第二章:安全科学与建筑安全

ceshi

第一节 安全科学概述
     在介绍建筑安全的相关知识以前，本节首先介绍一些安全科学的基础知识和基本原理，以便读者理解书中的有关理论和方法。
      一、安全科学的研究对象和目标
      德国学者A·Kuhlmann在其所著的《安全科学导论》（ Introduction to SafetyScience）一书中，详细介绍了安全科学的理论和方法。安全科学与技术研究的是科学和技术在应用过程中可能的危险所产生的伤害与损失问题。它既不涉及军事或社会意义的安全或者保安，也不研究与疾病相关的安全。安全科学也不同于各门科学和各类技术本身所研究的安全问题，如地震学中的地震预测、土木工程中的结构安全、抗震性能，电器制品的绝缘性能等。人们应用技术从事生活、生产活动时，要严格确定其安全度（degree ofsafety），并且予以保证。这种安全度不仅取决于目前的技术水平，而且受制于个人及社会的愿望与要求。
     安全科学的发展伴随着人类社会和生产技术的进步从低级走向高级，从落后走向科学。纵观安全科学的理论和方法以及人类对安全科学的认识，可以把安全科学的发展划分为4个阶段。
     I 工业革命前 农牧业及手工业 宿命论 无能为力 人类对于自然与人为的灾难与事故只能是被动的承受
     II 17"20世纪初 蒸汽机时代 局部安全 亡羊补牢，事后型 建立在事故与灾难的经验上的局部安全意识
     III 20世纪初"50年代 电气化时代 系统安全 综合对策及系统工程 建立了事故系统的综合认识，认识到人、机、环管综合要素
     IV 20世纪50年代以来 信息化时代 安全系统 本质安全化，预防型 从人与机器和环境的本质安全入手，建立安全的生产系统
     人的本质安全是指不但要解决人知识、技能、意识素质等方面有关安全的问题，还要从人的观念、伦理、情感、态度、认识、品德等人文素质入手，提出安全文化建设的思想；物和环境的本质安全就是要采用先进的安全科学技术，推广自组织、自适应、自动控制的和闭锁的安全生产系统和安全技术。
     安全科学的研究目标是将技术应用过程中所发生损害的可能性或者损害的后果（dam－aging effects）控制在绝对的最低限度内，或者至少使其保持在可容许的限度内。这里所指的损害（damage）可以是技术导l起的事故（accident），也可以是其他破坏（damage）或损失（loss），例如，技术装备导致的环境污染所带来的破坏或损失。在实现这个目标的过程中，安全科学的独特功能是获取及总结有关知识，并将发现和获得的有关理论和知识应用于安全工程。这些知识和理论包括应用技术系统的安全评价和安全设计，预防技术系统内固有危险发生的各种方法以及意外事故发生后的应急措施。                                                     
     二、安全科学中的重要理论                                          
     1.安全系统论
     从安全系统的动态特性看，人类的安全系统是由人、社会、环境、技术、经济等因素构成的大协调系统。无论从社会的局部还是整体来看，人类的安全生产与生存都需要多因素的协调与组织才能实现。从安全系统的静态特性看，安全科学涉及两个系统对象：事故系统和安全系统。
     事故系统的要素是：人——人的不安全行为是事故的最直接的因素；机——机器设备的不安全状态也是事故的直接因素；环境——不良的生产环境会对人的行为和机器设备产生负面的影响；管理——管理的欠缺是事故发生间接的但却是重要的因素，因为管理对人、机、环境都会产生作用和影响。
     安全系统的要素是：人——人的安全素质（心理与生理、安全能力、文化素质）；物——设备与环境的安全可靠性（设计安全性，制造安全性，使用安全性）；能量——生产过程中能量的安全作用（能量的有效控制）；信息——充分可靠的安全信息流（管理效能的充分发挥）是安全的基础保障。
     认识事故系统要素，对指导我们建立风险控制系统保障人类安全具有现实的意义，但这种认识带有事后型的色彩，是被动、滞后的。而从安全系统的角度出发，则具有超前和预防的意义。因此，从建设安全系统的角度来认识安全原理更具有理性意义，更符合科学的原则。
     2. 安全控制论
     安全控制是最终实现人类安全生产和安全生活的根本。安全控制的原则包括：闭环控制（即PDCA）、分层控制、分级控制、动态控制、等同控制（控制因素的功能大于和高于被控制因素的功能）以及反馈原则。另外，能量控制理论也是预防事故的重要理论。因为事故的本质是“能量的不正常释放或转移”，预防事故的本质就是能量的有效控制：可通过对系统能量的消除、限制、疏导、屏蔽、隔离、转移、距离控制、时间控制、局部弱化、局部强化、系统闭锁等技术措施来控制能量的不正常释放或转移。
     3. 安全信，包论
     安全信息是安全控制和管理所依赖的资料。安全信息原理要研究安全信息的定义、类型，以及安全信息的获取、处理、存储、传输和交流等技术。安全信息是以信息流存在的，因此首先要认识生产和生活中的安全信息形式，如：人一人信息流（人与人的信息交流），人一机信息流（人与机器的信息交流，如人对机器状态的正确识别），人一环信息流（人对环境状态的正确感知和识别），机一环信息流（生活设备或机器的自动监控、自动警报等）。
     4. 事政预测与预防原理
     事教具有因果性、偶然性、必然性和再现性的特点：意外事故是一种随机现象，对于个别案例的考察具有不确定性，但对于大样本则表现出一定的规律。因此，概率统计是研究事故规律、进行事故预测与分析的重要方法。趋势外推预测法是一种重要的事故预测方法，其预测模型为：X＝ A·l· X0
     式中：X为未来事故预测指标；A为安全生产规模变化系数，A为已知生产规模／计划生产规模；l为安全生产水平变化系数，l为原有安全生产水平／计划生产规模；X0为已知事故指标。
     事故预防的模式则可以分为事后型模式和预测型模式两种。其中事后型模式是指在事故或者灾害发生以后进行整改，以避免同类事故再发生的一种对策；预测型模式则是一种主动的、积极的预防事故或灾难发生的对策，其基本的技术步骤是：提出安全和减灾目标——分析存在的问题——找出主要问题——制定实施方案——落实方案——评价——建立新的目标。
     5. 事故突变原理
     突变理论（CatastroPhetheory）是由法国数学家勒内·托姆教授于 20世纪 60年代中期创立的。突变是一种连续发展过程中出现的突然变化现象以及突然变化与连续变化因素之间的关系。事故的发生可以理解为系统内某些参数的连续变化引起系统状态的突然质变，系统自安全状态转化为事故状态实际上是一种突变现象。事故的发生可以看作是由于人的因素（安全意识、安全教育、管理水平、应变能力、身体素质等）和物的因素（工作条件、机器的故障、自动化程度、保护装置等）共同作用的结果。如果把人的因素H和物的因素M作为两个控制参数，把生产能力或系统功能F称为状态参数。利用突变理论可以建立事故致因的尖顶突变模型。当人的因素H与物的因素M同时恶化时，就有可能使系统功能F急剧恶化，造成F的突变，也就是事故的发生。F值变化越大，事故就越严重。
     三、安全科学的研究方法
     安全科学是一个相互渗透的跨学科的科学分支，它不仅需要借助数学、物理学等基础学科的知识，还需要应用心理学、行为科学等学科的研究方法以及控制论、信息论等现代的研究思想和工具。面向系统的方法（system－oriented approach）构成了安全科学的主要基础和出发点。它描述了人与机器在一定环境中的相互作用，形成“人一机一环境系统”（man－machine－environment－system或MMES）。事故的发生可以看作是在人～机一环境系统内出现异常状况的结果。对人～机一环境系统的分析可以揭示事故的原因，有可能对给定的允许危及度（degree of endangerment）和实际危险进行评价比较。危及度是人一机一环境系统内的系统特性总体函数，可以用若干变量来描述这些特性。系统分析可以使用下述两种方法：
     （1）经验的系统分析。通过统计（经验）手段和对已发生的事故的分析，来确定人一机一环境系统的危及度及其属性（变量）。
     （2）理论的系统分析。根据人一机一环境系统内不同组元的相互作用，从理论上推断系统的危及度。它包括对可能事故的理论分析。