屋頂防火墻

類似巴黎圣母院這樣的木結構屋頂防火，自古以來就是一個難題。在人類長期與災害斗爭的歷程中，也探索出了很多卓有成效的方法。例如，去過我家鄉安徽的朋友們想必都對徽派建筑上的馬頭墻（圖1）印象深刻。而馬頭墻除了裝飾外，一個很重要的用途就是作為防火隔斷，防止火勢在屋頂的架空空間里面快速蔓延。而昨日《紐約時報》也提出，巴黎圣母院應該考慮采用防火墻來提高其抗火能力（圖2）。

圖1 徽派建筑的馬頭墻（陸新征攝）

圖2 《紐約時報》建議的防火墻位置（圖片來源：紐約時報）

當然，《紐約時報》提出的設置防火墻的方案只是一個概念建議，到底是否有效需要通過科學手段加以檢驗。在暫時不具備更好的研究條件的情況下，我們采用此前建立的火災計算流體力學（CFD）模型，研究《紐約時報》提議的防火墻設置的可行性。

首先告訴大家一個好消息，在按照《紐約時報》的建議設置防火墻后（圖3中屋頂處黃色幾何體即為防火墻），

圖3 方案A模型

火災流體力學計算軟件FDS計算得到的火災蔓延結果如圖4所示。嗯，確實，方案A設置防火墻后，火災被有效隔斷在起火的塔尖底部，沒有進一步蔓延到十字形屋頂上，巴黎圣母院的悲劇本是可以避免的。

圖4 方案A火災蔓延結果

那是不是只要設置防火墻就解決問題了呢？事情哪有那么簡單啊，我們還做了另一個防火墻設置方案（圖5，方案B）。方案A和方案B中防火墻的位置相同，但是高度不同，其中方案A的防火墻高于教堂屋頂，方案B的防火墻與教堂屋頂高度相近。

圖5 方案B模型

方案B模擬得到的火災蔓延結果如圖6所示。在方案B中，由于防火墻高度僅與屋頂平齊，不能很好的阻止火苗的蔓延，防火墻并未完全達到抑制火災蔓延的效果。

圖6 方案B火災蔓延結果

小結一下，本文采用CFD模擬對比了不同防火墻布置方案下巴黎圣母院火災的蔓延過程，從我們簡單的模擬中可以得到兩個結論：

1）在屋頂增設防火墻對火災蔓延是有效果的；

2）防火墻不能隨意設置，必須進行合理可靠的設計，才能達到抑制火災蔓延的效果。