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文档简介
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,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,2,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,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。 关键词:故障树 脚手架 安全事故,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,
2、3,一引言,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。 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。 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。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,4,表119952001年上海市高处坠落事故与总事故统计表,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,5,一引言,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
3、临边、龙门架(井字架)和脚手架等处是事故发生的主要部位,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。 表3建设部与上海市高处坠落事故发生部位比较(%),故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,6,一引言,另外,脚手架倒塌也是一类可以引起重大人员伤亡事故的情况。 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。 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。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,7,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,故障树分析(FTA):是“在系统设计过程中,通过
4、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,以提高系统可靠性的一种设计分析方法”(GB318782)。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,8,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,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。 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
5、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。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,9,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,FTA是一种系统化的演绎方法。 故障树中使用的符号通常为事件符号及逻辑门符号两类。 1、事件及符号 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。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,10,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,1、事件及符号 (1)顶事件和中间事件 顶事件,是故障树分析的起始事件,也是系统的一种不希望发生的
6、失效事件。 中间事件,是上级事件的原因,又是下级事件的结果。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,11,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,1、事件及符号 (2)底事件 底事件是故障树分析中仅导致其它事件的原因事件。 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。 底事件分为基本事件与未探明事件。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,12,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,1、事件及符号 (2)底事件 1)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。 2)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
7、必或暂时不能探明其原因的底事件。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,13,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,2、逻辑门及其符号 逻辑门:描述事件间的逻辑因果关系 1)与门(AND gate) 与门表示仅当所有输入事件发生时,输出事件才发生。 2)或门(OR gate) 或门表示至少一个输入事件发生时,输出事件就发生 。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,14,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,用事件与逻辑门的符号用演绎法来建立故障树。 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。
8、需要确定故障的最小割集或最小路集。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,15,二 故障树分析(FTA)方法的理论阐述,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。 割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。 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。 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。 全部最小割集的集合又称之为系统的故障谱; 全部最小路集的集合称为成功谱。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,16,三 脚手架安全事故的故障树分析,因素分析 根据因素分析,完成一个有一
9、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。 作出故障树逻辑图,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,17,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,18,三 脚手架安全事故的故障树分析,故障树的定性分析 确定最小割集和最小路集,本文采用下行法进行计算。 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。 但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。,故障树分析方法在脚手架安全事故分
10、析中的应用研究,19,表1 下行法计算最小割集置换表,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,20,三 脚手架安全事故的故障树分析,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。 (1)阶数越小的最小割集越重要。 (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。 (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。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,21,三 脚手架安全事故的故障树分析,本例的定性分析可知: 20个最小割集中有8个是一阶割集,它们是最重要的事件。 因此,要提高系统
11、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)”、“扣件质量不合格(X5)”、“架体与建筑物拉结不合格(X6)”、“剪力撑设置不合格(X7)”、“立杆基础不合格(X15)”、“立杆间距设置不合格(X16)”等8个问题。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,22,三 脚手架安全事故的故障树分析,将图3中的与门变为或门、或门变为与门后,就可采用相同的下行法分析最小路集,具体步骤见表2。 得最小路集为X2X3X4X5 X6X7X8X9X10X15X16、X2X3 X4X5X6X7X11X12X13X14X15X16、X1X2X6X7X15X
12、16, 这意味着只要这3个路集有一个存在,则顶事件“脚手架安全事故”就不会发生。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,23,表2 下行法计算最小路集置换表,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,24,四 总结,通过以上对脚手架安全事故的故障树分析,我们可以找出系统的薄弱环节并予以高度重视,必将大大降低脚手架安全事故发生的几率。 如果通过统计分析,我们能够得到各底事件可靠性参数,还可以采取故障树定量分析的方法,计算顶事件发生的概率,即系统的不可靠度。 因此,采用故障树分析方法对脚手架安全事故进行分析是非常有意义的。而且,我们还可把这种方法推广到建筑工程的其它很多安全生产领域中去,为实现建筑工程安全生产服务。,故障树分析方法在脚手架安全事故分析中的应用研究,25,参考文献,胡运权.管理数量分析补充教材. 张艳秋等.系统可靠性分析在建筑业中的应用J. 丹东纺专学报,1997(4):2526. 陈刚等. 海洋工程人因可靠性
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