历史文化街区修缮的建筑防火间距设计
——以绍兴上大路改造工程为例
2022-12-31陈莉亚,高峰,马建勇
历史文化街区是城市空间的重要组成部分,是城市历史记忆的载体。在当前城市存量转型的大环境中,对于历史文化街区的修缮与再利用,如何在保护历史风貌的同时满足当代建筑消防的基本要求是一个难点,也是业界关注和讨论的热点。在绍兴古城上大路改造工程的消防设计审查中,笔者在平衡两者关系上进行了深入的研究和思考。
1 项目现状和历史背景
上、下大路及上大路河是绍兴古城北部目前保存最完整的传统水乡民居街区,呈现以河流为骨架的绍兴典型的一河两街格局(图1)。这一带曾是绍兴城西居民进入城内的必经之路,“大路”之名在明代就已见记载,建筑形制虽为民居,整条街却是繁华的商业街。从旧时的锡箔店、酱园到现代的五金店,整个街区一直保持着活力,也因此带来了年久失修、私改严重的各种隐患。
图1 上、下大路及上大路河局部
此次启动的上大路改造工程一期涉及上大路街区长度约340 m,建筑面积约8 000 m2。整个街区呈西北走向,建筑面临上大路,背靠上大路河,基本为2层高不超过三开间的传统木结构民居,屋顶形式采用硬山屋顶,个别设有风火山墙。相邻建筑贴邻布置,其间设有2处人行通道可通过小桥跨越上大路河到达下大路。建筑群整体外观风貌保持得较好,但是房屋质量比较差,有很大一部分属于危房,亟需维修整治。
2 项目整体消防设计
项目现状建筑为“前店后街,下店上宅”的传统小商业空间格局,从尊重历史传统出发,改造建筑仍定性为小型商业网点。
得益于曾经繁忙的商业活动,上大路街道宽敞,路面宽度在6 m以上,道路两侧建筑间距在12 m以上。上大路河宽度在7 m以上,河两侧建筑间距在18 m以上,都能够满足消防车通行及项目与周边建筑的消防间距。改造后建筑群结合人行通道和屋间小巷,通过增设防火墙和喷淋系统,划分为6个防火分区。
该项目的消防设计难点在于:建筑属于木结构建筑,按照《建筑设计防火规范(GB 50016—2014)》(2018年版)[1](以下简称《建规》)的要求,建筑的耐火等级只有四级,并且四级耐火等级的多层民用建筑之间的防火间距需要12 m。但是上大路的建筑现状是一种自然生长的建筑群体,由于地段繁华,建筑布局紧密,甚至是见缝插针式地建造;建筑的开间小,屋脊相互错落,屋顶设有较多天窗;相邻建筑之间也不是处于同一平面,多有错位和夹角。建筑防火间距的设计不仅要按整体划分防火分区,控制整体的防火间距;更要注重细节,针对上述特点控制细部的防火间距。同时,上大路建筑虽然未列入文保建筑,但也是绍兴城内难得的保存了完整风貌的明清民居建筑群体,防火设计应以尊重历史和保护风貌为前提,尽量不留现代设计痕迹。
3 历史文化街区建筑防火间距的设计细节
3.1 屋脊错落处的防火间距设计
根据《建规》表5.2.2要求,四级耐火等级的多层民用建筑之间的防火间距应达到12 m,而上大路建筑的现状是基本贴邻建造,局部仅有不足1~3 m的小通道分隔,无法满足要求。《建规》表的附注中明确可以缩减防火间距的是注1~5,其中注3针对的是“相邻两座高度相同的一、二级耐火等级建筑”[1],注4和注5针对的是“相邻两座建筑中较低一座建筑的耐火等级不低于二级”[1],都不适用于四级耐火等级建筑。注1和注2的第一种做法对建筑的耐火等级没有要求,但注1的做法仅能减少25%,即还需要9 m间距,现状仍无法满足。只有注2的第一种做法:“两座建筑相邻较高一面外墙为防火墙……其防火间距不限”[1]最适合现状条件,可以最大限度地少拆除,多保留。
上大路民居的屋脊多有错落,形成了两面外墙相邻处,同时存在局部左侧建筑较高和局部右侧建筑较高的现象(图2),无法判定哪一面是较高外墙。以往的项目在新建建筑中也有只在局部设置防火墙,即两侧分别在较高部分设置防火墙的设计先例。但是民居建筑的整体性比较差,火灾时容易因为邻近构件破坏而引起防火墙倒塌,因此为了保证防火墙在火灾时的完整性和结构安全性,使其真正发挥阻断火灾的作用,在这种高低交错的部位应将两侧外墙都设计成防火墙,才符合消防安全原则。
图2 屋脊错落处
3.2 防火墙两侧门窗间距设计
上大路建筑因多年自然发展,相邻建筑之间多有错位和夹角,《浙江省消防技术规范难点问题操作技术指南》(2020版)[2]2.3.1条规定:“相邻两座建筑之间通过设置防火墙以满足防火间距不限的条件时,当两座相邻建筑形成夹角小于180°时,最近的门窗洞口间距不应小于相应的防火间距要求;当两座相邻建筑形成夹角不小于180°时,紧靠防火墙两侧的门、窗、洞口之间最近边缘的水平距离应不小于2 m。”[2]见图3。按此条要求,本项目相邻建筑防火墙两侧门窗间距需达到12 m。但是上大路民居主要以木板作为围护墙体,沿街面除了山墙端头外几乎全是木板围护,尤其一层为方便经营,整面外墙都是木质排门板。如果按本条进行改造,那么12 m范围内的外墙都需要改造成不燃性材料,门窗都需要改造成乙级防火门窗。而现状建筑都是小开间的商业网点,整个网点的面宽都未必有12 m,改造不仅难度高,对建筑风貌的破坏也很严重。
图3 示意图[2]
用逆向思维反过来看,会发现造成需要12 m间距的原因有两个:一是相邻建筑之间夹角小于180°;二是建筑的耐火等级为四级。为保持传统风貌,建筑的材质不能换,因此耐火等级四级无法改变。那么建筑之间的夹角是否可以改变呢?由于上大路建筑定位为传统民居,本次改造的目的是保护街区的整体风貌,而不是单一建筑的存续。由于民居建筑形式比较自由,没有严格的朝向、比例或者角度等要求,如果将部分相邻建筑墙体稍作扭转,并不会影响街区的风貌。但是如果相邻建筑之间的夹角能够不小于180°,紧邻防火墙两侧的门窗间距就可以减小到2 m,大大减少改造量。
如图4所示,改造前相邻建筑夹角177°小于180°,整整三个开间的门窗都需要设置乙级防火窗;然而,将建筑外墙扭转后使得建筑夹角不小于180°,仅需要增设一扇乙级防火窗,其余外门仍旧可以采用传统木门,12 m范围外的外墙仍可保持原有角度,对外立面基本没有影响。
图4 防火墙转角的改造
3.3 避免设计防火墙的位置
上大路建筑的屋顶多有设置木结构天窗,《建规》6.1.2条规定:“防火墙横截面中心线水平距离天窗端面小于4.0 m,且天窗端面为可燃性墙体时,应采取防止火势蔓延的措施。”[1]这种情形时一般采取的防火措施有两种:一是将防火墙升高到高出天窗屋顶0.5 m以上;二是在天窗端面设置乙级防火窗或改成不燃性墙体。但是这两种做法都会改变建筑的外立面风貌,而这些建筑构件和细部正是传统民居的特色所在,所以不建议改动这些天窗,而是尽量避免在天窗附近划分防火分区,把防火墙设置在离天窗大于4 m的位置。
上大路的建筑屋顶以硬山为主,基本没有设置高出屋顶的风火墙,但在檐口位置山墙是伴随着屋檐向外出挑的,可以将两侧挑檐完全分隔,防止火灾蔓延。在一层位置也有多处设有木结构挑檐,或是当作檐廊或是为一层墙面挡雨。这些挑檐侧面有的未设挡墙(图5),有的虽然局部有山墙突出但并没有把挑檐完全分隔。作为可燃构件,这些挑檐都是需要与相邻防火分区的建筑计算防火间距的。另外还有一些木质的小阳台(图6),也是属于可燃构件,需要与相邻防火分区的建筑保持防火间距。但这些却是上大路建筑浓厚生活气息的特色体现,不适于进行防火改造。设计时要特别注意,避免在此处划分防火分区,防止火灾在不同防火分区之间蔓延。
图5 一层挑檐
图6 木质阳台
图7 防火墙位置的选择
4 结语
绍兴古城的特色主要在于水乡民居风貌,而民居建筑形式自由,往往与环境紧密结合,建筑之间多有交错,经过长期发展以后更是变得错综复杂。为保护古城风貌,建筑与环境的关系不能改变,整个建筑群落的布局应当保持不变。这个原则也适用于很多历史文化街区的建筑修缮工程。
从对上大路改造工程的防火间距设计分析中,有两个体会:一是为保护历史文化街区的风貌,建筑修缮改造的消防设计必须以建筑群为整体进行考虑,按整体划分消防分区后,再来解决分区与分区之间,以及每个分区内不同建筑之间的防火间距。在没有文保建筑的情况下,整体的安全性应高于个体的完整性;二是个体的消防设计应服从于整体的风貌保持,对于体现风貌特色的个体,尽量用整体保护的手段来解决个体防护,以避免对个体的破坏,保持了个体的延续,也就延续了整体的风貌(图8、图9)。
图8 修缮改造后效果一
图9 修缮改造后效果二