脚手架事故分析

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摘要：脚手架作为建筑施工中提供工人工作台以及摆放建材和设备的平台，对施工安全有着特别重要的意义。本文通过三例脚手架事故的调查报告以及国内外的现场调查资料，总结了脚手架事故发生的原因。本文中列出这些导致事故的因素，提出了相应的措施。并且对国外的规范和最新的研究成果做了回顾，结合国内的情况，提出了一些建设性的建议。

关键词：脚手架，施工安全，施工事故，结构分析

一 引言

脚手架作为临时建筑广泛的应用在各个施工现场，来提供工人的工作通道和平台，同时堆放建筑材料和设备。很多具有不同的结构形式，不同的构件材料，以及不同规模的脚手架被广泛运用在各个施工现场上，如图1所示。

由于脚手架作为临时建筑来使用，保证它的安全性非常重要，同时也比较困难。每年非常多的脚手架事故发生，其中的一些导致了严重的损失。例如1998年在美国纽约的时代广场发生的脚手架倒塌事故，还有1978年在美国的西弗吉尼亚一个冷却塔的工地上发生的脚手架倒塌事故，在后面的事故中，51人死亡 [5][6]。国内也时有很多的脚手架的倒塌事故的报道[10]。

为了防止这样的事故发生，首先要从这些事故中提取事故的原因，提出相应的措施，并且在以后的施工中汲取这些方面的教训。

a）珠海的一个脚手架工程

b） 中国香港的一个脚手架工程

图1： 典型脚手架工程实例

本文首先研究了几起严重脚手架倒塌事故调查报告，收集了很多国内外的现场调查资料，从这些材料中总结了脚手架倒塌事故的原因，然后提出了应对的措施，并且结合国外的规范和研究成果以及国内的情况，对提高国内脚手架施工安全提出了一些指导性的意见。

二 案例分析及现场调查

这里首先分析了几个严重的脚手架倒塌案例，一些现场调查材料也在这里列出来。

1. 案例1

Glenn P. Rentschler 等人 （2000） 调查了美国纽约市1998年发生的一起脚手架倒塌事故，如图2所示。

图2，坍塌现场照片

通过现场调查，发现在21层和22层有一些侧向支撑构件遗失。这些构件施工初期本来是有安装的，可是由于工人认识不足，施工中错误操作将其拆除，导致了结构侧向支撑不足，屈曲承载能力下降，最后导致提前失稳坍塌。另一方面，从有限元分析来看，框架连接的刚度也非常大的影响了结构的屈曲承载能力。结构的屈曲承载能力系数从2.07 （刚接节点假设）减少到1.22（半刚性节点假设）。可以看出，如果不是侧向约束不足，即使刚性假设不符实际，结构已有足够的安全空间。所以从整个的调查来看，导致脚手架倒塌的原因是由于21层22层侧向X型支撑的不足[6]。

2. 案例2

Emmaunel E. Velivasakis 等人（1997）调查了美国西弗吉尼亚的一个冷却塔的脚手架倒塌事故，如图3所示。这个倒塌事故导致了严重的损失， 51人在本次事故中死亡。

图3，西弗吉尼亚的脚手架倒塌事故现场的瓦砾

这个调查报告的结论是由于工人施工的时候不正确的施工顺序，在没有拆卸承重构件之前，错误的提前拆卸了锚固的受力构件，从而导致了结构的坍塌。

在这个报告提交之前，曾经有几份报告的结论说这个脚手架新颖的结构方案不合理，而且结构方案的缺陷是导致脚手架坍塌的关键原因。这篇报告批驳了这个看法，强调事故的原因在于工人缺乏专业意识的操作和现场监督，而不是这个结构体系的缺陷[5]。

3. 案例3

熊辉（1999）调查了1998年8月中国的一个火电厂锅炉配套工程安装中发生的脚手架事故。在这起事故中，脚手架坍塌，一个工人从37米的高处掉下来，当场身亡[10]。

报告分析事故的原因有三个。首先是扣件质量问题，从现场取样的扣件发现一些扣件存在长短不一的裂纹，而且更让人担心的是这些扣件都被重新上了油漆，掩饰了扣件的质量问题。如果不是用专业设备，根本无法用肉眼发现裂纹，为工程质量带来了隐患。

其次是不合理，不完整的结构。本来每个构件应该是两头都有搭接，这样的构件形成简支梁，和构件本身的设计用途一致，可是在本工程中，很多构件只在一头搭接，这样就成为了悬臂梁。构件承受过大的弯矩，也导致扣件承受非常大的弯矩，而搭接的扣件本来是不作承受弯矩用途的，所以这也成为导致脚手架的坍塌因素之一。

还有就是工人不合理的个人保护，应该是要系安全带上现场的，可是当时没有系，导致发生事故的时候没有受到保护，从高空坠下。

3. 现场调查资料

除了坍塌案例之外，很多的脚手架施工现场调查的信息在这里整理列出来，从这些信息看出来，很多的潜在因素都可以导致脚手架的坍塌。

a） 结构单元损坏，锈蚀严重

b） 基础不足

c） 缺乏基础支撑

d） 危险的基础支撑

e） 结构不完整

f） 不恰当的荷载堆放

g）节点连接不足

h） 已经断了一条脚的脚手架构件

图4，潜在的坍塌因素

基于这些案例分析和现场调查情况，可以得到以下可以导致脚手架坍塌的原因：

1， 对脚手架没有专业意识的错误施工和操作，例如错误的施工顺序，不恰当的卸除一些关键的支撑构件，不完整的结构系统，不稳定的基础，不恰当的荷载堆积，以及采用有严重缺陷的构件等等。

2， 缺乏现场的监督和质量检测，特别是在某些重要的施工阶段。

3， 对结构的模拟的不当而导致的结构设计能力不足，例如节点的刚度的模拟，从案例1的调查报告可以看出来节点刚度对结构极限承载能力有非常大影响。