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1、故障树分析方法在脚手架安 全事故分析中的应用研究 The Application Study about Fault Tree Analysis Method in Safe Trouble Analysis of Scaffold 冯斌 建筑工程学院土木系1 1故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究故障树分析方法在脚手架安全 事故分析中的应用研究 n摘要：鉴于建筑工程脚手架安 全事故在建筑工程安全生产中 的重要性，本文采用故障树分 析方法对引起脚手架安全事故 的因素进行研究，得出影响脚 手架安全的各因素的重要性程 度。n关键词：故障树
2、脚手架 安 全事故 2 2故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究一 引言 n建筑施工因具有作业流动性大、露 天作业多、产品体积大、形式多样 、施工周期长、劳动强度大和作业 人员更换频繁等特点，经常会出现 高处坠落、物体打击、触电、机械 伤害、坍塌等安全事故。n而其中高处坠落事故所占比例最高 ，大多数省份均占到40%以上，且较 多为重大恶性事故。n如根据19952001年上海市建筑施 工发生的事故，整理统计数据如表1 所示，高处坠落事故所占比例很高 。 3 3故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应
3、用 研究研究表1 19952001年上海市高处坠落事故与总事故统计表 月份 年份123456789101112事故总起 数比例 （%） 1995高坠起数735712595106598345 总事故起 数1381719249311617109131861996高坠起数10249655879547446 总事故起 数18391714161618131610111611997高坠起数343104102441385646 总事故起 数8511171113121010411111231998高坠起数1265263833254651 总事故起 数521078159115567901999高坠起数10314
4、16542323351 总事故起 数1152958911545652000高坠起数4125443531384360 总事故起 数4347756651258722001高坠起数3242243234313345 总事故起 数3354451111778573汇总高坠起数29142739343531373426243836848 总事故起 数522561737768938168595360774 4故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究一 引言n有研究人员对于高处坠落事故的主要发生 部位进行了研究，发现洞口临边、龙门架 （井字架）和脚手架等处是事
5、故发生的主 要部位，约占60%以上。数据见下表2所示 。其中脚手架处约占20左右，是较容易 发生事故的部位。n表3 建设部与上海市高处坠落事故发生部位比较（%） 类别 单位洞 口 临 边普 通 脚 手 架模 板 工 程井 字 架 （ 龙 门 架 ）特 殊 脚 手 架电 梯塔 吊打 桩 机 械建设部37. 8014. 6012. 2018. 308.5 01.2 06.9 00.4 0上海市31. 5012. 409.8 017. 706.9 06.6 05.3 01.1 05 5故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究一 引言n另外，脚手架
6、倒塌也是一类可 以引起重大人员伤亡事故的情 况。n因此，研究脚手架安全性问题 是建筑工程安全施工中的一个 重要问题。n本文采用故障树分析（FTA）方 法，对脚手架安全事故进行分 析，便于采取有效的防护措施 。 6 6故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n故障树分析（FTA）：是“在系 统设计过程中，通过对造成系统 失效的各种因素（包括硬件、软 件、环境、人为因素）进行分析 ，画出逻辑框图（即故障树）， 从而确定系统失效原因的各种可 能组合方式或其发生概率，以计 算系统失效概率，采取相应纠正 措施
7、，以提高系统可靠性的一种 设计分析方法”（GB318782） 。 7 7故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n故障树分析（FTA）的过程为：措施 由上而下，假设系统失效，分析其可 能的原因。n具体为面向全系统，以系统所不希望 发生的一个事件（顶事件）作为分析 的目标，通过逐层向下推溯查找所有 可能的原因，直至推溯到最直接原因 ，从而找出系统内可能存在的元件失 效、环境影响、人为失误以及程序处 理等硬件和软件因素（各种底事件） 与系统失效（顶事件）之间的逻辑关 系，并用倒立树状图形表示出来。 8
8、8故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 nFTA是一种系统化的演绎方法。 n故障树中使用的符号通常为事件 符号及逻辑门符号两类。n1、事件及符号 n在故障树分析中各种故障状态或 不正常情况皆称为故障事件；各 种完好状态或正常情况皆称为成 功事件。两者均可简称为事件。 9 9故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n1、事件及符号 n（1）顶事件和中间事 件 n顶事件，是故障树分 析的起始事件，也是 系统
9、的一种不希望发 生的失效事件。n中间事件，是上级事 件的原因，又是下级 事件的结果。 顶事件中间事件1010故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n1、事件及符号 n（2）底事件 n底事件是故障树分析中仅导致其 它事件的原因事件。n底事件位于所讨论的故障树底端 ，它总是某个逻辑门的输入事件 而不是输出事件。n底事件分为基本事件与未探明事 件。1111故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n1、事件及符
10、号 n（2）底事件 n1）基本事件：基本事件 是在特定的故障分析中无 须探明其发生原因的底事 件。 n2）未探明事件：未探明 事件是原则上应进一步探 明其原因、但暂时不必或 暂时不能探明其原因的底 事件。 基本 事件未探 明事 件1212故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n2、逻辑门及其符号 n逻辑门：描述事件间的逻 辑因果关系 n1）与门（AND gate） n与门表示仅当所有输入事 件发生时，输出事件才发 生。 n2）或门（OR gate） n或门表示至少一个输入事 件发生时，输出事件就发
11、 生 。1313故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n用事件与逻辑门的符号用演 绎法来建立故障树。n对故障树进行定性分析：是 要找出系统故障的全部可能 起因，或导致指定顶事件发 生的全部可能起因，并定性 的识别系统的薄弱环节。n需要确定故障的最小割集或 最小路集。1414故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究二 故障树分析（FTA）方法的 理论阐述 n割集：是能使顶事件发生的一些底事件 的集合。当这些事件都发生时，则顶事 件必然发生。 n割
12、集中任一底事件不发生顶事件就不发 生时，则称该割集为最小割集。n路集：是一些底事件的集合，若其中所 有底事件都不发生，则顶事件必定不发 生。 n最小路集是去掉其中任何一个底事件就 不再是路集的路集。n全部最小割集的集合又称之为系统的故 障谱；n全部最小路集的集合称为成功谱。 1515故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究三 脚手架安全事故的故障树分 析n因素分析n根据因素分析，完成一个有一个 顶事件“脚手架安全事故（TOP ）”，12个中间事件，14个基本 事件，两个未探明事件。 n作出故障树逻辑图1616故障树分析方法在脚手架安全事故分
13、析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究X16X15X4X3X14X13X12X11X10X1X2X7X6X5脚手架安 全事故人从脚手架 上坠落脚手架 倒塌安全带不 合格脚手架安装 不合格材料质量 不合格脚手架安装 不合格机械 性破 损安全带 使用不 当脚手杆 安装不 合格脚手架 板安装 不合格管材质 量不合 格立杆安 装不合 格扣件 质量 不合 格架体 与 建筑 物拉 结不 合格剪力 撑 设置 不 合格管材 破损安全 带本 身破 损嫌麻 烦 没使 用忘记 穿戴防护 栏杆 不合 格踢脚 板 立网 防护 不合 格脚手 架板 不满 铺而 踩空脚手 架板 固定 不稳 而失 去平
14、 衡管材 过度 变形管材 破损立杆 基础 不合 格立杆 间距 设置 不合 格设计 不合 理人失 去 平衡与门或门TOPG1G2G3G4G5G6G7G8G9G10G11G12X4X8X9图3 脚手架安全事故故障树分析图1717故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究三 脚手架安全事故的故障树分 析 n 故障树的定性分析n确定最小割集和最小路集，本文采用 下行法进行计算。 n沿故障树自上往下进行。即从顶事件 开始，顺次将上排事件置换为下排事 件。遇到与门时将门的输入写成一行 ；遇到或门时将门的输入写成多行， 直到全部的门都置换为底事件为止。n但
15、这样得到的底事件集合只是割集， 还必须用集合运算规则加以简化、吸 收，方能得到全部最小割集。 1818故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究表1 下行法计算最小割集置换表 TOPG1X1G3G4X1G4G7X1X4G4 X1X8G4X1X8G9X1X8X11 X1X8X12 X1X8G10X1X8X13 X1X8X14 X1G4G8X1G8G9X1X9G9X1X9X11 X1X9X12 X1X10G9X1X10X11 X1X10X12 X1G8G10X1X9G10X1X9X13 X1X9X14 X1X10G10X1X10X13 X1X10
16、X14 G2X2X2X2X2X2 G5G11X3X3X3 X4X4X4 X5X5X5X5 G6X6X6X6X6 X7X7X7X7 G12X15X15X15 X16X16X161919故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究三 脚手架安全事故的故障树分 析n 求出全部最小割集后，可按以下原则 进行定性比较，以便将定性比较结果 用于指导故障诊断，确定维修次序， 或者提示改进系统的方向。n（1）阶数越小的最小割集越重要。n（2）在低阶最小割集中出现的底事 件比高阶最小割集中的底事件重要。n（3）在不同最小割集中重复出现的 次数越多的底事件越重要。2020故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用 研究研究三 脚手架安全事故的故障树分 析n 本例的定性分析可知： n 20个最小割集中有8个是一阶割集，它 们是最重要的事件。 n 因此，要提高系统的安全性，首先要 解决系统的“设计不合理（X2）”、 “管材过度变形（X3）”、“管材破 损（X4）”、“扣件质量
