劉文生， 李志鵬

(湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430068)

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高層建筑施工安全管理指標(biāo)體系研究及應(yīng)用

劉文生， 李志鵬

(湖北工業(yè)大學(xué)土木工程與建筑學(xué)院， 湖北 武漢 430068)

旨在根據(jù)高層建筑現(xiàn)場施工安全管理的經(jīng)驗以及各方面資料的收集、查詢、整理，運用系統(tǒng)動力學(xué)的基本原理及相關(guān)軟件vensim進(jìn)行分析，得出影響高層建筑施工安全的16個主要指標(biāo)及其之間的相互關(guān)系，構(gòu)建出高層建筑施工安全管理指標(biāo)體系，并根據(jù)不同施工階段的特點加大對易引發(fā)安全事故的指標(biāo)的投入，以降低高層建筑安全事故的發(fā)生。

系統(tǒng)動力學(xué)； 高層建筑； 施工安全

近年來，高層建筑安全事故頻發(fā)，不僅帶來相關(guān)人員的受傷死亡，還造成大量資源的浪費，因此，大量科研人員、一線工程人員將一些數(shù)學(xué)、統(tǒng)計學(xué)等領(lǐng)域的方法[1]應(yīng)用于施工安全事故分析中，找出影響建筑業(yè)安全的主要因素，通過對主要因素的控制以期能有效地減少安全事故。本文在借鑒其他學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合高層建筑施工的特點，應(yīng)用系統(tǒng)動力學(xué)方法構(gòu)建安全管理指標(biāo)體系[2]。

1 高層建筑施工安全系統(tǒng)動力模型指標(biāo)的概述

系統(tǒng)動力學(xué)(System Dynamics,簡寫S.D.)是美國麻省理工學(xué)院教授福雷斯特提出來的一種計算機(jī)模擬技術(shù)。系統(tǒng)動力學(xué)通過建立S.D.模型，并進(jìn)行計算機(jī)模擬試驗，以便獲得所需信息來分析和研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和動態(tài)行為，為正確進(jìn)行決策提供可靠的依據(jù)。

1.1 建筑安全指標(biāo)的總體結(jié)構(gòu)

按照系統(tǒng)工程的基本原理，以高層建筑建筑安全管理的經(jīng)驗為依據(jù)，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)并綜合分析，將高層建筑的對象系統(tǒng)劃分為五大子系統(tǒng)，即人的因素子系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)備因素子系統(tǒng)、環(huán)境因素子系統(tǒng)、管理因素子系統(tǒng)以及重大危險源因素子系統(tǒng)。五大子系統(tǒng)間相互作用和影響，共同構(gòu)成決定建筑項目安全與否的整體。

根據(jù)五大子系統(tǒng)的特點進(jìn)行歸類，把影響高層建筑安全的各主要指標(biāo)按其特點和性質(zhì)，分別歸入五類子系統(tǒng)中：

W=(Ui；uij)

其中，W表示整個指標(biāo)系統(tǒng)，Ui表示各個因素子系統(tǒng)，uij表示各主要指標(biāo)。

1.2 高層建筑安全子系統(tǒng)分析

1.2.1 人的因素子系統(tǒng) 在高層建筑施工中，人作為機(jī)械設(shè)備的使用者，同時也是危害事件的承受者，其在安全生產(chǎn)中的影響最大，通過對目前高層建筑施工安全管理現(xiàn)狀的分析，得出人的因素子系統(tǒng)主要指標(biāo)有4個：1)施工作業(yè)人員的生理素質(zhì)。主要包括身體素質(zhì)和心理素質(zhì)。2)安全教育培訓(xùn)。3)一線施工作業(yè)人員的安全生產(chǎn)意識。4)相應(yīng)工種的作業(yè)技能。

1.2.2 機(jī)械設(shè)備因素子系統(tǒng) 機(jī)械設(shè)備指標(biāo)的選取主要依據(jù)施工現(xiàn)場對安全設(shè)備的使用頻率及最易發(fā)生安全事故的機(jī)械設(shè)備這兩部分，最終得出在高層建筑中需要引起高度注意的機(jī)械設(shè)備主要有塔式起重機(jī)和施工升降機(jī)。塔式起重機(jī)是施工現(xiàn)場使用頻次最高的機(jī)械設(shè)備；而施工升降機(jī)則是極易發(fā)生安全事故的設(shè)備，2012年武漢東湖景園發(fā)生的死亡19人的特大安全事故就是施工升降機(jī)超載從而導(dǎo)致墜落。

1.2.3 管理因素子系統(tǒng) 實踐證明管理做到位將能直接控制危險源的出現(xiàn)及危險事故的發(fā)生。根據(jù)高層建筑一線安全管理實踐經(jīng)驗得出管理因素的主要指標(biāo)有：1)政府有關(guān)部門制定頒行建筑安全方面的法規(guī)、條例以及在執(zhí)行過程中嚴(yán)格監(jiān)督。2)企業(yè)安全管理制度。3)項目安全組織機(jī)構(gòu)及崗位責(zé)任制的建立。4)安全資金投入。

1.2.4 環(huán)境因素子系統(tǒng) 高層建筑由于大部分是是室外露天作業(yè)，因此受環(huán)境的影響較大，分析總結(jié)起來主要有兩方面：1)工程技術(shù)環(huán)境[3]，如工程地質(zhì)、水文、氣象等。如暴雨天氣一方面影響基坑的穩(wěn)固，容易造成塌方等事故；另一方面容易發(fā)生觸電等安全事故。2)工程作業(yè)環(huán)境，如施工環(huán)境作業(yè)面大小、防護(hù)設(shè)施、通風(fēng)照明和通信條件等。

1.2.5 5重大危險源因素子系統(tǒng) 除了上述四大因素子系統(tǒng)外，本文將危險性較大的分部分項工程單獨列出作為一個子系統(tǒng)，以突出其在安全生產(chǎn)中的地位和引起重視。高層建筑中影響安全的主要分項工程包括：1)基坑支護(hù)與降水工程。2)腳手架工程，如使用整體爬升外腳手架。3)模板工程。4)施工用電工程。超高層建筑施工現(xiàn)場用電量大，且現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，容易出現(xiàn)漏電、觸電事故。

根據(jù)以上的整理歸類得出關(guān)鍵指標(biāo)的分類及指標(biāo)體系構(gòu)建如下：

1.3 高層建筑施工安全生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)系圖

根據(jù)五大類子系統(tǒng)因素及其所屬的16個二級指標(biāo)構(gòu)建超高層建筑施工安全生產(chǎn)的系統(tǒng)動力學(xué)關(guān)系圖(圖1)。

圖 1 高層建筑施工安全系統(tǒng)關(guān)系圖

以上指標(biāo)的選取及分類是基于高層建筑實踐中安全管理的經(jīng)驗及在安全事故控制中“安全第一，預(yù)防為主”的原則，這些指標(biāo)是高層建筑中導(dǎo)致安全事故的最主要因素，在高層建筑施工現(xiàn)場最易導(dǎo)致安全事故。

2 高層建筑施工安全系統(tǒng)動力學(xué)因果關(guān)系圖

根據(jù)表1及圖1，畫出16個主要指標(biāo)的系統(tǒng)動力學(xué)因果關(guān)系圖(圖2)。

圖 2 主要指標(biāo)的系統(tǒng)動力學(xué)因果關(guān)系圖

教育培訓(xùn)回路分析：首先建立安全組織機(jī)構(gòu)并明確各崗位的責(zé)任，在安全組織機(jī)構(gòu)及相關(guān)安全管理人員的組織下進(jìn)行安全教育培訓(xùn)，了解和掌握相關(guān)的安全知識，從而提高施工作業(yè)人員的安全意識，工人的安全意識提高，就會在自身身體條件、心理素質(zhì)、作業(yè)技能允許的條件下從事相應(yīng)工種的安全生產(chǎn)作業(yè)，工人在作業(yè)過程中會認(rèn)識到安全管理人員在安全教育培訓(xùn)中安全知識的重要性，反過來就會有利于項目安全組織機(jī)構(gòu)安全工作的開展。

管理回路分析：國家相關(guān)部門科學(xué)地制定安全方面的規(guī)范條例并在執(zhí)行過程中嚴(yán)格監(jiān)督，就會促進(jìn)企業(yè)重視安全問題，企業(yè)就會根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定制定安全管理制度，項目部根據(jù)企業(yè)的安全管理制度建立安全組織機(jī)構(gòu)，由安全組織機(jī)構(gòu)具體部署項目的安全防護(hù)工作及各階段資金的分配，項目部做好安全工作有利于國家相關(guān)部門安全監(jiān)察工作的開展。

天氣回路分析：工人的安全意識提高就會主動去關(guān)注氣象等工程技術(shù)環(huán)境，在惡劣的天氣之前對基坑支護(hù)與降水工程等危險性較大的分部分項工程提前做出預(yù)防措施，這樣有利于改善工程作業(yè)環(huán)境，工人作業(yè)環(huán)境的改善有利于提高工人的安全意識。

機(jī)械設(shè)備回路分析：相應(yīng)工種的作業(yè)技能越熟練，在塔式起重機(jī)、施工升降機(jī)這些需要特種作業(yè)人員的危險性較大的機(jī)械設(shè)備操作中才越安全，了解了塔式起重機(jī)、施工電梯這些機(jī)械設(shè)備在高層建筑安全生產(chǎn)中的重要地位，相關(guān)的特種作業(yè)人員就會在學(xué)習(xí)和培訓(xùn)中努力提高相應(yīng)的操作技能。

通過以上的回路分析，可以得出各因素子系統(tǒng)之間的聯(lián)系以及各指標(biāo)之間的關(guān)系，以上因果關(guān)系圖也直觀顯示了安全系統(tǒng)各指標(biāo)之間是一個相互聯(lián)系的有機(jī)整體，他們通過各因素相互影響。

3 高層建筑施工安全管理指標(biāo)體系的應(yīng)用

以上通過分析得出了影響高層建筑施工安全的主要指標(biāo)。鑒于安全投入有限及高層建筑不同階段施工重點不同，在不同階段安全的防護(hù)重點也應(yīng)有所側(cè)重，同時安全管理指標(biāo)體系是一個整體，某些指標(biāo)在工藝上、時間上具有一定的先后順序，合理的布局有利于后續(xù)安全工作的開展，以中建大公館2#樓在地下室-2F—-1F的實踐為例進(jìn)行說明。

在此階段，根據(jù)實踐管理經(jīng)驗，項目安全部部署的安全工作的重點是：1)安全知識；施工人員進(jìn)入一個新的工程，作業(yè)環(huán)境及生產(chǎn)工藝根據(jù)該項目的具體特點都有所變化，因此需要對工人進(jìn)行培訓(xùn)。2)安全意識；工人在進(jìn)入這個項目之前因為春節(jié)等原因已經(jīng)休息了一段時間，安全意識有所淡薄。3)塔式起重機(jī)；材料從場地外運送到基坑內(nèi)需要頻繁的使用塔式起重機(jī)。4)地下室的施工在基坑內(nèi)進(jìn)行，所以基坑支護(hù)與降水工程階段還應(yīng)特別注意。5)模板工程；地下室主體施工過程中滿堂腳手架的搭設(shè)及模板的安裝是主要工序。實踐證明：項目安全部將重點投入以上五方面，確保了此階段項目的施工安全。

4 結(jié)論

本文通過運用系統(tǒng)動力學(xué)原理，結(jié)合自身高層建筑施工現(xiàn)場安全管理實踐并結(jié)合文獻(xiàn)，得出影響高層建筑施工現(xiàn)場的16個主要的安全指標(biāo)，通過具體工程應(yīng)用該指標(biāo)體系證實其合理性，并對地下室施工階段的安全重點做了分析。

[1] 王志齊,李惠民,常文廣等. 組合權(quán)在高層建筑施工安全評價中應(yīng)用研究[J]. 建筑技術(shù)開發(fā),2013,40(6):61-64.

[2] 周洪波,黃譽(yù)等. 超高層建筑在極端臺風(fēng)氣候下結(jié)構(gòu)及施工安全風(fēng)險分析及控制研究[J]. 土木工程學(xué)報, 2014,47(7):126-135.

[3] 田菲菲. 基于系統(tǒng)動力學(xué)的建筑安全事故管理研究[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué),2014.

[責(zé)任編校： 張巖芳]

Research and Application of Safety Management Index System of High Rise Building Construction Sites Based on System Dynamics

LIU Wensheng，LI Zhipeng

(SchoolofCivilEngineeringandArchitecture，HubeiUniv.ofTech.，Wuhan430068，China)

Based on the high-rise building construction site safety management experience and the data by collecting, querying, sorting, the study obtained 16 main index affecting the safety of high-rise building construction and the relationship, and constructed the index system of safety management of high-rise building construction by applying the basic principles of system dynamics and related analysis software Vensim. According to the characteristics of different stages of the construction, it increased investment in easy cause safety accident index, in order to reduce the occurrence of safety accidents of high-rise buildings.

system dynamics; high rise building; construction safety

1003-4684(2016)06-0109-03

TU714

A

2016-05-24

劉文生(1964-)， 男， 湖北武漢人，工學(xué)碩士，湖北工業(yè)大學(xué)教授，研究方向為工程管理，工程測量及軟件開發(fā)