《高耸构筑物施工安全控制技术》李慧民，钟兴润作|(epub+azw3+mobi+pdf)电子书下载

图书名称：《高耸构筑物施工安全控制技术》

【作　者】李慧民，钟兴润作

【丛书名】特种建构筑物建造安全控制技术丛书

【页 数】 163

【出版社】 北京：冶金工业出版社 , 2021.03

【ISBN号】978-7-5024-8671-6

【价 格】69.00

【分 类】高耸建筑物-建筑施工-安全管理-研究

【参考文献】 李慧民，钟兴润作. 高耸构筑物施工安全控制技术. 北京：冶金工业出版社, 2021.03.

图书封面：

图书目录：

《高耸构筑物施工安全控制技术》内容提要：

本书结合钢筋混凝土冷却塔、烟囱、筒仓、桥墩等高耸构筑物施工项目，阐述了高耸构筑物施工安全控制机理、施工安全控制技术与施工安全管理等内容。首先介绍了高耸构筑物施工、事故特征与危险源；然后系统分析了事故影响因素与事故管理指标；并基于施工时变结构的理念进行了结构安全分析；进而探讨了施工安全监测方案的制定与预警系统的建立，并建立绩效评估模型以提升施工安全控制水平；最后通过实际案例系统应用了所构建的系统与模型。 本书可供高耸构筑物设计单位、建设单位、施工单位以及监理单位等相关人员阅读，也可作为高等院校相关专业教学用书。

《高耸构筑物施工安全控制技术》内容试读

1高耸构筑物施工安全控制机理

1.1高耸构筑物施工安全控制起源

1.1.1施工安全控制背景

随着工业化发展进程的推进，各地区不断增加对电力行业、石油化工行业、采矿业、核工业等的投资，高耸构筑物的建造数量也随之增多。随着使用需求的增加与建造技术的进步，高耸构筑物的使用功能、结构形式、材料设备、施工工艺等方面都有了新的变革和发展。施工质量控制技术日益多样化、施工队伍的不断专业化、施工过程中各施工要素间关系越来越复杂、现场组织与协调难度越来越大，这对施工过程的安全控制提出了新的要求。

随着我国安全生产监管力度的加大，建筑施工相关主体也越来越重视安全管理工作。但遗憾的是，在高耸构筑物施工过程中由于工期要求紧、施工队伍之间工作衔接多、现场施工组织关系复杂等原因导致施工安全技术交底不彻底、违规操作、安全管理混乱等问题频繁出现，施工过程中安全事故时有发生。施工过程中发生的安全事故统计见表1-1

表1-1施工安全事故统计

序号

事故发生时间

事故地点

结构类型

事故类型

事故后果

1978年4月27日

美国西弗吉尼亚州

冷却塔

结构坍塌

51人死亡

1998年9月9日

青海

冷却塔

支撑系统坍塌

4人死亡、48人重伤

3

2004年5月12日

河南安阳

烟囱

井架坍塌

31人伤亡

2006年11月11日

四川成都

冷却塔

结构坍塌

5人死亡、2人受伤

2007年1月7日

呼和浩特

烟囱

火灾

2009年9月23日

印度科尔巴

烟囱

结构坍塌

41人死亡

7

2012年6月8日

内蒙古

冷却塔

操作平台坍塌

7人死亡、1人受伤

8

2012年6月8日

威信县麟风镇

冷却塔

支撑系统坍塌

7人死亡、1人重伤

2014年2月26日

湖北襄阳

烟囱

构件垮塌

10

2016年6月5日

山东淄博

烟囱

结构坍塌

3人伤亡

2016年11月24日

江西丰城

冷却塔

平桥吊坍塌

74人死亡、2人受伤

纵观高耸构筑物施工安全事故，从事故类型来看，以结构坍塌和操作平台支

·2·1高耸构筑物施工安全控制机理

撑系统坍塌为主；从事故后果来看，事故造成的人员伤亡数量多、财产损失大、工期延误长：从社会效应来看，其社会影响极其恶劣

尤其是2016年江西省丰城电厂三期项目在建冷却塔施工过程中，在上午作业开始前两个工作班交接工作时发生的平桥吊坍塌事故造成严重的社会影响。事发冷却塔高165m,事故发生时塔身已浇筑至76.7m标高处。施工方在冷却塔筒壁混凝土强度不足的情况下，违规拆除模板，致使刚拆除模板的塔身混凝土失去支撑，因自身强度不足以承受上部荷载从底部最薄弱处开始坍塌，最终导致刚拆除模板部位的塔身部分及施工操作平台体系发生连续性坍塌

为了确保高耸构筑物安全运行，在设计阶段、施工阶段及运维阶段都要进行严格控制。在设计阶段要综合考虑风振效应、结构动力效应、结构可靠性等对结构安全性的影响，在运维阶段需要对结构安全性、可靠性等进行定期检测鉴定与维修。在高耸构筑物施工过程中，施工要素的位置及状态不断改变，各种不安全因素交互影响，现场施工安全控制与管理难度大。在施工阶段，一方面需要对施工过程结构安全性进行控制，若存在施工缺陷或对缺陷控制不严都会对构筑物的结构安全性造成不良影响，需要研究和改进施工方法，提升对施工精度的控制；另一方面，需要保证施工过程安全有序进行，通过对现场各类人员的行为、机械、材料、设备设施、作业环境等的状态进行监督管理，发现存在不安全行为或不安全状态要及时整改，确保施工过程安全顺利进行。

1.1.2施工安全控制现状

1.1.2.1结构安全控制

工程结构是指土木工程的建筑物、构筑物及其相关组成部分的总称，是以砖、石、木材、钢、混凝土及钢筋混凝土等各种工程材料建成的能承受荷载或其他作用的构件的组合体。结构的安全性将直接关系到人们的生命安全

工程结构的安全性是结构工程师最为关心的问题。工程结构设计中涉及安全性的要求主要有：能承受正常施工和正常使用期间可能出现的各种作用（荷载、外加变形、约束变形)：在偶然作用（地震、爆炸、洪水、暴风）发生时及发生后，能够保持其基本的整体稳定性

对于高耸构筑物结构安全的研究多集中于设计阶段，关于施工荷载对结构安全影响的研究较少。安全装置设计、智能检测与预警是施工机械研究的主要内容。

例如，学者朱鹏建议在冷却塔的施工设计中支柱类型可以优先采用人字形支柱，支柱截面设计可以优先考虑圆形截面：柯世堂研究了施工期间冷却塔的风致效应，发现冷却塔的风振影响随着高度的增加逐渐减弱，考虑混凝土的龄期与施工荷载工况的影响后冷却塔抗风稳定性会减弱；张军锋等分析了冷却塔表面荷载

1.1高耸构筑物施工安全控制起源·3·

的分布情况对塔筒内力的影响，研究表明冷却塔筒体内力在环向表现出较强的局部性等。

同时，大多学者从施工安全评价、施工机械安全使用等方面进行了多方面的理论与应用研究。其中施工机械安全使用方面的研究与应用主要集中在垂直运输机械的安全装置、安全监测与预警方面。徐艳华假设高处作业吊篮的悬挂构架是

一含有立柱、横梁以及钢丝绳的构架系统，通过数值分析，完成了考虑钢丝绳预应力的悬挂构架的力学性能分析；分析研究得到一套适用于塔吊结构有效寿命评估的方法，可实现塔式起重机的智能化控制。该方法不仅可以对在役塔吊进行有

效寿命评估，还能为新式塔吊的设计与使用提供技术保障：吴海涛基于BP神经

网络提出了一种自动平层控制方法，能够实现准确、高效的控制施工升降机，但这种技术必须增配变频器等辅助设备，开发成本较高，且操作程序繁琐

1.1.2.2施工安全管理

国外对安全风险管理的研究开始于20世纪60年代，企业高层管理者通过提升员工的安全素养和意识程度有效降低了安全事故发生的频率，安全教育培训的提出与实践增强了施工人员的安全意识，通过制定全面、有针对性的安全施工计划，可以保障施工人员在施工进程中的安全性。系统动力学理论与应用研究涉及众多学科和领域，被广泛应用于解决各种复杂的问题，在安全管理领域也得到了广泛应用。现阶段关于施工安全危险源管理、安全行为以及安全投入等方面的研究是国内学者关注的重点，但针对事故管理、安全教育管理的专门研究较少

学者林陵娜鉴于国内施工现场安全识别仍依靠现场管理人员的现状，通过系统动力学构建施工安全状态识别模型，构建动力学方程，得出了在不同影响因素值下的施工安全状态：学者鲍威构建了人、机、环系统动力学因果关系子系统，分析系统内因果关系回路，发现安全事故发生的关键主导因素包括管理层的安全态度、操作层的安全意识、监理方监督、安全防护设施和保护装置等；学者柴国荣在分析地铁施工安全的风险影响因素的基础上，建立了系统动力学模型，得到因素因果关系图，通过仿真和灵敏性分析，研究了进度与施工安全风险的关系。

1.1.2.3绩效评价研究

近10年，国内学者关于安全绩效的研究主要侧重于绩效评价框架建立、绩效评价指标确定、绩效评价方法选择方面。有关安全绩效的研究多形成了建立安全绩效评价指标体系、选择评价方法、构建评价模型的思路，在研究与实践中都得到了良好的验证。关于评价结果的深入分析与利用的研究尚少。

胡少培通过分析安全投入、安全行为和安全绩效的作用机理，建立支SVM

模型，应用该模型对安全投入与安全绩效进行仿真分析，得到二者之间的非线性关系；邓小鹏识别出影响地铁施工安全绩效的五大类48个关键指标，研究表明项目各参建方对安全的关注程度和现场环境的状态对地铁安全绩效的影响程度最

·4·1高耸构筑物施工安全控制机理

大；胡芳结合可持续发展理论、利益相关者理论和绩效评价理论，建立综合评价模型，定量地分析了影响绩效的因素。

通过以上对国内外学者的相关研究现状的综述可以看出，以往典型的高耸构筑物施工成功案例、学者们的研究成果以及国家相应的规范标准已经为高耸构筑物的施工安全控制奠定了一定的基础。但是，在现阶段的学术研究与实际应用方面，高耸构筑物施工安全控制存在如下问题：

(1)高耸构筑物结构的研究多集中在结构设计方面，尤其在风振效应、结构动力效应、结构可靠性、结构稳定性控制等有较多的研究，但关于施工期间结构安全性及稳定性的研究较少，且研究深度不足

(2)施工安全控制技术的研究中，对结构自身的安全性研究较多，如单因素对结构的影响、操作平台本体的受力特性、单个杆件的变形位移、垂直运输机械的安全特性等。由于施工过程结构本身未达到设计的承载力，且操作平台、垂直运输系统等对结构存在交互影响，因此需要对施工过程结构、施工操作平台、附着于结构上的垂直运输设备的受力特性等进行深入研究。

(3)施工安全管理技术的研究以管理方法、事故原因分析以及管理措施的研究居多，但对施工过程中安全事故发生机理及因素间相互关系分析的研究较少。施工安全事故的发生受诸多因素的影响，因此需要深入分析施工安全管理要素间的反馈关系，为施工安全管理提供支持

(4)施工安全管理绩效的研究主要针对绩效的几个构成要素从宏观层面研究了经济投入所获得的安全效益，对宏观要素的内涵和要素间深层次的关系未作系统研究。在建设项目实施过程中，存在着许多安全控制效果不明显、安全管理绩效低、安全投入与效益出现反差的现象。目前高耸构筑物施工过程存在由于决策失误或缺乏管理手段导致安全资源短缺或过度的现象。因此需要就高耸构筑物施工安全管理绩效的提升展开系统的研究。

1.1.3施工安全控制内涵

我国的建筑行业已经是我国的基础行业，是国民经济的支柱性产业，所以建筑行业的安全发展受到了全社会的密切关注，因为有着如此重要的位置，所以建筑施工的安全更是备受关注。当前我国建筑行业的环节众多，因此还是有很多的安全隐患，近些年伴随着建筑行业的不断发展，我国的建筑安全事故经常发生，安全问题十分严重。在冬季、夏季等极端天气条件下，施工人员在露天作业，因此在各种自然环境或意外因素下，仍会存在许多安全问题，这是我国目前普遍存在的安全问题。施工中的安全问题不仅影响整个工程的顺利发展，而且还存在生命安全问题。因此，建筑工程施工安全控制十分必要。

相较于其他工程，高耸构筑物施工结构高度高、难度大、作业面有限，且施

1.2高耸构筑物施工简介·5·

工工艺复杂等特点，在其施工过程中存在着许多复杂且相互关联的风险。一旦发生安全事故，会造成大量人员伤亡、经济损失和恶劣社会影响，由此可见高耸构筑物施工过程中的安全控制是至关重要的。

高耸构筑物施工安全控制，就是在高耸构筑物施工过程中，为保证项目具体实施各项活动中人、物、环境的安全，运用现代安全管理的原理、手段和方法，分析并研究各种潜在的不安全因素，从技术组织和管理上采取针对性的防控措施，及时有效地消除和解决各种不安全因素，防止安全事故的发生

随着高耸构筑物的发展，不仅对施工质量与安全控制带来了技术挑战，而且在施工过程中具有很大的危险性，易发生坍塌、高坠、物体打击等安全事故。因此，必须系统研究如何多角度、多方位地进行施工安全控制，从安全控制技术、安全管理技术以及绩效评价技术三方面展开研究，并兼顾技术的可靠性、可行性，实现施工过程与安全控制的良好结合，为高耸构筑物施工安全控制体系的建立提供技术支撑和理论依据，这具有重要的学术意义；同时，研究内容联系实际，对于高耸构筑物项目的施工安全控制具有重要的指导意义。

1.2高耸构筑物施工简介

1.2.1高耸构筑物结构类型

平面尺寸相对较小而高度尺寸较大的构筑物称为高耸构筑物。电视塔、烟囱、压力水塔、冷却塔、塔式井架、仓塔架、化工反应器支架、输电线塔架以及高支桥墩等均属于高耸构筑物的范畴，这些高耸构筑物都同我们的生活息息相关，现主要介绍以钢筋混凝土为材料的圆筒状自立式高耸结构，具体内容见表1-2

表1-2高耸构筑物类型

序号

高耸构筑物类型

内容

冷却塔是利用水与空气流动接触后进行冷热交换产生蒸汽，蒸汽挥发带走热量达到蒸发散热、对流传热和辖射传热等原理来散去工业上或制

冷却塔

冷空调中产生的余热来降低水温的蒸发散热装置，以保证系统的正常运行，装置一般为桶状，故名为冷却塔

烟囱用来排除由火引起的气体或烟尘，是一种把烟气排入高空的高耸

烟肉

结构，能改善燃烧条件，减轻烟气对环境的污染，一般有砖烟囱、钢筋混凝土烟囱和钢烟肉三类

水塔的主要作用是储水和配水，以此来保持和调节给水管网中的水量

水塔

和水压，主要由水柜、基础和连接两者的支筒或支架组成

筒仓

筒仓是贮存散装物料的仓库，采用砖石、木材、钢筋混凝土或钢材建造

桥墩

多跨桥的中间支承结构称为桥墩，桥墩的作用是支承桥跨结构

·6·1高耸构筑物施工安全控制机理

1.2.2高耸构筑物施工关键技术

高耸构筑物施工内容同一般的民用与工业建筑类似，都是主要由混凝土工程、钢筋工程和模板工程组成。根据高耸构筑物结构高大的特点，其传统施工方案比较常见的有滑模施工、爬模施工和电动升模施工。随着高耸构筑物高度的增加和新型高耸构筑物结构的出现，施工技术得到了一定的发展，施工方案也随之不断改进和创新。对于高耸构筑物施工过程中体现的关键技术，具体内容见表1-3。

表1-3高耸构筑物施工关键技术

施工技术

基本原理

优点

缺点

适用范围

大型单体高耸建筑

机械化程度高

利用已成型混凝土筒壁

的施工中，易发生滑

适用于筒仓

施工文明、大量节

滑模施工

支承杆和以液压为提升动

模操作盘倾斜、滑模结构、桥墩、

约模板、施工速度

力带动体系提升

盘平移等现象，造成塔型结构等

快、造价低

构筑物中心漂移

利用已经具有一定强度

减少起重机械数

适用于结构

混凝土施工速度

爬模施工

的混凝土简壁以电机为动

量、加快施工速

超高的高耸构

较慢

力驱动体系提升

度，经济效益较好

筑物施工

内筒和外筒同步施

以筒壁为承力主体，通

施工安全可靠，

过附着于筒壁上的支模操

总体施工速度快：

工，平台承受的荷载

适用于大小

电动升模

大；施工方案中采用

作架和提升架，以及联结

混凝土施工质量

不同口径的高

施工

丝杆传动，施工环境

操作架和提升架的提升设

好，可有效避免简

耸构筑物施工

差、故障率高、劳动

备，一架固定，交替爬升

壁钢筋的锈蚀

强度大

将操作平台、模板支撑，

适用于大部

悬挂式三

塔身以及安全防护融合成

施工过程易受到环分双曲线型钢

角架翻模

一体，主要由钢模板、水

投入较小

境因素的影响

筋混凝上冷却

施工

平杆、竖杆、走道板、对

塔塔身施工

拉螺栓及安全网等组成

适用于各种

垂直施工

采用的是工厂化生产制

安装方便、操作

存在施工安全隐惠

结构形式的高

电梯

造的普通施工电梯

简单、安全可靠

耸构筑物施工

1.2.3高耸构筑物施工特征

通常情况下，所谓构筑物就是不具备、不包含或不提供人类居住功能的人工建造物，比如水塔、水池、过滤池、澄清池、沼气池等。与常规建筑活动相比，高耸构筑物施工具有结构高度高、露天作业等特点，并易受现场自然环境、临时

···试读结束···