buildings，three cultural relics buildings in southern Shaanxi，Hantai site，F(xiàn)enghuang Street residence and Hanbin Dongyaowang temple were selected with unique building structure and prominent fire safety hazards.Based on the current code for fire protection of building，situation of cultural relic buildings，fire characteristics and fire potential，the qualitative analysis method of fire safety characteristics of cultural relic buildings was proposed based on building fire prevention parameters，and the fire safety level of cultural relic buildings was divided into level 1 risk，level 2 risk，level 3 risk and level 4 risk.The qualitative evaluation model of fire safety of the three selected cultural relic buildings was established，and the fire safety of the three cultural relic buildings was evaluated with the analytic hierarchy process in view.The results show that human factors and electrical factors are the main indices to determine the fire safety of the three cultural relics.Due to the problems of electrical equipment，safety education and system responsibility，domestic fire，burning incense and lighting lamps，the Hantai site，F(xiàn)enghuang Street residence and Hanbin Dongyaowang temple fall into level 1 risk buildings.The research results provide important reference to improve the fire safety protection methods and promote the management level of cultural relic buildings.

Key words：cultural relic buildings;qualitative analysis;analytic hierarchy process;risk level;safety assessment66BB11AA-5EDC-4AC5-828E-1C1796216323

0引言

中國歷史悠久，文物建筑數(shù)量眾多，現(xiàn)有古建筑263 885處，地域分布廣，全國重點文物保護單位4 296處。文物建筑多為磚木結(jié)構(gòu)，通常由單體建筑組成庭院或建筑群，火災荷載大、耐火等級低、火災風險高[1-3]。近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，旅游資源的不斷開發(fā)，游客訪問量的劇增，大幅度增加了文物建筑的火災風險隱患[4]。目前，國內(nèi)外學者已經(jīng)對文物建筑的火災風險評估、防治技術(shù)、防火設(shè)計等方面進行了一定的研究。

風險評估方面，孫宜然、高超、劉玉川等學者[5-9]通過對歷史街區(qū)消防安全的分析，構(gòu)建了全面的歷史街區(qū)消防安全指標體系;孫樂雷對新疆部分文物古建筑進行現(xiàn)場調(diào)研，基于層次分析方法，采用模糊綜合評價進行火災風險評價，為文物古建筑預防火災事故發(fā)生和防控火災隱患提供數(shù)據(jù)支撐[10];王曉奇提出一種基于模糊層次分析法的木結(jié)構(gòu)古建筑評價方法并利用該方法對某木結(jié)構(gòu)古建筑進行檢測和評價[11];馬礪、徐志勝等基于實地調(diào)研構(gòu)建出包括文物建筑特征、火災危險源、消防設(shè)施、管理水平以及火災發(fā)生后處理能力等5個一級指標和18個二級指標的評估體系[12-13]。此外，在防火技術(shù)和設(shè)計方面，薛奕結(jié)合現(xiàn)代消防技術(shù)，針對木構(gòu)文物建筑進行了具體的防火改造設(shè)計研究，并提出防火改造方案[14];熊軍等為了對現(xiàn)存古建筑有針對性地進行消防保護，分析了古建筑的建筑特征，對現(xiàn)有古建筑消防保護措施的利弊進行了比較，提出采取傳統(tǒng)保護措施與現(xiàn)代保護技術(shù)相結(jié)合的方法[15-16];李采芹、康雪峰等指出文物建筑火災的特點、起因，同時提出了如何降低文物建筑火災風險筑火災風險[17-18]。

綜上，文物建筑消防安全形勢嚴峻，建筑物中存在可燃物多、耐火等級低、防護技術(shù)能力有限、結(jié)構(gòu)復雜、監(jiān)管不嚴等問題，因此，對文物建筑的消防安全評估非常重要?；诂F(xiàn)場調(diào)研，選取陜南地區(qū)漢中、商洛、安康3市的漢臺遺址、鳳凰街民居、漢濱東藥王廟3處典型文物建筑進行消防安全評估分析。文中建立基于建筑防火參數(shù)的定性分析法并結(jié)合層次分析法，構(gòu)建文物建筑消防安全評估模型，對3處典型文物建筑進行調(diào)研，分析文物建筑消防安全等級，并且根據(jù)評估結(jié)果提出相應(yīng)的防治措施，研究結(jié)果對文物建筑的消防安全保護具有重要的科學意義。

1基于建筑防火參數(shù)的定性分析法

定性分析法是對研究對象的火災危險情況進行系統(tǒng)和細致地檢查，根據(jù)檢查結(jié)果對火災危險性進行評價。目前很多研究是以安全檢查表和預先危險性分析作為基礎(chǔ)進行的，并且這2種方法工作量大且安全檢查表的質(zhì)量受編制人員的知識水平和經(jīng)驗影響?；诮ㄖO(shè)計防火規(guī)范[19]建立建筑防火參數(shù)的定性分析法，確定了文物建筑使用性質(zhì)、防范能力、控制條件及火災危害程度作為主要指標，對文物建筑進行火災風險評估。使用性質(zhì)指標考慮文物建筑內(nèi)人員密度、火災荷載等因素;防范能力指標考慮文物建筑主體結(jié)構(gòu)的耐火等級、防火分區(qū)、建筑高度3個因素;控制條件指標以文物建筑周圍的火災隱患、防火間距等為主要因素;火災危害程度指標與文物保護單位遭受火災的損失程度，同文物價值、保護單位級別、社會影響、次生災害和災害影響范圍等因素有關(guān)。

1.1消防安全等級劃分

根據(jù)文物建筑的使用性質(zhì)、防范能力、控制條件及火災危害程度主要指標建立指標體系，見表1;根據(jù)A，B，C等級進行風險分級劃分，見表2。

1.2定性分析法建立消防安全評估模型

由于3個建筑在使用性質(zhì)方面均屬于參觀游覽類和居住類建筑，且防范能力較弱，火災危險性較大，固均屬于一級風險建筑，見表3。

2基于層次分析法的文物建筑消防安全等級定量分析層次分析法對難以量化的因素的重要性、影響力、優(yōu)先程度提供了一種科學的決策方法[20-22]具體步驟如下：構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)模型、構(gòu)造每個層次判斷矩陣、層次單排序及一致性檢驗以及層次總排序及一致性檢驗[23-25]。根據(jù)定性分析法建立消防安全評估模型可得出，使用性質(zhì)、防范能力、火災危害程度3類因素均與人為因素有關(guān);控制條件、火災危害程度這2類因素與電氣因素有關(guān);防范能力、火災危害程度這2類與自然因素有關(guān)。

2.1層次分析法建立消防安全評估模型

文物建筑近10年來火災事故因素如圖1所示，從圖1可以看出，文物建筑火災發(fā)生最主要原因是由于人為因素、電氣因素和自然因素。

圖12010—2019年火災事故因素占比統(tǒng)計

Fig.12010—2019 statistics of fire accident factors在節(jié)假時期人員密集，火災隱患較多。由于年代久遠，建筑內(nèi)部出現(xiàn)電路老化以及電氣工程安裝施工不合格等電氣因素;由于沒有嚴格對員工安全教育培訓，制度責任不明確，工作人員違規(guī)用火用電導致此建筑有較大的安全隱患。

2.1.1構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型

以上面要素為出發(fā)點分析判斷進行精細劃分得到指標層的評價要素，以漢臺遺址為例，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型如圖2所示。

2.1.2構(gòu)造判斷矩陣

通過對人為因素、電氣因素、自然因素3個方面對文物建筑消防安全狀況進行賦值，建立判斷矩陣，見表4。

2.1.3中間一層對上一層的一致性檢驗

2.1.4底層對中間層權(quán)重計算及一致性檢驗

2.1.5底層對上層企業(yè)職業(yè)病安全狀況權(quán)重計算

人為因素對文物建筑消防安全狀況的權(quán)重為（0.111 7，0.151 5，0.373 8）

電氣因素對文物建筑消防安全狀況的權(quán)重為（0.043 1，0.215 2）

自然因素對文物建筑消防安全狀況的權(quán)重為（0.104 7）

從表8可以看出，每個因素對目標層的影響程度不同，在該文物建筑中對其消防安全狀況影響最大的是安全培訓不合格。

漢臺遺址主要為參觀游覽類建筑，人流量較大加之安全培訓不合格、電氣工程安裝、施工不嚴格、制度、責任不明確極易增大其火災危險性。該文物建筑在消防安全培訓方面應(yīng)該提高重視程度，制定這方面的預防和管理措施。66BB11AA-5EDC-4AC5-828E-1C1796216323

同理，鳳凰街民居與漢濱東藥王廟的安全狀況排序見表9、表10。

從表9的綜合權(quán)重排序得出，不同因素對目標層的影響程度不同，對該文物建筑消防安全狀況起到?jīng)Q定性的作用是生活用火不慎、電氣設(shè)備使用時間過長以及電氣老化，其他因素的影響程度相對較小。

鳳凰街民居為居住類建筑，且防范能力較弱，生活用火不慎易導致火災，加之電氣設(shè)備使用過長以及部分電氣老化，易增加其火災危險性。

根據(jù)表10的綜合權(quán)重排序，人員的生活用火不慎、點燭燃燈、焚香燒紙是影響該建筑消防安全狀況最主要因素。

根據(jù)定性分析法得出漢濱東藥王廟為一級風險建筑，該文物建筑為參觀游覽類建筑，節(jié)假日期間香客聚集，人流量大，加之人員的生活用火不慎以及參觀者點燭燃燈、焚香燒紙，極易增加其火災危險性。

3陜南地區(qū)文物建筑火災防治對策措施分析

安全管理與技術(shù)措施是防治火災事故的2種手段，并且這2個方面相輔相成缺一不可。為了避免火災事故的發(fā)生，需制定嚴格合理的防火安全管理規(guī)章制度和消防預案，一旦發(fā)生火災也可以迅速作出反應(yīng)并且及時撲滅。根據(jù)定性分析法和層次分析法得出，人為因素和電氣因素等可以作為提出防治對策措施的依據(jù)。

如圖3～圖5所示，建立的定性分析和層次分析模型可以得出以下結(jié)論。

3.1人為因素

定性和定量相結(jié)合，漢臺遺址中安全教育培訓不合格和制度責任不明確導致漢臺遺址防范能力較弱，針對安全培訓不合格，應(yīng)要求對員工進行安全教育，如果沒有按照法律、法規(guī)的規(guī)定履行職責，將會受到法律的制裁;對安全教育培訓不合格人員，不得上崗。生活用火不慎導致鳳凰街民居防范能力較弱，針對此因素，盡量使用電燈，明火燈具不得靠近可燃物或者狹小空間。漢濱東藥王廟中，生活用火不慎、點燭燃燈、焚香燒紙均導致防范能力弱，針對這3個因素，需設(shè)立專人看管明火、蠟燭及燈油等易燃物品，設(shè)立獨立焚燒爐，防止燒紙時燃起的火星與可燃物接觸釀成火災。

3.2電氣因素

在漢臺遺址中，電氣工程安裝、施工不嚴格導致該建筑使用性質(zhì)單一，需提高電氣安裝人員的技術(shù)水平，提高安裝施工人員的整體素質(zhì)?？傊?，在電氣工程的安裝施工工程中，安裝質(zhì)量對后續(xù)施工進行保障起決定作用。只有降低安全隱患的出現(xiàn)，才能對電氣工程安裝過程中存在的質(zhì)量問題進行分析，并根據(jù)問題進行質(zhì)量控制。電氣設(shè)備使用以及電氣老化導致鳳凰街民居使用性質(zhì)單一，需定期找專人進行檢修來保證電氣設(shè)備長期穩(wěn)定運行。根據(jù)定性分析以及權(quán)重計算，電氣因素對漢濱東藥王廟影響較小。

綜上，根據(jù)文物建筑本身性質(zhì)，在發(fā)生火災時，漢臺遺址宜選用抽氣式早期火災探測器或線性光纖感溫探測器，以及可設(shè)置固定或半固定干粉、氣體滅火系統(tǒng)，或懸掛式自動干粉滅火裝置。鳳凰街民居宜采用纜式線型定溫探測器以及火焰探測器或紅外線感煙探測器以及濕式自動噴水滅火系統(tǒng)。漢濱東藥王廟應(yīng)選用纜式線型定溫探測器以及細水霧滅火系統(tǒng)，防止文物遭到損壞。

4結(jié)論

1）基于建筑防火規(guī)范建立定性分析方法，確定了文物建筑使用性質(zhì)、防火性能、控制條件、 危害程度4個典型指標，建立了可行的文物建筑火災風險評估模型，根據(jù)風險程度的由高到地，進一步確定了4個指標的A，B，C等級。根據(jù)此指標，對漢中市的漢臺遺址，商洛市的鳳凰街民居以及安康市的漢濱東藥王廟進行評估，得出3處均為一級風險建筑。

2）采用層次分析法得出漢臺遺址、鳳凰街民居、漢濱東藥王廟中對文物建筑消防安全狀況起到?jīng)Q定性的作用均為人為因素和電氣因素，需提高對該方面的重視程度，并且制定有關(guān)的預防和管理措施。

3）不同類型的文物建筑需要根據(jù)其內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)及空間布局的特殊性，分析各處危險源的風險程度，在此基礎(chǔ)上，使用滿足其特定需求的專業(yè)防火裝置及滅火設(shè)備，制定不同的防火對策，從而實現(xiàn)對文物遺產(chǎn)的高效、有效保護。

參考文獻（References）：

[1]宋源祿.淺談古建筑的火災特點及消防對策[J].消防科學與技術(shù)，2004，23（4）：396-398.SONG Yuanlu.Preliminary discussion on the character and fire countermeasure of ancient building fire[J].Fire Science and Technology，2004，23（4）：396-398.

[2]李新建，李嵐.歷史街區(qū)保護中的適應(yīng)性消防對策[J].城市規(guī)劃，2003，27（12）：55-59.LI Xinjian，LI Lan.Adaptable strategy of fire control in the conservation of historic district[J].City Planning，2003，27（12）：55-59.

[3]蒙慧玲，陳保勝.古建筑火災分析及預防[J].新建筑，2010（6）：140-143.MENG Huiling，CHEN Baosheng.The analytical procedure and protective measures on ancient building fire[J].New Architecture，2010（6）：140-143.

[4]馬萬學.古建筑消防安全分析評估及防火對策探討[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2015（6）：12-16.MA Wanxue.Analysis and evaluation of fire safety of ancient buildings and discussion on fire prevention countermeasures[J].Fire Technique and Products Information，2015（6）：12-16.66BB11AA-5EDC-4AC5-828E-1C1796216323

[5]孫宜然.歷史街區(qū)消防安全影響因素分析與規(guī)劃對策研究[D].合肥：合肥工業(yè)大學，2013.SUN Yiran.Study on fire safety impact factors and planning measures of the historic district[D].Hefei：Hefei University of Technology，2013.

[6]高超.歷史保護街區(qū)安全因子與評價指標體系研究[D].天津：天津大學，2012.GAO Chao.The research of safety factors and assessment system in historic protection district[D].Tianjin：Tianjin University，2012.

[7]劉玉川.文物古建筑防火對策研究[D].西安：西安建筑科技大學，2014.LIU Yuchuan.The countermeasures research of historic relic building fire prevention[D].Xian：Xian University of Architecture and Technology，2014.

[8]劉天生.國內(nèi)木構(gòu)古建筑消防安全策略分析[D].上海：同濟大學，2006.LIU Tiansheng.Analysis of fire protection strategy on domestic timbered ancient building[D].Shanghai：Tongji University，2006.

[9]梅強.古建筑消防安全綜合評價[D].南昌：南昌大學，2017.MEI Qiang.Study on comprehensive evaluation of fire safety of ancient buildings[D].Nanchang：Nanchang University，2017.

[10]孫樂雷.基于模糊層次分析法的文物古建筑火災風險評估及對策建議[J].今日消防，2020，5（8）：51-53.SUN Yuelei.Fire risk assessment and countermeasures of historic buildings based on fuzzy analytic hierarchy process[J].Fire Protection Today，2020，5（8）：51-53.

[11]王曉奇，郭小東，王志濤.基于模糊層次分析法的木結(jié)構(gòu)古建筑安全評價[J].安全，2021，42（2）：31-37.WANG Xiaoqi，GUO Xiaodong，WANG Zhitao.Structure safety evaluation of the ancient timber buildings based on fuzzy analytic hierarchy process[J].Safety & Security，2021，42（2）：31-37.

[12]馬礪，劉晗，白磊.基于AHP和熵權(quán)法的古建筑火災風險評估[J].西安科技大學學報，2017，37（4）：537-543.MA Li，LIU Han，BAI Lei.Fire risk assessment of the historic buildings based on AHP and entropy weight method[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2017，37（4）：537-543.

[13]徐志勝，劉頂立，曹歡歡，等.基于 AHP 的古建筑火災風險評估方法研究[J].鐵道科學與工程學報，2015，12（3）：690-694.?XU Zhisheng，LIU Dingli，CAO Huanhuan，et al.Study on fire risk assessment of historic buildings based on AHP[J].Journal of Railway Science and Engineering，2015，12（3）：690-694.

[14]薛奕.木結(jié)構(gòu)古建筑防火改造技術(shù)研究[D].天津：天津大學，2007.XUE Yi.Study on fire protection alteration of timber historical buildings[D].Tianjin：Tianjin University，2007.

[15]熊軍，陳保勝.運用現(xiàn)代技術(shù)構(gòu)建古建筑防火安全保護體系[J].中外建筑，2012（5）：147-148.XIONG Jun，CHENG Baosheng.Construct the ancient building fire protection system with modern technology[J].Chinese and Overseas Architecture，2012（5）：147-148.

[16]劉禮，程?，摚苡窦眩?古建筑防火技術(shù)分析[J].安徽建筑，2021，28（2）：98-99.LIU Li，CHENG Xiying，ZHOU Yujia，et al.Analysis on fire prevention technology of ancient buildings[J].Anhui Architecture，2021，28（2）：98-99.

[17]李采芹，王銘珍.中國古建筑與消防[M].上海：上?？茖W技術(shù)出版社，2013.66BB11AA-5EDC-4AC5-828E-1C1796216323

[18]康雪峰.古建筑火災風險評估[J].武警學院學報，2008，24（2）：29-32.?KANG Xuefeng.The fire risk assessment of ancient relics[J].Journal of Chinese Peoples Armed Police Force Academy，2008，24（2）：29-32.

[19]GB 50016—2014，建筑設(shè)計防火規(guī)范[S].2014.GB50016—2014，code for fire protection? design of building[S].2014.

[20]李磊，李世銀，何武杰，等.基于EM和FAHP的建筑施工項目應(yīng)急能力評價[J].西安科技大學學報，2020，40（4）：572-579.LI Lei，LI Shiyin，HE Wujie，et al.Emergency capability evaluation of construction projects based on EM and FAHP[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2020，40（4）：572-579.

[21]趙浪，王亮.層次分析法的兩處缺陷改進及實例[J].西安科技大學學報，2007，27（3）：507-510.ZHAO Lang，WANG Liang.Improvement for two faults of AHP[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2007，27（3）：507-510.

[22]官鈺希，方正，劉非.層次分析法在古建筑群火災風險評估中的應(yīng)用——以湖北省古建筑群為例[J].消防科學與技術(shù)，2015，34（10）：1387-1396.?GUAN Yuxi，F(xiàn)ANG Zheng，LIU Fei.Application of AHP in fire risk assessment of the historic buildings：Take several historic buildings in Hubei Province as instance[J].Fire Science and Technology，2015，34（10）：1387-1396.

[23]李樹剛，程皓，潘紅宇，等.崔家溝煤礦采空區(qū)瓦斯抽采效果評價模型[J].西安科技大學學報，2020，40（1）：11-17.LI Shugang，CHENG Hao，PAN Hongyu，et al.Evaluation model of gas drainage effect in goaf of Cuijiagou coal mine[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2020，40（1）：11-17.

[24]張景鋼，孫鑫，王澤浩.基于AHP-JHA煤礦作業(yè)風險辨識應(yīng)用研究[J].西安科技大學學報，2019，39（5）：775-781.ZHANG Jinggang，SUN Xin，WANG Zehao.Application of risk identification in coal mining operation based on AHP-JHA[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2019，39（5）：775-781.

[25]章正高.采用層次分析法對地質(zhì)災害進行危險性評價——以漢陰縣地質(zhì)災害為例[J].西安科技大學學報，2014，34（1）：87-91.ZHANG Zhenggao.Risk assessment of geologic hazards by analytic hierarchy process：A case study of the geologic hazard of Hanyin county[J].Journal of Xian University of Science and Technology，2014，34（1）：87-91.66BB11AA-5EDC-4AC5-828E-1C1796216323