高处坠落事故树分析

安全系统工程课时设计（高处坠落事故树分析）

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学院：建工学院

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2014年12月24日

目录

摘要 (3)

1.建筑施工高处坠落事故 (4)

1.1.高处坠落的常见类型 (4)

1.2.高处坠落的原因 (4)

1.3.高处坠落的危害 (5)

2.建筑施工高处坠落事故树的建立 (5)

2.1.事故树分析的定义 (5)

2.2事故树分析图使用的符号说明 (5)

2.3.事故树分析步骤 (7)

2.4. 建筑施工高处坠落事故树的建立 (8)

3. 建筑施工高处坠落事故树的分析 (8)

3. 1.最小割集的求解 (8)

3. 2.最小径集的求解 (9)

3. 3 求顶事件发生的概率 (10)

3.4结构重要度的求解 (11)

3.5各基本事件概率重要度分析 (11)

3. 6各基本事件的临界重要度系数 (12)

4.结果分析 (13)

5.结论 (16)

参考文献 (16)

摘要：建筑业是危险性较大的行业，也是事故发生较多的行业之一，“高处坠落、物体打击、机械伤害、触电、坍塌”这五大伤害严重威胁着建筑企业职工的健康和生命安全。而高处坠落又居建筑施工“五大伤害”之首，事故发生率极高，约占各类事故总数的60%以上，危险性极大。因此，分析和掌握高处坠落事故的原因和预防对策，对防止高处坠落事故的发生，降低建筑业伤亡事故有着重大的意义。

关键词：建筑事故；高处坠落；预防对策。

前言：每年高空坠落事故高达到75000起,而80%以上是死亡事故。因此,建筑施工中对高空作业的管理是安全管理的重中之重,本文通过事故树分析法（FTA）进行高空坠落事故分析，意在不仅找出造成事故的直接原因，而且也能深入揭示事故的潜在危险因素，对事故原因进行定性分析，找出易造成事故的危险因素，通过加强对高空作业中涉及的设施、人员、环境等方面的管理,建立建全各种规章制度,并在施工中确保各项规章制度能得到有效执行，避免建筑施工高空坠落事故的发生。

1.建筑施工高处坠落事故

1.1.高处坠落的常见类型:

1）洞口临边作业的坠落；

2）脚手架上坠落；

3）卸料平台的坠落；

4）悬空高处作业坠落；

5）轻质板材断裂导致坠落；

6）拆除工程中发生的坠落；

7）登高过程中坠落；

8）梯子上作业坠落；

9）屋面檐口边作业坠落；

10) 其他高处坠落。

1.2.高处坠落的原因

1）人的不安全行为

人的不安全行为通常表现为违章指挥，作业人员违章作业，安全技术不熟练，缺乏劳动危险性认识，或者情绪不佳，心理生理疲劳导致麻痹大意等。 2）物的不安全状态

材质有缺陷，安全设施失效或者不齐全，没有按照国家规定设立安全设施，各类孔洞或者临边无防护设施或安全设施不牢固、或已损坏未及时处理等。 3）环境的不符合

①大风、大雨、大雪等恶劣天气从事露天高空作业。

②在照明光线不足的情况下，从事夜间悬空作业。

4）管理的不到位

劳动组织不合理，安全教育不到位，作业人员未经培训就上岗，安全检查不仔细，流于形式等。

1.3.高处坠落的危害

高处坠落人员通常有多个系统或多个器官的损伤，严重者当场死亡。高处坠落人员除有直接或间接受伤器官表现外，尚可有昏迷、呼吸窘迫、面色苍白和表情淡漠等症状，可导致胸、腹腔内脏组织器官发生广泛的损伤。高处坠落时，足或臀部先着地，外力沿脊柱传导到颅脑而致伤；由高处仰面跌下时，背或腰部受冲击，可引起腰椎韧带撕裂，椎体裂开或椎弓根骨折，易引起脊髓损伤。如果发生脑干损伤时，常有较重的意识障碍、光反射消失等症状，也可有严重合并症的出现。

2.建筑施工高处坠落事故树的建立

2.1.事故树分析的定义

事故树分析（FTA）技术是美国贝尔实验室的沃特森博士于1961年开发的，它采用了逻辑的方法，形象地进行危险的分析工作，其特点是分析逻辑性强，灵活性高，适用范围广，既能找到引起事故的直接原因，又能揭示事故发生的潜在原因，既可定性分析，又可定量分析，事故树分析可用来分析事故，特别是重大恶性事故的因果关系，它是安全系统工程的主要分析方法之一。

2.2事故树分析图使用的符号说明

事故树分析图形符号包括事件符号(矩形、圆形、菱形和房形符号)、

逻辑门符号安全系统工程课程设计2 (与门、或门、条件与门、条件或门、限制门符号)及转移符号(转入、转出符号)3类。这里将常用符号列举出来。详细内容和要求可查看GB4885-1985《故障树名词术语和符号》。

⑴事件及事件符号

①顶事件，是事故树分析中所关心的结果事件，位于事故树的顶端，如图1(a)所示。

②中间事件，是位于事故树顶事件和底事件之间的结果时间。它既是某个逻辑门的输出事件，又是其他逻辑门的输入事件，如图1（a）所示。

③基本原因事件，它表示导致顶事件发生的最基本的或不能再向下分析的原因或缺陷事件，如图1b所示。

④条件事件，是限制逻辑门开启的事件，如图1（c）所示。

⑵逻辑门及其符号

①与门

与门可以连接数个输入事件E1、E2，……，En和一个输出事件E，表示仅当所有输入事件都发生时，输出事件E才发生的逻辑关系，与门符号如图2（a）所示。

②或门

或门可以连接数个输入事件E1、E2，……，En和一个输出事件E，表示至少一个输入事件发生时，输出事件E就发生，或门符号如图2（b）所示。

③条件与

表示输入事件不仅同时发生，而且还必须满足条件A，才会有输出事件发生，条件与门的符号如图2（c）所示

2.3.事故树分析步骤

⑴分析的系统，即确定系统所包含的内容及其边界范围。

⑵熟悉所分析的系统，指熟悉系统的整体情况，必要时根据系统的工艺、操作内容画出工艺流程及布置图。

⑶调查系统发生的各类事故，收集、调查所分析系过去、现在及将来可能发生的事故，同时调查本单位及单位同类系统曾发生的所有事故。

⑷确定事故树的顶上事件，即所要分析的对象事件

⑸调查与顶上事件有关的所有原因事件，从人、环境和管理各方面调查与事故树顶上事件有关的所有事原因。

⑹事故树作图，就是按照演绎分析的原因，从顶上件起，一级～级往下分析各自的直接原因事件，根据彼间的逻辑关系，用逻辑门连接上下层事件，直至所要求分析深度，最后就形成一株倒置的逻辑树形图。

⑺事故树定性分析。定性分析是事故树分析的核心容。目的是分析各类事故的规律及特点，找出控制事故可行方案，并从事故树结构上分析各基本原因的重要程以便按轻重缓急分别采取对策。

2.4. 建筑施工高处坠落事故树的建立

以建筑施工中脚手架坠落伤亡事故为该事故树的顶事件(TOP)，通过事故调查，得出该类事故的事故树图(图3)。

对于该系统而言，事故树中或门较多，整个系统的危险因素多，事故树的最小割集较多，表明事故发生的模式变换较多，本文从最小割集和最小径集两方面分析该事故系统。

（图见打印）

3. 建筑施工高处坠落事故树的分析 3.1.最小割集的求解

割集是导致顶事件发生的基本事件的集合，割集中引起顶事件发生的充

分必要条件的基本事件集合为最小割集。它表明这些基本事件发生(不论其他事件发生或不发生)，都会引起顶事件发生，反映系统的危险性。从这个意义上讲，最小割集越多，说明系统的危险性越大。为了降低系统的危险性，对含基本事件少的最小割集应优先考虑采取安全措施。一个最小割集对应着事故发生的一种模式。

事故树的结构函数 T=A 1+A 2+A 3

=X 1 ` X 2+ X 3`X 4`B 1+ X 2 `B 2 `B 3

= X 1X 2 + X 3 X 4(X 5+ X 6)+ X 2(X 7+ X 8)( X 9+ X 10） = X 1X 2+X 3X 4X 5+X 3X 4X 6+X 2X 7X 9+X 2X 7X 10+X 2X 8X 9+X 2X 8X 10

得到该事故的最小割集有7个：

K 1= { X 1 ,X 2}; K 2= { X 3 ,X 4 ,X 5} ; K 3= { X 3 ,X 4 ,X 6} ; K 4= { X 2,X 7,X 9} ; K 5= { X 2,X 7,X 10 } ;K 6= { X 2,X 8,X 9} ; K 7= { X 2,X 8,X 10}

3.2.最小径集的求解

3.2.1、将事故树转为成功树

（图见打印）

3.2.2、计算成功树的最小割集（事故树的最小径集）

径集反映了与割集相反的意义。最小径集则是顶事件不发生所必须的最低限度的基本事件集合。它表示这些基本事件不发生，顶事件就不会发生，反映了系统的安全可靠性。有几个径集就会有几个消除事故的途径，从而为选择消除事故的措施提供了依据。

求事故树最小径集的方法是利用它与最小割集的对偶性，将事故树中的与门换成或门、或门换成与门，将事故树换成成功树（图4），求出成功树的最小割集，就是原事故树的最小径集。

成功树的结构函数为：

T'=A1'A2'A3'

=（X1'+X2'）·（X3'+X4'+B1'）·（ X2'+B2'+B3'）

=（X1'+X2'）·（X3'+X4'+ X5'X6'）·（ X2'+X7'X 8+X9'X10'）

=( X1'X3'+ X1'X4'+ X1'X5'X6'+ X2'X3'+ X2'X4'+ X2'X5'X6') ·（ X2'+X7'X8'+X9'X10'）

= X1'X3'X2'+ X1'X3'X7'X 8'+ X1'X3'X9'X10'+ X1'X4'X2'+ X1'X4' X7'X8'

+ X1'X4'X9'X10'+ X1'X5'X6' X2'+ X1'X5'X6'X7'X 8'+ X1'X5'X6' X9'X10'

+ X2'X3'X2'+ X2'X3' X7'X8'+ X2'X3' X9'X10'+ X2'X4'X2'+ X2'X4'X7'X 8'

+ X2'X4'X9'X10'+ X2'X5'X6'X2'+ X2'X5'X6'X7'X 8'+ X2'X5'X6'X9'X10'

= X2'X3'+ X2'X4'+ X2'X5'X6'+ X1'X3'X7'X 8'+ X1'X3'X9'X10'+

X1'X4' X7'X8'+ X1'X4'X9'X10'+ X1'X5'X6'X7'X 8'+ X1'X5'X6' X9'X10'

得到9个最小径集：

={ X2 ,X3} ; P2= { X2 ,X4 }; P3= { X2 ,X5 ,X6 } ;

P

1

= { X1 ,X3 ,X7 ,X8} ; P5 = { X1 ,X3 ,X9 ,X10 } ;

P

4

P

= { X1 ,X4 ,X7 ,X8} ; P7= { X1 ,X4 ,X9 ,X10} ;

6

P

= { X1 ,X5 ,X6 ,X7 ,X 8 } ;P9= { X1 ,X5 ,X6 ,X9 ,X10}

8

3.3 求顶事件发生的概率

已知该事故的各个基本事件发生的概率为0.02；

即：

q1=q2=q3=q4=q5=q6=q7=q8=q9=q10= 0.02

因最小割集数少于最小径集数，所以选择最小割集首项近似法进行顶上事件发生概率的计算。即下列公式:

解：由于各个事件概率很小，则：

得：

P(T) =q1q2+q3q4q5+q3q4q6+q2q7q9+q2q7q10+q2q8q9+q2q8q10 =0.02×0.02+(0.02×0.02×0.02)×6

=0.000448

该事故树的顶事件发生的概率为0.000448

3.4结构重要度的求解

结构重要度分析，是从事故树结构上分析各基本事件的重要程度。基本事件结构度越大，它对顶事件的影响程度就越大，反之亦然。

由近似公式：

IΦ(i)=

得:

(1)==

同理得：

(2)=

(5)=(6)=

(3)=(4)= (7)= (8)=

(9)=(10)=

因此可得到各基本事件结构重要度的排序：

(2)＞(1)=(3)=(4)= (7)= (8)=

(9)=(10)＞(5)=(6)

3.5基本事件概率重要度分析

根据基本事件概率重要度计算公式:

得：

I g(1)=q2=0.02

I g(2)= q1+q7q9+q7q10+q8q9+q8q10 =0.02+0.02×0.02×4=0.0216 I g(3)= q4q5+q4q6 =0.02×0.02×2=0.0008

I g(4)= q3q5+q3q6 =0.02×0.02×2=0.0008

I g(5)= q3q4 =0.02×0.02=0.0004

I g(6)= q3q4 =0.02×0.02=0.0004

I g(7)= q2q9+q2q10 =0.02×0.02×2=0.0008

I g(8)= q2q9+q2q10 =0.02×0.02×2=0.0008

I g(9)= q2q7+q2q8 =0.02×0.02×2=0.0008

I g(10)= q2q7+q2q8 =0.02×0.02×2=0.0008

得到该事故树基本事件概率重要度系数的排序为：

I g(2)>I g(1)>I g(3)=I g(4)=I g(7)=I g(8)=I g(9)=I g(10)>I g(5)= I g(6)

3. 6各基本事件的临界重要度系数

根据基本事件的临界重要度系数计算公式：

I c(i)=I g(i)?

得：

I c(1)=0.02×=0.89

I c (2)= 0.0216×=0.96

I c(3)= 0.0008×=0.036

I c(4)= 0.0008×=0.036

I c(5)= 0.0004×=0.018

I c (6)= 0.0004×=0.018 I c (7)= 0.0008×=0.036 I c (8)= 0.0008×=0.036 I c (9)= 0.0008×=0.036 I c (10)= 0.0008×

=0.036

得到该事故树基本事件的临界重要度系数的排序为：

I c (2)>I c (1)>I c (3)=I c (4)=I c (7)=I c (8)=I c (9)=I c (10)>I c (5)= I c (6)

4.结果分析

事故树简明、直观的找出了建筑施工高处坠落事故的各种原因与潜在因素，通过求解基本事件结构重要度，提出了避免建筑施工高处坠落事故的措施和方法。

由以上内容得：

①该事故的最小割集有7个：

K 1= { X 1 ,X 2}; K 2= { X 3 ,X 4 ,X 5} ; K 3= { X 3 ,X 4 ,X 6} ; K 4= { X 2,X 7,X 9} ; K 5= { X 2,X 7,X 10 } ;K 6= { X 2,X 8,X 9} ; K 7= { X 2,X 8,X 10}

②该事故树的顶事件发生的概率为0.000448

③各基本事件结构重要度的排序：

(2)＞(1)=(3)=(4)= (7)= (8)=

(9)=(10)＞(5)=(6)

④该事故树基本事件概率重要度系数的排序为：

I g(2)>I g(1)>I g(3)=I g(4)=I g(7)=I g(8)=I g(9)=I g(10)>I g(5)= I g(6)

⑤该事故树基本事件的临界重要度系数的排序为：

I c(2)>I c(1)>I c(3)=I c(4)=I c(7)=I c(8)=I c(9)=I c(10)>I c(5)= I c(6)

根据以上事故树分析结果，可以得出以下安全管理要素：

㈠所有基本事件中，X2[无安全防护网保护]是最重要、最关键的因素，如果没有悬挂安全网，或安全网悬挂不可靠，一旦发生坠落事故，将难以挽救；这实际上是提出了安全技术设施的要求，即在高处作业场所，尽可能地布置安全防护网、是从物的本质安全状态角度保障劳动安全的基础环节。

㈡ X1[高处作业时作业人员脚踏空坠落]是仅次于防护网的基本事件因素，这涉及到人的安全状态保障系数：首先，凡是进入高处作业场所的人员，必须是心理、身理等个体基本素质符合该项作业的人员，比如患恐高症的人是显然不行的；同时进入高处作业的人员必须是经过安全教育培训，取得上岗资格证的人员，不得因为作业人员在脚手架上不知危害因素特点、不知如何安全防范而造成坠落。

㈢ X3[搭建质量差] 、X4[无检查制度] 、X7 [安全带脱钩] 、X8 [走动取下安全带] 、X9 [挂系不牢固] 和 X10 [安全带损坏] 是造成坠落伤害的第三个重要原因，如果发生这种事故，就可以看出企业劳动保护用品管理缺陷（采购质量

控制失控），安全检查制度缺陷（班前检查和巡视检查走过场），安全教育培训缺陷（作业人员操作不熟练），安全操作规程执行缺陷（作业人员三违问题等）。

㈣ X5[堆放物超重] 和 X6[支撑物折断]是造成坠落伤害的第四个重要原因，如果事故发生，可以看出安全检查的不足和人的行为失误。

分析过后，进行演绎和归纳，形成比较系统的安全管理制度和安全操作规程，以及执行安全管理的关键途径和方式。如形成以下的安全管理思路：

（1）高处作业的安全技术措施必须列入工程的施工组织设计，并逐级进行安全技术教育和交底。遇恶劣天气不得进行露天攀登与悬空高处作业。从事高处作业的人员必须经专门的培训考核合格后方可上岗，要求身体健康，没有不适于高处作业的疾病，并应定期进行体格检查。

（2）严格按规定挂设安全网，安全网必须合格有效，对安全网要定期进行检查清理。高处作业人员必须按规定系好合格的安全带，安全带要定期检查。

（3）用于高处作业的防护设施，不得擅自拆除，确因作业需要临时拆除时，必须经施工负责人同意，并采取相应的辅助措施，作业后应立即恢复。高空走道要按要求设置防护围栏，围栏的高度要合适。各种脚手架要按规定架设牢固，并有防滑措施。作业人员应从规定的通道上下，不得在作业面之间的非规定的地方攀登，也不得随意利用吊车臂架等施工设备进行攀登。

（4）支模应按规定的作业程序进行，模板未固定前不得进行下一道工序。严禁攀登连接件和支撑件，严禁在上下同一垂直面安装、拆卸模板。拆模高处作业，应配置登高用具或搭设支架。

（5）拆除的钢模作平台底模时，应分批拆除顶撑，然后按顺序拆下隔栅、底模，以免发生钢模在自重荷载作用下一次性大面积脱落。支模间歇过程中，应将支撑搭头、柱头板钉牢。拆模间歇过程中，应将已拆卸的模板、牵杠、支撑等运走或妥善堆放，防止因踏空、扶空而坠落。

5.结论

事故树简明、直观的找出了建筑施工高处坠落事故的各种原因与潜在因素，通过求解基本事件结构重要度，提出了避免建筑施工高处坠落事故的措施和方法。首先是控制人的因素，减少人的不安全行为，对违章作业，忽视警告的行为要及时制止，加强对作业人员的安全教育，使其了解安全的重要性，能够准确度知道行为的危险与否，作为管理人员必须把安全放在第一位，禁止违章指挥。其次是控制物的危险因素，减少物的不安全状态，把好材料关对各种设施设备要定期进行安全检查，明确是否符合安全规定，特别是对从业人员的各种安全防护设施进行检查，杜绝出现防护不当的情况。同时对作业环境也要提出严格的要求，禁止在气候条件恶劣的情况下作业，对作业场所也要进行完善，防止脏乱差、照明条件差的作业面出现。

参考文献：

【1】林柏泉，张景林，《安全系统工程》，中国劳动社会保障出版社，2007.8【2】王亚萍，建筑施工高处坠落施工的成因及其防治，《陕西建筑》，2010.7 【3】占元，高空坠落事故分析与预防，《安装》，2010