高层建筑施工安全管理指标体系研究及应用

刘文生， 李志鹏

(湖北工业大学土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430068)



高层建筑施工安全管理指标体系研究及应用

刘文生， 李志鹏

(湖北工业大学土木工程与建筑学院， 湖北 武汉 430068)

旨在根据高层建筑现场施工安全管理的经验以及各方面资料的收集、查询、整理，运用系统动力学的基本原理及相关软件vensim进行分析，得出影响高层建筑施工安全的16个主要指标及其之间的相互关系，构建出高层建筑施工安全管理指标体系，并根据不同施工阶段的特点加大对易引发安全事故的指标的投入，以降低高层建筑安全事故的发生。

系统动力学； 高层建筑； 施工安全

近年来，高层建筑安全事故频发，不仅带来相关人员的受伤死亡，还造成大量资源的浪费，因此，大量科研人员、一线工程人员将一些数学、统计学等领域的方法[1]应用于施工安全事故分析中，找出影响建筑业安全的主要因素，通过对主要因素的控制以期能有效地减少安全事故。本文在借鉴其他学者研究的基础上，结合高层建筑施工的特点，应用系统动力学方法构建安全管理指标体系[2]。

1 高层建筑施工安全系统动力模型指标的概述

系统动力学(System Dynamics,简写S.D.)是美国麻省理工学院教授福雷斯特提出来的一种计算机模拟技术。系统动力学通过建立S.D.模型，并进行计算机模拟试验，以便获得所需信息来分析和研究系统的结构和动态行为，为正确进行决策提供可靠的依据。

1.1 建筑安全指标的总体结构

按照系统工程的基本原理，以高层建筑建筑安全管理的经验为依据，结合相关文献并综合分析，将高层建筑的对象系统划分为五大子系统，即人的因素子系统、机械设备因素子系统、环境因素子系统、管理因素子系统以及重大危险源因素子系统。五大子系统间相互作用和影响，共同构成决定建筑项目安全与否的整体。

根据五大子系统的特点进行归类，把影响高层建筑安全的各主要指标按其特点和性质，分别归入五类子系统中：

W=(Ui；uij)

其中，W表示整个指标系统，Ui表示各个因素子系统，uij表示各主要指标。

1.2 高层建筑安全子系统分析

1.2.1 人的因素子系统 在高层建筑施工中，人作为机械设备的使用者，同时也是危害事件的承受者，其在安全生产中的影响最大，通过对目前高层建筑施工安全管理现状的分析，得出人的因素子系统主要指标有4个：1)施工作业人员的生理素质。主要包括身体素质和心理素质。2)安全教育培训。3)一线施工作业人员的安全生产意识。4)相应工种的作业技能。

1.2.2 机械设备因素子系统 机械设备指标的选取主要依据施工现场对安全设备的使用频率及最易发生安全事故的机械设备这两部分，最终得出在高层建筑中需要引起高度注意的机械设备主要有塔式起重机和施工升降机。塔式起重机是施工现场使用频次最高的机械设备；而施工升降机则是极易发生安全事故的设备，2012年武汉东湖景园发生的死亡19人的特大安全事故就是施工升降机超载从而导致坠落。

1.2.3 管理因素子系统 实践证明管理做到位将能直接控制危险源的出现及危险事故的发生。根据高层建筑一线安全管理实践经验得出管理因素的主要指标有：1)政府有关部门制定颁行建筑安全方面的法规、条例以及在执行过程中严格监督。2)企业安全管理制度。3)项目安全组织机构及岗位责任制的建立。4)安全资金投入。

1.2.4 环境因素子系统 高层建筑由于大部分是是室外露天作业，因此受环境的影响较大，分析总结起来主要有两方面：1)工程技术环境[3]，如工程地质、水文、气象等。如暴雨天气一方面影响基坑的稳固，容易造成塌方等事故；另一方面容易发生触电等安全事故。2)工程作业环境，如施工环境作业面大小、防护设施、通风照明和通信条件等。

1.2.5 5重大危险源因素子系统 除了上述四大因素子系统外，本文将危险性较大的分部分项工程单独列出作为一个子系统，以突出其在安全生产中的地位和引起重视。高层建筑中影响安全的主要分项工程包括：1)基坑支护与降水工程。2)脚手架工程，如使用整体爬升外脚手架。3)模板工程。4)施工用电工程。超高层建筑施工现场用电量大，且现场作业环境复杂，容易出现漏电、触电事故。

根据以上的整理归类得出关键指标的分类及指标体系构建如下：

1.3 高层建筑施工安全生产系统关系图

根据五大类子系统因素及其所属的16个二级指标构建超高层建筑施工安全生产的系统动力学关系图(图1)。

图 1 高层建筑施工安全系统关系图

以上指标的选取及分类是基于高层建筑实践中安全管理的经验及在安全事故控制中“安全第一，预防为主”的原则，这些指标是高层建筑中导致安全事故的最主要因素，在高层建筑施工现场最易导致安全事故。

2 高层建筑施工安全系统动力学因果关系图

根据表1及图1，画出16个主要指标的系统动力学因果关系图(图2)。

图 2 主要指标的系统动力学因果关系图

教育培训回路分析：首先建立安全组织机构并明确各岗位的责任，在安全组织机构及相关安全管理人员的组织下进行安全教育培训，了解和掌握相关的安全知识，从而提高施工作业人员的安全意识，工人的安全意识提高，就会在自身身体条件、心理素质、作业技能允许的条件下从事相应工种的安全生产作业，工人在作业过程中会认识到安全管理人员在安全教育培训中安全知识的重要性，反过来就会有利于项目安全组织机构安全工作的开展。

管理回路分析：国家相关部门科学地制定安全方面的规范条例并在执行过程中严格监督，就会促进企业重视安全问题，企业就会根据国家的相关规定制定安全管理制度，项目部根据企业的安全管理制度建立安全组织机构，由安全组织机构具体部署项目的安全防护工作及各阶段资金的分配，项目部做好安全工作有利于国家相关部门安全监察工作的开展。

天气回路分析：工人的安全意识提高就会主动去关注气象等工程技术环境，在恶劣的天气之前对基坑支护与降水工程等危险性较大的分部分项工程提前做出预防措施，这样有利于改善工程作业环境，工人作业环境的改善有利于提高工人的安全意识。

机械设备回路分析：相应工种的作业技能越熟练，在塔式起重机、施工升降机这些需要特种作业人员的危险性较大的机械设备操作中才越安全，了解了塔式起重机、施工电梯这些机械设备在高层建筑安全生产中的重要地位，相关的特种作业人员就会在学习和培训中努力提高相应的操作技能。

通过以上的回路分析，可以得出各因素子系统之间的联系以及各指标之间的关系，以上因果关系图也直观显示了安全系统各指标之间是一个相互联系的有机整体，他们通过各因素相互影响。

3 高层建筑施工安全管理指标体系的应用

以上通过分析得出了影响高层建筑施工安全的主要指标。鉴于安全投入有限及高层建筑不同阶段施工重点不同，在不同阶段安全的防护重点也应有所侧重，同时安全管理指标体系是一个整体，某些指标在工艺上、时间上具有一定的先后顺序，合理的布局有利于后续安全工作的开展，以中建大公馆2#楼在地下室-2F—-1F的实践为例进行说明。

在此阶段，根据实践管理经验，项目安全部部署的安全工作的重点是：1)安全知识；施工人员进入一个新的工程，作业环境及生产工艺根据该项目的具体特点都有所变化，因此需要对工人进行培训。2)安全意识；工人在进入这个项目之前因为春节等原因已经休息了一段时间，安全意识有所淡薄。3)塔式起重机；材料从场地外运送到基坑内需要频繁的使用塔式起重机。4)地下室的施工在基坑内进行，所以基坑支护与降水工程阶段还应特别注意。5)模板工程；地下室主体施工过程中满堂脚手架的搭设及模板的安装是主要工序。实践证明：项目安全部将重点投入以上五方面，确保了此阶段项目的施工安全。

4 结论

本文通过运用系统动力学原理，结合自身高层建筑施工现场安全管理实践并结合文献，得出影响高层建筑施工现场的16个主要的安全指标，通过具体工程应用该指标体系证实其合理性，并对地下室施工阶段的安全重点做了分析。

[1] 王志齐,李惠民,常文广等. 组合权在高层建筑施工安全评价中应用研究[J]. 建筑技术开发,2013,40(6):61-64.

[2] 周洪波,黄誉等. 超高层建筑在极端台风气候下结构及施工安全风险分析及控制研究[J]. 土木工程学报, 2014,47(7):126-135.

[3] 田菲菲. 基于系统动力学的建筑安全事故管理研究[D]. 哈尔滨：哈尔滨工业大学,2014.

[责任编校： 张岩芳]

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

刘文生(1964-)， 男， 湖北武汉人，工学硕士，湖北工业大学教授，研究方向为工程管理，工程测量及软件开发