建筑施工现场安全评价方法探讨

第 27 卷 第 16 期 2011 年 8 月
甘肃科技 Gansu Science and Technology
Vol. 27 No. 16 Aug. 2011
建筑施工现场安全评价方法探讨
曹成英
（ 甘肃工业职业技术学院，甘肃 天水 741025）
摘 要： 针对建筑施工现场是较易发生伤亡事故的地方，全面推行了安全评价工作，并在安全评价中引进动态安全 评价方法，如动态故障树分析法更符合建筑施工的实际。 关键词： 安全评价； 动态故障树； 方法探讨 中图分类号： TU974
4 结论
建筑施工过程是个实时的动态系统过程，整个 施工过程的危险性是随时间的推移而变化的，危险 程度和危害程度的发展是动态的。动态故障树包含 事件间动态、时序的依赖关系。在建筑领域的安全 评价中引进动态故障树必要而且可行。
参考文献： ［1］ 刘洪宇 . 绿色建筑效益评价探讨［J］． 合作经济与科
技，2008（ 12） ： 32-33． ［2］ 刘慧 . 绿色建筑全寿命周期的费用 － 效益分析［J］．
2） 优先与门： 优先与门有 2 个输入事件，它们 必须按照 特 定 的 顺 序 发 生，它 的 输 出 事 件 才 发 生。 如 图2 所 示 ，优 先 与 门 的 输 入 为 A 和 B 。如 果 事 件
图 1 功能触发门
A 和 B 都发生，并且 A 事件在 B 事件之前发生，输 出事件才会发生。如果两个输入没有全部发生，或 事件 B 在事件 A 之前发生了，输出事件不会发生。
在以上各种动态逻辑门的 Markov 的状态转移 链建立之后，就可以借助于有关状态转移链计算公 式进行可靠性分析计算。
通常情况下，整个动态故障树只有很少一部分 在本质上是动态的。所以，在用动态故障树分析方 法对整个动态故障树进行处理时，必须在整个故障 树中识别出独立子树，将动态门和静态门区分开来， 然后决 定 是 采 用 一 般 故 障 树 的 处 理 方 法 还 是 用 Markov 模型对独立子树 （ 而 不 是 对 整 个 动 态 故 障 树） 进行处理。当故障树含有 1 个或更多动态逻辑 门时，才考虑使用 Markov 模型处理； 当它只含有静 态逻辑门时，就用一般的故障树处理方法解决。也 就是利用几个 Markov 模型和一般故障树处理模型 （ 而不是用一个单一的模型） 对整个故障树进行处 理。这样，每个处理模型可以很小，再对这些模型进 行单独处理就比较简单了。当对整个故障树中的独 立子树处理结束之后，可以利用故障树中剩余的故 障门来对其处理结果进行综合。即在整个故障树 中，自下向上，用具有相应故障概率或故障率的基本 事件来代替独立子树。这样，递归处理直至整个故 障树的顶事件，就可以计算得到整个故障树发生故 障的概率。 3. 2 动态故障树在建筑领域的应用设想 3. 2. 1 动态故障树建模
通过对建筑施工过程进行分析，可以得到各事 件的动态、时序的逻辑关系，基于以上的分析，可以 得到整个系统的动态故障树模型。由于在建筑施工 过程中，高处坠落事故占有很大比重，根据统计占到 40% 以上，下面就以以施工现场高处坠落为案例，通 过采用安全评价方法中的事件树分析法，就能掌握 事故发生的规律，如图 6 所示。
图 2 优先与门
对于事件 A 在事件 B 之前发生，而 B 又在事件 C 之前发生的系统行为，可以用图 3 的优先与门的 组合来表示。对于更多基本事件间发生的这种顺序 关系，可以依此类推，也可以用下面介绍的顺序门来 表示。
图 3 优先与门的组合
3） 顺序门： 顺序门强迫门下面的事件以从左到 右的次序发生。与优先与门相比，优先与门下面的 事件可能以任何顺序发生，而顺序门强制事件只能 以特定的顺序发生。顺序门包含 2 个或 2 个以上的 输入，如图 4 所示。
运用静态故障树和关系代数进行建筑安全评 价，不能有效准确地对系统进行诊断分析。要准确 地对建筑施工现场进行安全评价，需要采用动态安 全评价方法进行评价，比如动态故障树。动态故障 树是在一般故障树分析方法的基础上，结合 Markov 状态转移链方法而发展起来的一种新的可靠性分析 方法。在故障树的基础上建立一些新的逻辑符号 （ 动态逻辑门） ，在故障树模型中，利用这些新的符 号表示底事件和顶事件间的动态、时序的逻辑关系， 动态系统故障行为可以由动态故障树直接表示出 来。在进行建筑施工过程的可靠性分析计算时，将 动态故障树转换为相应的 Markov 状态转移链，利用 Markov 状态转移过程来表示系统中的动态和时序 的过程，并利用 Markov 状态转移过程分析系统的可 靠性。这样既避免了建立 Markov 状态转移链图过 程中复杂且容易出错的困难，也应用了 Markov 状态 转移链的图解方法，取代 Markov 状态过程解析求解 的繁琐工作。在系统的动态故障树模型中，对于一 般故障树所不能描述的动态、时序过程，介绍几种新 的动态逻辑门来处理，并给出其向 Markov 状态转移 链的转换［10］。
图 4 顺序门
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顺序门和优先与门都可以表示系统事件的时序 性，一个顺序门表示的时序关系，可以由几个优先与 门的组合来表示，因此这 2 个门在 Markov 状态转换 时是相同的。如图 5 即为图 3 所示优先与门的组合 和图 4 所示顺序门的 Markov 状态转移链。
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图 5 顺序门的 Markov 状态转移过程
1） 功能触发门（ FDEP） ： 如图 1 所示，功能触发 门由一个触发输入（ 既可以是一个基本事件，也可 以是动态故障树中其他门的输出） ，一个不相关的 输出（ 反映触发事件的状态） 和若干个相关的基本 事件组成。相关基本事件与触发事件功能相关，当 触发事件发生时，相关事件பைடு நூலகம்迫发生，相关事件以后 的故障对系统没有进一步的影响，可以不再考虑。
静态故障树分析法把所研究系统中最不希望发 生的故障状态作为故障分析的目标，然后寻找直接 导致这一故障发生的全部因素，再找出造成下一级 事件发生的全部直接因素，一直追查到那些最原始
的、其故障机理或概率分布都是已知的、勿需深究的 因素为止。通常把最不希望发生的事件称为顶事 件，勿需深究的事件称为底事件，介于顶事件和底事 件的事件称为中间事件。用相应的符号代表这些事 件，并用适当的逻辑门把顶事件、底事件、中间事件 连接成树形图，这样的树形图就称为静态故障树。
1 建筑领域安全评价的必要性
建筑施工是建筑业从事工程建设实施阶段的生 产活动，是各类建筑物的建筑过程。由于建筑施工 具有劳动强度大、施工人员多、工人素质低、经常露 天作业、易受气候影响、高空作业多、危险性大等特 点，决定了建筑施工现场是较易发生伤亡事故的地 方。
房屋建筑施工方案安全评价的目的是通过对房 屋建筑施工方案的安全评价，来识别房屋建筑施工 中危险源，以及危险源的危险程度和对施工中重大 危险源进行定量的评价，提出有效的预防措施，达到 规范施工企业的安全管理，改善施工生产条件，降低 施工安全事故风险的目的。另外，通过安全评价，也 在一定程度上推动建筑行业的安全监管模式由传统 的被动、辅助、滞后模式向现代的主动、本质、超前模 式的转变。
2 安全评价方法的简述
在建筑安全评价中使用较多的传统的安全评价 方法是安全检查表法、预先危险性分析法、事故树分 析法等多种方法，这些安全评价方法有些是定性的， 有些是定量的概率统计方法，它们是静态的评价方 法。
静态故障树分析法（ Static Fault Tree Analysis， 简称 SFTA） ，是一种将系统故障形成的原因由总体 至部分按树枝状逐次细化的分析方法，其目的是判 明基故障，确定故障的原因、影响和发生概率。
图 6 说明，随着建筑施工进程，楼层的增加，从 脚手架上坠落事故的危险性也增大，为此，在楼层增 加的过程中，应该及时注意防护栏的安全防护。 3. 2. 2 计算及分析结果
将表示各个故障的功能触发门、优先与门、顺序
图 6 高处坠落事故事件树分析
门转换为 Markov 状态转移链，假设系统各个基本事 件的故障率，分别对上述的 Markov 状态转移链和一 般故障树进行处理，应用相关软件工具可以得到该 系统各个部分及整个系统的事故概率。分析计算结 果，可以得到相关结论。
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时序是导致系统故障的原因，而不是简单的事件间 的组合。此时运用静态故障树和关系代数不能有效 的进行诊断分析。动态故障树在静态故障树的基础 上，引进了时序的概念，结合运用事件组合和故障时 序进行故障诊断分析，能有效的弥补静态故障树的 缺陷。
建筑施工过程是个实时的动态系统过程，随着 楼层的增高，高处坠落的危险性和危害程度都在增 加，坍塌的危险性和危害程度也在增加，物体打击的 危险性和危害程度也在增加，发生火灾后的扑救也 随着楼层的增加而变得更加困难。整个施工过程的 危险性是随时间的推移而变化的，危险程度和危害 程度的发展是动态的。
静态故障树分析法是一种从系统到部件再到零 件这样的“下降式”分析方法，通过逻辑符号绘制出 的一个倒树形图。它将系统的故障与导致该故障的 各种因素直观而又形象地呈现出来。