建筑施工中脚手架垮塌的力学原因分析

吕兴宇

【摘要】近年来，随着国民经济的迅速发展和我国城市化建设的加快，各种各样的建筑、桥梁和涵洞建设如火如荼，这就极大的提高了人民生活水平和促进社会经济的高速发展，但是由于在施工的过程中安全意识浅薄和质量管理不到位等多种因素的影响，使得建筑施工中脚手架倒塌事件频频发生，给社会经济和工作安全带来严重威胁。本文就建筑施工脚手架垮塌的力学原因进行分析与探讨，提出相关的预防和处理方法。

【关键词】建筑施工；脚手架；垮塌；力学性质

近年来，在建筑工程项目施工中，各种重大安全责任事故层出不穷，有的是建筑工地上施工升降机发生坠落，有的是建筑工地上的塔机与脚手架发生垮塌，也有的建筑施工中建筑物与地基出现垮塌等，这些问题的出现与存在都不仅严重的影响了工程的施工进度和经济效益，而也造成了严重的施工安全事故。因此在目前的建筑工程项目中分析脚手架垮塌的力学原因十分必要，对于提高工程施工安全与施工效益有着不可替代的意义。

1.我国建筑施工安全事故发展趋势分析

就当前的建筑部门的数据总结得出，在近年来的建筑工程施工中，由脚手架垮塌造成的建筑安全事故呈现出逐年下降的趋势。这表明在目前的工程项目中，人们对于施工安全意识逐步的加强，由事故造成的经济财产与人员伤亡也逐年减少。从目前的整体情况分析而言，我国的建筑施工总体趋势是一种总体稳定和趋于好转发展态势与形势依然严峻的社会现状并存的模式，同时也是一种机遇与挑战同在的过程。这种建筑施工安全事故趋势的分析一方面表现在全社会对建筑安全施工重视程度的不断提高，这就促使了在工程项目中，施工人员对安全工作逐步加强；另一方面，我国建筑业发展仍然较快，建筑规模的集聚扩大以及基础条件依然比较薄弱等相关因素的影响，也增加了建筑事故的发生几率，加大的建筑安全工作的压力。

2.建筑工程施工中脚手架垮塌的重大事故案例

当前的建筑工程项目中，由于施工工作人员现场组织管理混乱和工作操作不当造成的重大安全事故时有发生，同时由于脚手架垮塌的施工事故更为严重。以下主要针对脚手架垮塌事故进行列举，望广大工作人员引以为戒。

（1）2004年5月12日上午9时20分，位于河南安阳信益电子玻璃有限责任公司刚刚竣工的68m高烟囱施工工程，在准备拆除烟囱四周脚手架时，脚手架突然从63m高处垮塌，30名正在施工的民工全部翻下坠落，造成21人死亡，9人受伤的严重事故。

（2）2005年9月5日晚10时10分，位于北京西单的西西工程4号地综合楼工地发生脚手架垮塌，造成3人死亡，21人受伤的严重事故。

（3）2007年7月1日上午8点30分左右，杭州市桐庐县经济开发区一建筑工地发生脚手架垮塌事故，正在脚手架上作业的4名建筑工人坠落后，1人死亡，3人受伤。

（4）2008年5月9日14时45分许，位于黑龙江省牡丹江市太平路时代广场附近，一墙体装修工程的脚手架突然垮塌，当场造成3人死亡，3人受伤的重大事故。

（5）2008年7月11日上午11时许，施工中的重庆轨道交通两路口换乘车站工程高约20m的脚手架突然发生垮塌，20余名工人被埋，由此造成1人死亡、15人受伤，数人轻伤的严重事故。

（6）2009年1月3日上午，深圳市南山区蛇口公园南路街景整治工程按原计划拆除建筑立面脚手架，5层楼高的脚手架突然坍塌，造成5名施工人员受伤，其中一人危殆。

3.脚手架垮塌的力学原因分析

如此之多的建筑施工脚手架垮塌事故不时发生，必须究明深层次的力学原因，采取相应的对策，防止事故的频繁发生。

3.1建筑脚手架的几何组成不合理

建筑工程上常用的脚手架，在！结构力学中可视为杆系结构。杆系结构是由若干个杆件互相联结所组成的体系，并与地基联结成一整体，用来承受荷载的作用。杆系结构必须保持自己原有的几何形状和位置，才能确保承受荷载和体系稳定。水利水电与土建工程中使用的脚手架，如果几何形状和位置可以改变，当工人在脚手架上施工时，脚手架就可能失去稳定而垮塌，造成工伤事故。在上述列举的数例脚手架垮塌事故中，有的就是因为工人在搭建脚手架时，没有按照几何不变体系的组成规律来搭建，从而致使脚手架垮塌。当然，脚手架也可能是按照几何不变体系的组成规律搭建的，但是，脚手架是由若干个连接件拼接起来的，在脚手架承载荷载时，也可能由于一个或者几个连接件的损坏，使脚手架体系由原来的几何不变体系而改变成几何可变体系招致脚手架垮塌的。

3.2由于组成脚手架杆件材料的强度不足致使脚手架垮塌

强度就是材料抵抗破坏的能力。如果一个构件的强度是足够的，构件就不会破坏，反之，强度不够，构件就会发生破坏。在前述的脚手架垮塌造成的重大事故中，有的就是由于承担脚手架荷重的一个杆件或者几个杆件的强度不足而造成的。

3.3由于作用在脚手架体系上的力系不平衡原因致使脚手架垮塌

在上述数起脚手架垮塌造成的重大事故中，除了组成脚手架系统不符合几何组成不变规则、组成脚手架体系中的某个构件可能由于强度不足造成脚手架垮塌外、还有可能就是脚手架受力不当失去平衡造成脚手架垮塌，现把脚手架受力不当失去平衡造成脚手架垮塌的力学原理主要是由于受力失衡。

3.4由于脚手架的受压直杆失稳会造成脚手架的突然垮塌

脚手架的突然垮塌，有可能就是由于组成脚手架的某个受压直杆突然失稳造成脚手架垮塌的。历史上由于对受压直杆突然失稳造成破坏认识不清，造成许多大桥坍塌的事故。

4.脚手架垮塌的应急方式

4.1合理出动和调集救援力量

根据接处警情况，调集相应的人员、车辆、器材赶赴现场，启动应急预案，调集公安、武警、安监、医疗、交通、环保、建设、供电、施工等社会相关联动救援力量共同参与救援行动。视情况迅速出动多功能抢险救援车、常规消防车、搜救犬、机器人、照明车和生命探测仪、漏电检测仪、救护、防护、通信、起重、破拆、起吊、牵引、支撑架等器材装备，以及大型铲车、吊车、推土机、挖掘机、拆除机等工程机械车辆。到达现场后的多个部门救援力量，应立即成立指挥部，并按照统一指挥的原则进行现场救援。

4.2细致了解现场情况

救援队伍到达灾害现场后，首先要细致的了解灾害现场的情况。脚手架坍塌事故情况复杂，涉及应急救援任务的部门多，应相互协调、密切配合，到场的公安消防部队指挥员要迅速准确收集现场情况，要及时查明有无人员被埋压或受伤，了解被埋人员最后所处位置和活动情况，要坚持“救人第一，科学施救”的指导思想和“先易后难，先救人后救物，先伤员后尸体，先重伤后轻伤”的原则进行救援。

5.结束语

总之，从力学性质来说只有失稳破坏才会直接、突然、没有缓冲的时间，其破坏的危害性很大，我们的目的就是要充分认识到脚手架失稳垮塌的力学原因、极大危害性，采取可靠措施，防止和杜绝脚手架的突然垮塌。[科]