建筑施工中腳手架垮塌的力學(xué)原因分析

呂興宇

【摘要】近年來，隨著國民經(jīng)濟的迅速發(fā)展和我國城市化建設(shè)的加快，各種各樣的建筑、橋梁和涵洞建設(shè)如火如荼，這就極大的提高了人民生活水平和促進社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，但是由于在施工的過程中安全意識淺薄和質(zhì)量管理不到位等多種因素的影響，使得建筑施工中腳手架倒塌事件頻頻發(fā)生，給社會經(jīng)濟和工作安全帶來嚴重威脅。本文就建筑施工腳手架垮塌的力學(xué)原因進行分析與探討，提出相關(guān)的預(yù)防和處理方法。

【關(guān)鍵詞】建筑施工；腳手架；垮塌；力學(xué)性質(zhì)

近年來，在建筑工程項目施工中，各種重大安全責(zé)任事故層出不窮，有的是建筑工地上施工升降機發(fā)生墜落，有的是建筑工地上的塔機與腳手架發(fā)生垮塌，也有的建筑施工中建筑物與地基出現(xiàn)垮塌等，這些問題的出現(xiàn)與存在都不僅嚴重的影響了工程的施工進度和經(jīng)濟效益，而也造成了嚴重的施工安全事故。因此在目前的建筑工程項目中分析腳手架垮塌的力學(xué)原因十分必要，對于提高工程施工安全與施工效益有著不可替代的意義。

1.我國建筑施工安全事故發(fā)展趨勢分析

就當(dāng)前的建筑部門的數(shù)據(jù)總結(jié)得出，在近年來的建筑工程施工中，由腳手架垮塌造成的建筑安全事故呈現(xiàn)出逐年下降的趨勢。這表明在目前的工程項目中，人們對于施工安全意識逐步的加強，由事故造成的經(jīng)濟財產(chǎn)與人員傷亡也逐年減少。從目前的整體情況分析而言，我國的建筑施工總體趨勢是一種總體穩(wěn)定和趨于好轉(zhuǎn)發(fā)展態(tài)勢與形勢依然嚴峻的社會現(xiàn)狀并存的模式，同時也是一種機遇與挑戰(zhàn)同在的過程。這種建筑施工安全事故趨勢的分析一方面表現(xiàn)在全社會對建筑安全施工重視程度的不斷提高，這就促使了在工程項目中，施工人員對安全工作逐步加強；另一方面，我國建筑業(yè)發(fā)展仍然較快，建筑規(guī)模的集聚擴大以及基礎(chǔ)條件依然比較薄弱等相關(guān)因素的影響，也增加了建筑事故的發(fā)生幾率，加大的建筑安全工作的壓力。

2.建筑工程施工中腳手架垮塌的重大事故案例

當(dāng)前的建筑工程項目中，由于施工工作人員現(xiàn)場組織管理混亂和工作操作不當(dāng)造成的重大安全事故時有發(fā)生，同時由于腳手架垮塌的施工事故更為嚴重。以下主要針對腳手架垮塌事故進行列舉，望廣大工作人員引以為戒。

（1）2004年5月12日上午9時20分，位于河南安陽信益電子玻璃有限責(zé)任公司剛剛竣工的68m高煙囪施工工程，在準備拆除煙囪四周腳手架時，腳手架突然從63m高處垮塌，30名正在施工的民工全部翻下墜落，造成21人死亡，9人受傷的嚴重事故。

（2）2005年9月5日晚10時10分，位于北京西單的西西工程4號地綜合樓工地發(fā)生腳手架垮塌，造成3人死亡，21人受傷的嚴重事故。

（3）2007年7月1日上午8點30分左右，杭州市桐廬縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)一建筑工地發(fā)生腳手架垮塌事故，正在腳手架上作業(yè)的4名建筑工人墜落后，1人死亡，3人受傷。

（4）2008年5月9日14時45分許，位于黑龍江省牡丹江市太平路時代廣場附近，一墻體裝修工程的腳手架突然垮塌，當(dāng)場造成3人死亡，3人受傷的重大事故。

（5）2008年7月11日上午11時許，施工中的重慶軌道交通兩路口換乘車站工程高約20m的腳手架突然發(fā)生垮塌，20余名工人被埋，由此造成1人死亡、15人受傷，數(shù)人輕傷的嚴重事故。

（6）2009年1月3日上午，深圳市南山區(qū)蛇口公園南路街景整治工程按原計劃拆除建筑立面腳手架，5層樓高的腳手架突然坍塌，造成5名施工人員受傷，其中一人危殆。

3.腳手架垮塌的力學(xué)原因分析

如此之多的建筑施工腳手架垮塌事故不時發(fā)生，必須究明深層次的力學(xué)原因，采取相應(yīng)的對策，防止事故的頻繁發(fā)生。

3.1建筑腳手架的幾何組成不合理

建筑工程上常用的腳手架，在！結(jié)構(gòu)力學(xué)中可視為桿系結(jié)構(gòu)。桿系結(jié)構(gòu)是由若干個桿件互相聯(lián)結(jié)所組成的體系，并與地基聯(lián)結(jié)成一整體，用來承受荷載的作用。桿系結(jié)構(gòu)必須保持自己原有的幾何形狀和位置，才能確保承受荷載和體系穩(wěn)定。水利水電與土建工程中使用的腳手架，如果幾何形狀和位置可以改變，當(dāng)工人在腳手架上施工時，腳手架就可能失去穩(wěn)定而垮塌，造成工傷事故。在上述列舉的數(shù)例腳手架垮塌事故中，有的就是因為工人在搭建腳手架時，沒有按照幾何不變體系的組成規(guī)律來搭建，從而致使腳手架垮塌。當(dāng)然，腳手架也可能是按照幾何不變體系的組成規(guī)律搭建的，但是，腳手架是由若干個連接件拼接起來的，在腳手架承載荷載時，也可能由于一個或者幾個連接件的損壞，使腳手架體系由原來的幾何不變體系而改變成幾何可變體系招致腳手架垮塌的。

3.2由于組成腳手架桿件材料的強度不足致使腳手架垮塌

強度就是材料抵抗破壞的能力。如果一個構(gòu)件的強度是足夠的，構(gòu)件就不會破壞，反之，強度不夠，構(gòu)件就會發(fā)生破壞。在前述的腳手架垮塌造成的重大事故中，有的就是由于承擔(dān)腳手架荷重的一個桿件或者幾個桿件的強度不足而造成的。

3.3由于作用在腳手架體系上的力系不平衡原因致使腳手架垮塌

在上述數(shù)起腳手架垮塌造成的重大事故中，除了組成腳手架系統(tǒng)不符合幾何組成不變規(guī)則、組成腳手架體系中的某個構(gòu)件可能由于強度不足造成腳手架垮塌外、還有可能就是腳手架受力不當(dāng)失去平衡造成腳手架垮塌，現(xiàn)把腳手架受力不當(dāng)失去平衡造成腳手架垮塌的力學(xué)原理主要是由于受力失衡。

3.4由于腳手架的受壓直桿失穩(wěn)會造成腳手架的突然垮塌

腳手架的突然垮塌，有可能就是由于組成腳手架的某個受壓直桿突然失穩(wěn)造成腳手架垮塌的。歷史上由于對受壓直桿突然失穩(wěn)造成破壞認識不清，造成許多大橋坍塌的事故。

4.腳手架垮塌的應(yīng)急方式

4.1合理出動和調(diào)集救援力量

根據(jù)接處警情況，調(diào)集相應(yīng)的人員、車輛、器材趕赴現(xiàn)場，啟動應(yīng)急預(yù)案，調(diào)集公安、武警、安監(jiān)、醫(yī)療、交通、環(huán)保、建設(shè)、供電、施工等社會相關(guān)聯(lián)動救援力量共同參與救援行動。視情況迅速出動多功能搶險救援車、常規(guī)消防車、搜救犬、機器人、照明車和生命探測儀、漏電檢測儀、救護、防護、通信、起重、破拆、起吊、牽引、支撐架等器材裝備，以及大型鏟車、吊車、推土機、挖掘機、拆除機等工程機械車輛。到達現(xiàn)場后的多個部門救援力量，應(yīng)立即成立指揮部，并按照統(tǒng)一指揮的原則進行現(xiàn)場救援。

4.2細致了解現(xiàn)場情況

救援隊伍到達災(zāi)害現(xiàn)場后，首先要細致的了解災(zāi)害現(xiàn)場的情況。腳手架坍塌事故情況復(fù)雜，涉及應(yīng)急救援任務(wù)的部門多，應(yīng)相互協(xié)調(diào)、密切配合，到場的公安消防部隊指揮員要迅速準確收集現(xiàn)場情況，要及時查明有無人員被埋壓或受傷，了解被埋人員最后所處位置和活動情況，要堅持“救人第一，科學(xué)施救”的指導(dǎo)思想和“先易后難，先救人后救物，先傷員后尸體，先重傷后輕傷”的原則進行救援。

5.結(jié)束語

總之，從力學(xué)性質(zhì)來說只有失穩(wěn)破壞才會直接、突然、沒有緩沖的時間，其破壞的危害性很大，我們的目的就是要充分認識到腳手架失穩(wěn)垮塌的力學(xué)原因、極大危害性，采取可靠措施，防止和杜絕腳手架的突然垮塌。[科]