超高层建筑复杂模架支撑体系施工安全风险指标体系构建及评价研究

马成燕(甘肃建投兰州新区建设管理有限公司，甘肃 兰州 730000)

0 引言

复杂模架支撑体系具有技术新、控制要点多、施工难度大、安全风险高等特点，属于风险较大的分部分项工程，需要编制专项施工方案、组织专家进行论证，并在施工过程中严格管控施工风险[1-2]。然而，在实际操作中，复杂模架支撑体系安全事故时有发生。目前，建筑行业正在积极推行建筑施工安全分级分类管控，通过规范建筑施工安全管理，提高安全风险整体管控能力，防范和遏制生产安全事故。因此，对于超高层复杂模架支撑体系施工项目而言，明确安全风险点并进行科学的风险管控十分重要。

基于此，本文基于风险评价理论，以某超高层建筑铝模爬架施工项目为例，构建复杂模架支撑体系施工安全风险指标体系并确定各指标权重，以期提升超高层建筑复杂模架支撑体系施工管理水平。

1 项目概况

某城市商务用地项目M由T1塔楼、T2塔楼以及商场和酒店组成，总建筑面积约27万m2，其中，地下室3层，地上部分为32层，建筑高度约150m；西T2塔楼为办公楼，22层，建筑高度约100m。该项目T1塔楼为核心筒+框架结构，首层建筑为1732m2，顶层建筑面积为1620m2。核心筒为长方形，平面尺寸为15m×28m，核心筒结构布置自地下至32层无较大变化，经专家论证，拟采用铝模爬架施工。

2 风险指标识别及权重计算

2.1 风险指标识别

根据《建筑施工安全检查标准》(JGJ 59—2011)、《建筑与市政施工现场安全卫生与职业健康通用规范》(GB 55034—2022)等相关标准，对该项目施工现场进行实地调研和安全检查，初步确定超高层建筑复杂模架施工风险指标体系。结合对近年来超高层复杂模架安全事故案例研究结果，通过专家咨询与小组讨论，最终确定该项目风险指标体系，包括人员风险、管理风险、设计风险、施工风险4个方面。

2.1.1 人员风险

(1)施工人员生理和心理状态。超高层建筑复杂模架支撑体系施工属于高空作业，作业周期长、危险性高，施工人员的生理和心理状况极有可能成为安全事故致因。

(2)施工人员技能水平。复杂模架支撑体系结构复杂、施工难度大、危险性高，且涉及多个施工环节，对于施工人员技能水平要求较高。部分岗位需要相关人员持证上岗，若施工人员技能水平不足或无证上岗，极有可能导致安全事故。

(3)安全责任意识。安全责任意识是指现场人员防范各类施工风险的认知水平与意识。若安全责任意识薄弱，存在投机侥幸心理，极有可能导致安全事故。

(4)管理人员综合素质。管理人员是现场安全工作的组织者与监督者，对现场施工安全具有直接影响。管理人员综合素质低下将会导致现场管理混乱，引发施工安全问题[3]。

2.1.2 管理风险

(1)安全生产管理制度与机构。建立安全生产管理制度与机构是进行超高层复杂模架工程安全管理的首要条件，贯彻落实安全生产责任制是进行超高层复杂模架工程施工安全管理的重要基础。完善的安全生产管理制度与机构设置能够为安全施工提供保障。

(2)安全教育培训与技术交底。安全教育培训与技术交底有助于相关人员提升安全防护意识，了解风险防范措施，掌握安全管理规章制度，了解复杂模架施工的工艺流程、控制要求及注意事项，有效避免安全事故。

(3)现场组织与协调水平。组织与协调是进行项目管理的核心工作。现场组织与协调水平直接决定现场管理成效。

(4)检查验收的严谨性。

2.1.3 设计风险

(1)荷载计算。荷载计算是模架设计的首要步骤。荷载选择不当、计算荷载漏项或偏小会导致结构安全冗余度不足，架体安全性无法保障。

(2)模架体系整体选型与设计。模架体系整体选型与设计的目的是确定架体形式与规格，为后续设计打下基础。若未根据项目实际进行分析与调整，简单硬套设计方案，将会给后续工作埋下安全隐患。

(3)强度、刚度及稳定性计算。架体设计涉及强度、刚度、稳定性等大量复杂的力学计算。若设计理论和方法掌握不足，很有可能出现杆件参数设置不合理、节点处理不当等计算错误[4]。

(4)构造设计。复杂模架的构造设计对于保障架体的各项性能具有重要作用，构造设计不完善会极大地削弱架体的稳定性、整体性、协调性及安全性。

2.1.4 施工风险

(1)施工原材料质量。原材料是搭设模架的必要物质条件，也是影响模架安全质量的核心因素。若原材料的规格、型号、材质、质量及其他性能不符合相关要求，极有可能导致安全事故。

(2)专项施工方案。依据相关标准和要求，制订科学合理的专项施工方案，从管理、技术、措施、物资及应急救援等方面保障复杂模架的顺利施工。

(3)模架搭设质量。模架搭设质量直接影响模架安全。未按照设计图样进行搭设、连接支撑不足、搭设质量不符合要求、安全防护措施装置设置不当是模架安全事故的重要致因。

(4)施工作业规范化程度。超高层建筑复杂模架支撑体系施工属于高空作业，具有技术新、风险高、控制要点多等特点。若不能严格按照相关规定进行作业，极有可能发生安全事故。

(5)安全防护措施。完善的安全防护措施对于作业人员安全具有重要的保障作用。若施工时不能科学设置安全防护装置、佩戴防护用具，很有可能埋下安全风险隐患。

综上所述，建立复杂模架支撑体系施工安全风险评价指标体系，如图1所示。

图1 复杂模架支撑体系施工安全风险价指标体系

2.2 权重计算

2.2.1 计算步骤

采用专家打分法计算各指标权重，步骤如下：

(1)邀请n名专家根据指标的重要程度进行打分，其中，1表示不重要，5表示极其重要。基于打分结果确定各指标得分si。指标重要程度评价标准如图2所示。

图2 指标重要程度评价标准

(2)去除专家评分的最大值与最小值，依据评价得分的平均值计算各指标权重wi，公式如下

(1)

2.2.2 计算结果

邀请5名专家根据重要程度对各指标进行评价打分，计算各指标权重，结果见表1。

表1 各指标权重计算结果

3 评价模型构建

3.1 建立评语集

根据目前国内复杂模架支撑体系施工安全风险评价实际情况，结合相关研究成果，将风险评价设为4个等级，即V={Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ}={极高风险，高风险，临界风险，低风险}，具体见表2。

表2 风险评价集

3.2 构建隶属度矩阵

邀请n名具有丰富模架施工经验的专家，按照所设定的评语集对该项目各风险评价指标进行打分，构件评价隶属度矩阵R。即

式中，rij表示第i个因素对应的评价等级vj的隶属度。

3.3 综合模糊评价

将各指标权重向量W与隶属度矩阵R相乘，计算综合评价向量B。公式如下

B=W×R

(2)

根据综合评价向量B及最大隶属度原则，确定该项目顶模施工工程安全风险等级。

4 风险评价

4.1 确定各评价隶属度

基于图1中的各风险评价指标，运用上述公式计算各指标的隶属度，结果见表3。

表3 各风险指标评价隶属度

4.2 一级模糊评价

根据表3数据构建隶属度矩阵及各二级指标权重，利用式(2)计算各指标向量B。得到人员风险评价向量B1，即

B1=W1×R1

=(0，0.100，0.735 ，0.165)

同理可得，管理风险评价向量B2=(0.024，0.176，0.514，0.285)；设计风险评价向量B3=(0，0.049，0.352，0.600)；施工风险评价向量B4=(0.018，0.359，0.343，0.262)。

根据最大隶属度原则可知，人员风险评价等级为“Ⅲ级(临界风险)”，管理风险评价等级为“Ⅲ级(临界风险)”，设计风险评价等级为“Ⅳ级(低风险)”，施工风险评价等级为“Ⅱ级(高风险)”。

4.3 综合模糊评价

基于一级指标权重计算结果，利用式(2)计算综合评价向量B。公式如下

B=W×R

=(0.018，0.195，0.471，0.316)

根据最大隶属度原则可知，该项目施工工程综合风险等级为“Ⅲ级(临界风险)”。由此可见，本文所构建的模架支撑体系施工安全风险评价模型可将对施工现场零散、感性的风险认知转化为定量、客观的整体风险评价结果，有助于相关单位提升风险管控水平。

5 结语

本文通过梳理相关文献，结合项目特点，识别出超高层建筑复杂模架支撑体系施工安全风险指标，构建了风险评价指标体系，并以实际工程案例进行验证。主要结论如下：

(1)超高层建筑复杂模架支撑体系施工安全风险可分为人员风险、管理风险、设计风险、施工风险4个方面，共17个评价指标，权重由大到小排序为：施工风险R4>人员风险R1>管理风险R2>设计风险R3。

(2)本文所提出的风险评价方法有效解决了超高层建筑复杂模架支撑体系施工安全风险定量评价问题，并应用于某项目施工安全风险评价，有助于提升相关单位风险管理水平。

(3)该评价体系指标及评价方法仍需细化。今后，可根据项目实际情况进一步完善评价指标，引入现场智慧管理平台等，提升复杂模架施工风险水平。