河南大学大礼堂火灾背后:文物建筑火灾隐患何时消?

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2024年5月3日早上7时30分许,火灾后的河南大学大礼堂。视觉中国

河南大学大礼堂发生火灾时,张威在希腊,他隔着5个小时的时差关注事件的后续。

张威是天津大学建筑学院副教授,多年深耕建筑历史与理论、建筑遗产保护领域。这缘起于他儿时的好奇。他是土生土长的天津人,小时候上学时,坐公交车从安里甘教堂附近经过,远远地就看到尖尖的钟楼顶。直到1990年代,他与天津市文物局的专家一起对安里甘教堂进行实地勘测,里面高高的穹顶、立柱和花窗真容毕露。

2024年5月2日晚,河南大学明伦校区大礼堂发生火灾。大火被扑灭后,房顶已经基本坍塌,建筑残存部分呈焦黑状。

河南大学前身为河南留学欧美预备学校,于1912年创建。2006年,河南留学欧美预备学校旧址入选第六批全国重点文物保护单位。作为其组成部分,大礼堂总建筑面积4687平方米,由时任校长许心武领衔设计,于1931-1934年间修建,九十年来见证过无数个历史瞬间。

1930年代,河南大学收留南迁的东北大学学生,五百余名年轻学子的书桌与床榻在大礼堂寻到可置之地;冼星海率领的“上海救亡演剧二队”,也曾在大礼堂唱响抗日救亡的激昂悲歌。1980年代,宣布恢复“河南大学”校名时师生们的欢呼曾在大礼堂回荡,姚雪垠、王立群等作家名师曾在此作学术报告与演讲。

火灾发生后,2022年河南大学的一篇硕士学位论文《教育建筑遗产的消防与可持续保护利用研究——以河南大学近代建筑群为例》进入大众视野,人们发现,它早就为大礼堂火灾敲响警钟。

该论文指出,河南大学教育遗产群存在火灾荷载大、火灾隐患多、疏散条件不足、自救能力弱、消防设施不完善等问题。其中,大礼堂的消防隐患也较高,比如舞台空间处舞美设施多,电气线路复杂,舞台幕布及观众厅部分座椅、地毯均非耐火性织物,可燃物分布面积较大;部分消防装置、设备较为陈旧老化;安全管理方面存在部分疏漏等。

除了此次大礼堂起火事件,近年来,国内外文物建筑火灾事故时有发生。2019年,法国巴黎圣母院在修缮期间发生火灾,导致其标志性尖顶坍塌;2021年,云南省翁丁村老寨发生火灾,百余间房屋被烧毁;2022年,中国现存最长木拱廊桥福建万安桥失火,桥的主体几乎被烧毁。

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2022年8月7日,火灾后的福建宁德屏南万安桥,桥体基本烧毁。视觉中国

对于文物建筑的火灾隐患,南方周末记者采访了东南大学建筑学院教授淳庆、天津大学建筑学院副教授张威和中南大学建筑与艺术学院副教授柳思勉。


“房子通常是不会自燃的”

南方周末:河南大学大礼堂是砖木结构吗?这类结构性能如何?火灾风险有多大,为什么?

淳庆:根据照片推测,河南大学大礼堂建筑结构应该为混合结构,竖向承重主要有钢筋混凝土柱和砖墙,水平承重主要有钢筋混凝土楼面、木楼面、钢桁架屋面、木桁架屋面等;近代时期,像这样的建筑结构,是属于很高级很先进的类型,其结构性能总体优于普通的砖木建筑,但使用至今,其材料性能的劣化、自然环境的侵蚀、外部荷载的作用等因素都会导致其结构性能出现下降。

根据相关文献和报道,河南大学大礼堂的木质结构约占整个建筑物结构的30%,木质总体干燥、疏松、多裂缝。我们都知道木材是易燃材料,如果木构件不经过阻燃处理,火灾发生时,会在很快的时间内大面积燃烧。另外,经过历年多次修缮彩绘油漆,门窗、地板表层存在大量油漆,也在相当程度上增加了火灾危险性。

南方周末:文物建筑通常有哪些自身方面的因素易造成火灾?

柳思勉:一是材料本身的特性,木材本身容易着火;二是材料的老化。像这种传统建筑可能经历了几十年、上百年的风雨,实际上材质已经老化了,比如说木材,老化后含水率就会下降,就更容易起火,再比如木材如果原来是涂过防火涂料的,或者经过一些防火阻燃处理的,这些涂料或者防火阻燃涂层是有一定年限的,得定期维护,如果没有定期维护,可能导致这一块失效。

材料老化也包括它里面的一些设施、设备的老化,可能原来做过一些防火措施,年久失修后也会导致风险性增加。在传统村落,包括一些古建筑里,我们经常见的就是电路起火,电路的老化也是起火的一个非常重要的诱导因素。其实房子本身是不会起火的,火灾都是源于外部,要么是电路起火,要么就是用火不慎。房子本身不管是什么材料,通常是不会自燃的,肯定还是有一个火灾源头。

张威:中国的文物建筑基本上可以分为两个大类,一类是古建筑,就是像故宫、独乐寺这种,大多是传统木结构的,本身因为大量使用易燃的木材,所以很容易失火。还有一类俗称近现代建筑,相对来讲,材料和结构形式比较多,其中砖木结构的,墙是砖砌的,屋盖和楼盖是木材的,因此也使用了很多易燃材料。

当然也不是说砖混结构和钢混结构不燃,建筑就完全不会发生火灾。电气管线引发的火花、静电,遭遇雷击,随便丢弃的烟头等都可能引燃可燃、易燃的建筑装修、防水、保温材料,从而引发火灾。

南方周末:砖木结构的文物建筑灭火难度高吗?为什么?从文物保护的角度看,灭火时需要考虑哪些因素?

柳思勉:建筑物的火灾,不光是砖木结构,哪怕是现代建筑里面,家具、沙发、窗帘这些,到处都是可燃物,所以可燃烧物的总量,我们叫火灾荷载量,是火灾严重程度的主要因素。比如说里面都是木制家具,哪怕都是钢筋混凝土的房屋,它也会烧起来。所以建筑起火最好就是火灾初期进行灭火,可能一个人拿一个手持的灭火器就可以灭掉。但是发展到后面,火势大了以后,错过了最佳灭火时机,仅靠个人力量就无法灭火了。

淳庆:砖木结构的文物建筑灭火存在较大的难度。这主要有几个方面的原因,如木材的易燃性,不经阻燃处理的木材炭化速率约为0.6mm/min,由于砖木结构文物建筑大多为木质楼梯、木楼面、木屋面和木门窗,烧穿后很容易形成烟囱效应,加快火势的蔓延;结构的复杂性,砖木结构文物建筑往往具有复杂的结构和内部空间,火势的蔓延规律往往比较复杂,难以快速灭火和救援;环境的制约性,许多砖木结构文物建筑位于狭窄的街巷或密集的建筑群内,消防车辆和救援人员无法快速靠近,给灭火工作带来困难;还有火灾荷载大,起火后火灾持续时间较长;也跟文物重要性有关,砖木结构文物建筑的灭火方式和灭火药剂要慎重选择,应避免对文物建筑造成二次破坏。

从文物保护的角度,我觉得对文物建筑灭火时,首先需要选择适当的灭火方法和工具,如果高压水枪打入文物建筑,它会对文物建筑产生一个荷载,会冲击到内部构件,造成文物建筑的二次伤害。灭火方案的选择也得适当,应先对承重结构和重要部位进行灭火,再对非承重结构和次要部位进行灭火。也要根据文物建筑的特点,选取适当的灭火剂,高效快速灭火的同时最大限度保护文物建筑。在灭火后,及时采取措施防止次生灾害,如墙体倒塌、楼或屋面坍塌等,最大限度保护文物本体。


建筑修缮期=火灾高发期?

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当地时间2019年4月15日,修缮期间的法国巴黎圣母院大教堂屋顶燃起大火。视觉中国

南方周末:不少文物建筑是在修缮过程中起火的,为什么文物建筑在修缮过程中易发火灾,其存在哪些隐患?

张威:一般来讲,相较日常的使用,建筑在施工期间的火灾风险显然更高一点。一方面,在施工过程中,会用到很多临时铺设的电线以及用电、用火的设备,有电的话就有可能造成电气短路、静电、火花,甚至发生用电事故。还有的违规使用燃气或汽油喷灯来铺贴防水卷材。

另一方面,如果施工人员密集而又管理不善,乱堆乱放易燃材料,甚至偷偷抽烟,都会增加发生火灾的风险;如果工人操作不熟练、不规范,处理小火不及时会酿成大灾。再有就是施工中,消防措施可能会有所降低,室内原有的消防措施可能会被取消,比如烟感、温感探头,避雷设施,老的已经拆了,新的还没安上;或者室内消防栓、喷淋系统可能水都断了,只能在里头弄点灭火器来防范,真的遇到火灾,即便有消防车和室外消火栓的配合,扑救效果也会大打折扣。

柳思勉:目前来说还是施工管理的严格程度。建筑企业施工有一套非常完整的管理流程,但是在执行过程中就很难说,也跟从业人员的素质等有关。首先修缮过程中肯定是不能有明火的,其次用电不慎也是一个诱因,比如乱搭电线,如果造成短路,就非常容易起火。所有的着火大概率都始于意外,而且在最开始的时候都是非常小的,可能就是一个烟头、一个火星没注意。

南方周末:一般文物建筑到什么程度才去做修缮?修缮前需要哪些程序?

淳庆:文物建筑在长期的外部环境和荷载作用下,其结构构件每时每刻都受到外部介质的侵蚀,其性能不断被削弱,经年累月,当文物建筑的结构性能下降到一定程度以后,已影响到文物建筑的结构安全和使用安全时,就需要对其进行修缮了。

我国现行的相关规范明确规定建筑物在修缮前需要进行结构安全检测鉴定,可根据检测鉴定结果确定是否需要进行修缮。例如根据《古建筑木结构维护与加固技术标准GB/T 50165-2020》规定,文物建筑的结构安全性分为A、B、C、D四个等级,A、B级表示尚不影响整体承载,C级表示显著影响整体承载,应采取修缮措施,D级表示严重影响整体承载,必须立即采取修缮措施。

张威:就文物保护工程来讲,一般分几个类别,有一类是日常性保养,定期或不定期,每年都要做的。最基本的比如说局部哪个构件损坏了、掉漆了,就随时修补。还有定期的,比如各地根据植物生长规律在不同季节,定时清理积在屋顶上的落叶。如果不去做的话,就会导致雨水排泄不畅,时间长了屋顶就漏雨什么的,小毛病变成大毛病。

还有修缮,一般来说是出现比较大的,尤其是结构安全性的问题,或者是建筑材料残损量比较大、程度比较严重的情况下会进行。通常要先经过房屋完损或结构安全性鉴定。对结构安全性鉴定,一般是达到了C级,就是部分承重结构不能满足安全使用要求,房屋局部处于危险状态,构成局部危房,就需要进行修缮了。到D级就是整栋危房了。当然普通房子成为危房就需要拆除重建,但是对于文物建筑来讲,即便鉴定它是危房,也不能轻易拆除,更多只能是想办法修。

还有两类是比较特殊的,抢险加固、迁移和原址重建。比如巴黎圣母院在火灾后就先进行了抢险加固而不是直接启动修缮。我觉得这次河南大学大礼堂大概也会如此。还有做三防工程,安防、消防、防雷,这是保护性设施建设中的一种,这个跟建筑的保存状况没有关系,主要是为了增加安全性的需求。针对近现代建筑,可能还会有结构加固和设备改造。

日常保养那种,如果是小工程,跟属地文物部门做个备案就可以。修缮的话需要得到文物部门的审批,审批之后再做施工图和预算,然后招施工、监理单位,再到文物局备案。施工和监理单位,都要有相应的文物保护工程资质。


“时代信息缺失了,这个是没办法弥补的”

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遭遇火灾近两年后,云南翁丁老寨完成原址重建和升级改造,重新对外开放。图为2024年4月的翁丁老寨。视觉中国

南方周末:火灾后的文物建筑复建或者修缮难度有多大?难在哪?

柳思勉:其实中国古代火灾时有发生,只要原始的信息都在,复建也没有多大难度。但是有一点,建筑是带有时代信息的,比如说河南大学大礼堂,它是原来几十年前的材料,烧掉以后,我们再补充进去的是新的木头和石头的材料,这个时代信息就缺失了,这个是没办法弥补的,确实很可惜。

张威:有的档案资料不是那么齐全,尤其是比较偏僻的文物建筑,没有设计图纸,只有一些照片,也没有做过测绘,复建或修缮就比较困难了,依据不足,根据文物保护法只能做遗址保护了。

淳庆:从修缮方面看,火灾后文物建筑修缮难度较大,首先在于文物建筑的修缮遵循“不改变文物原状”和“完整性”的原则,火灾后文物建筑往往存在部分构件损毁和部分信息丧失,如果缺少准确的原状图纸资料,就会使修缮的难度变得很大。其次,文物建筑的修缮遵循“真实性”的原则,文物建筑通常具有独特的历史特征、建筑风格和构造工艺,修缮时需要采用原形制、原结构、原材料和原工艺的修缮做法,尽可能还原其历史风貌,对施工技术和工艺要求较高。还有,文物建筑的修缮得遵循“安全性”的原则,文物建筑火灾后结构性能存在一定程度的下降,如何选择对文物建筑影响最小的加固方案以及如何保证新老结构共同工作,也是一个要慎重考虑的问题。

南方周末:文物建筑复建时一般会采取什么样的原则,是完全恢复物质形态还是会考虑与现代技术结合并改良?

张威:从文物保护的原则来讲,应该是不改变原状,毁坏之前是什么样,还应该恢复成什么样。就巴黎圣母院来说,当时火灾之后,也有很多讨论,是做新的形式、新的材料,还是应该怎么样。当然巴黎圣母院有一点特殊性,它烧毁的那个尖塔已经不是最原始的东西了,是一百多年前已被有争议地“修复”过了,后来法国政府还是决定按照烧毁之前的样子来修。

文物建筑按照原来的形制、材料、结构和工艺来修复,但里边也可能会考虑安全和使用需求,增加一些内容,比如河南大学大礼堂的修复有可能会对墙体做一些钢筋混凝土材料的加固,在保证有一定可逆性的条件下,这是可以的,否则的话在修复的过程中它就有可能倒塌,那不就损失更大了吗?

再如,如果这次修复需要加一些喷淋设施,这些设施是有重量的,这个重量不能加在复原的木屋架上边,需要做一个新的支撑结构,比如钢结构,来承担这些新设备。这样的话,可以保证老结构和新结构有分担,新结构负责结构加固和新增加设备的重量,老的结构来维持它原来这套体系。

柳思勉:我们在文物修复的时候讲“可逆性”原则,建筑的本体一定要是原有的样子,里面的设施设备可以根据使用需求新加进去,未来也要能将设施设备拆除而不影响原有的建筑本体。

在文物建筑里面,为了适应现代的生活去改变,这个是很正常的。像日本也有很多木头文物建筑,有些原来是没有单独厕所的,但现代人居住,不可能没有厕所,那该加的设施、设备一样可以加进去,没有关系的,但是它的外观都是保持原有的样子。我们还是按照需求高标准建设,考虑未来使用的需要。其实文物建筑保护的原则,也希望大家尽量能够把它用起来,也就是活化,这是我们鼓励的一种行为。

南方周末:怎么看待复建后的文物建筑,应如何定性?

柳思勉:一般一个文物建筑,如果房屋的结构或者样式非常独特,或者它是一个时代的象征,或者它的年代非常久远,或它的装饰、壁画、雕塑很有特色,它只要有这种科学价值、历史价值、艺术价值,我们就认为它是文物建筑。

如果文物建筑是按原样修建,只是材料是新的木头、石头,这跟我们在平地上新建一个古代样貌的房屋建筑,完全是不一样的,因为前者承载过历史信息,只是因为某种原因它损坏了,现在还是遵照原来的样子去修复,那它的历史价值还是在的。但如果说,这里本来是一片平地,什么都没有,根本就不是历史上存在过的一个建筑,那它不能被称之为文物,因为没有任何历史信息,没有任何历史价值,只是一个比较漂亮的仿古建筑而已。

张威:作为文物建筑,一般年代都是比较久的。比如说上千年的木结构古建筑,不可能建成后保持一千年一点没变,都是局部坏了就修、换一些新材料,如果基本上主体没有太大变化地传承下来的话,认定它是始建年代的文物应该是没有问题的。

像河南大学大礼堂这样遭受火灾了,修复的时候如果能够按照原形制、原材料、原结构、原工艺来做,基本上还把它认定是文物也没有问题。如果是全部都塌了,比如一个纯木结构的文物建筑,全烧没了,按文物保护法的规定就是全部毁坏,就不能再原址重建了,只能是遗址保护。当然文物保护法还有规定,在特殊情况下,比如资料很齐全,也可以经相应的文物部门批准在原址重建,建完之后还是以文物来认定对待,也没有问题。

当然还有一种可能,假如为了提高人流密集的大礼堂的耐火等级,修复时把屋顶做成钢混或者胶合木结构。这种情况下,可以不再把修复的屋顶部分视为文物本体了。


“要花钱,最终还是要靠人的重视”

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2024年5月5日,河南大学明伦校区大礼堂烧毁后现场已进行封闭,大礼堂周边仅能看到部分剩余建筑。视觉中国

南方周末:在河南大学大礼堂失火事件后,多地紧急启动文物安全隐患排查整治工作,这类隐患排查的内容通常是什么样的?

淳庆:文物建筑的隐患排查主要包括结构安全隐患排查和火灾风险隐患排查。结构安全隐患排查重点检查文物建筑的安全风险状况,包括墙柱构件、梁板构件等,排查是否存在倾斜、沉降、歪闪、开裂等安全隐患问题。火灾风险隐患排查重点检查文物建筑的火灾风险状况,主要包括火灾荷载、防火间距等建筑防火现状,消防救援条件,消防设施现状,火灾危险源等。此外,古代石拱桥的隐患排查还主要包括结构安全隐患排查和洪灾风险隐患排查。

排查中主要会运用到三维激光扫描测绘技术、无人机倾斜摄影测绘技术,以及材料性能检测和残损病害检测技术,基本上是综合文物建筑特点、现状勘察测绘和现场检测结果,定性或定量评估文物建筑的安全隐患和灾害隐患,从而及时发现并整改,通过“治小病、防大病”实现文物建筑的预防性保护目标。

南方周末:从文物预防保护的角度看,日常中相关责任方应如何进行风险评估、隐患排查和监测维护?

柳思勉:除了用火规范,也要经常定期排查,比如检查防火装置,电线是否老化等。还要在重点部位进行预警和早期防控,比如在火灾风险比较高的地方安装自动灭火装置,一旦发生火灾,它会以类似于干粉引爆的方式,把火势扑灭,但是火势到达一定程度,也控制不了。

还有像河南大学大礼堂这种有机房,有控制室的,电路可能比较复杂,负荷也比较大的,也可以重点防控,安装智能温感或智能烟感,一旦感应到冒烟,可能还没有明火的时候,首先自己会响,然后会连到控制中心,或者是相关责任人的手机上。现在也有那种智能摄像头,可以识别温度,甚至火苗图像,可以自动报警。

张威:传统的方法,比如可以对木材刷防火涂料,但也有局限,比如常用于隐蔽部位或者新更换的材料。近些年提出了预防性保护的概念,主要指健全文物档案,尤其是测绘成果;加强日常保养和巡查以及动态监测等。但是这个东西需要人,更要花钱。

日常巡查,通常是文物部门或者委托第三方根据文物的级别进行定期巡视。如果条件具备,即便是荒山野岭的,也可以盖个小房,派个人去在那儿值班,或者委托给当地居民,也是个办法。但有时因为文物部门人力和经费有限,也只能是根据级别定期巡查,尽可能提前发现一些隐患。如果文物建筑有使用人、管理人倒好办了,他们就是第一责任人。因为你本身对建筑的正常使用也要经常保养维护,如果是文物建筑,就应该要求他们更重视一点。

动态监测要上设备,比如各种摄像头、传感器什么的。现在有些系统比较好,能够通过自动识别来发现是不是发生了问题,有问题就自动报警,再派人去巡查。搞好预防性保护很大的问题就是经费,如果经费能到位,还是能解决很多问题的。

但完全依赖技术、设备也是不行的,最终还是要靠人的重视。像巴黎圣母院,当时木屋架部分刚刚做过消防系统升级,安了很多传感器、摄像头等,结果失火的很大因素是因为管理者的疏忽。


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