3.4 安全技术

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第四节 安全技术  
    在施工现场，和安全与健康相关的技术可以分为两个层次：第一层可以称为劳动技术或者是工效学（Ergonomics），主要关注的是工人的技能和劳动强度。第二层则称为安全技术，其核心是采取各种安全技术措施防止危害，例如化学品的排放和污染。各种新的施工技术和施工方法都应该从这两方面进行安全评价。  
        工程建设施工技术和安全技术的发展可以分为以下四个方面。  
        （1）技术的发展首先是降低施工对建筑工人的生理能力的依赖性。在这方面，劳动技术和施工技术是紧密结合的。通过施工技术方面的技术革新，工人不需要全负荷，甚至超负荷的工作，从而劳动技术也得到了发展。实现这一目标的途径主要是施工设备的机械化和自动化。随着技术的发展，有的工种将会消失，而新的工种将会问世，其劳动强度将不断降低。最终，全天候、多用途的施工机具将在建筑专家的操作下完成建设项目的施工。  
        （2）技术的发展将降低施工操作对气候环境的依赖性。劳动技术和施工技术的发展将使工程施工的过程受气候环境的影响减到最小，尤其是在一些自然气候条件不适合施工的地区，当工期要求很紧的时候，这样的技术不仅能够改善工人的工作环境，而且能够使项目按期完工。  
        （3）技术的发展将减少施工现场的工人在工作过程中受到有害物质的伤害。建筑施工的材料中，有很多是具有潜在的危险性的。通过技术的发展，这些材料将被取代或者改善，从而使建筑工人的劳动保护条件得到改善。  
        （4）在建筑施工现场建立能够进行柔性生产的施工技术（Flexible Organizational Sys－tems）。过去，由于技术的限制，每一个施工步骤都必须在规定的时间内完成，以保证工期目标的实现。工人所承担的工作压力和精神压力大多来源于此。技术的发展将使得工人工作的时间和组织安排具有更多的灵活性，避免了过去总是紧前紧后式的工序安排；而使工序的安排更加符合个人的工作习性，最终降低工人的劳动强度和精神压力，避免事故的发生。目前，国外有的学者”’‘还在柔性施工组织的基础上提出了简洁性施工组织（Lean Con－struction）的概念。这种施工组织形式的主要功能是根据用户的需求，使用最少的资源完成生产过程。尤其适用于那些复杂、不确定性大并且工期特别紧的工程。这种组织方式的核心是通过对项目全寿命周期，从设计、施工到使用维护等各阶段的物质条件的分析和研究，合理的计划和控制项目各项生产操作的资源配置和工作进度，最终达到以最少的资源完成项目生产的目标。在这种生产组织模式中，工人的工作将更加灵活，施工的“后勤保障”体系将为工人提供更安全的工作环境和更方便的工作方式。  
        一、新技术在安全管理中的应用  
    随着人类社会进入信息时代，机器人技术、人工智能技术、CAD技术、虚拟现实技术、数据库管理系统、网络技术以及多媒体技术等一系列新技术在工程建设管理领域同样得到了广泛的应用，并且在不断改变着施工现场安全管理的面貌。下面介绍目前国际上最新的几种技术在安全管理方面应用。  
        1．机器人  
       随着技术的发展，建筑工地上逐渐出现了一些自动化的机器人，如焊接石油管线的机器人，进行屋顶防漏处理的机器人等。这些机器人的使用主要有两个原因：其一是它们能够比人类更加高效、准确的完成某些工作任务；其二是它们可以被派往某些危险区域（如海洋、高空和核辐射区等）代替人类工作。其结果是：现场的施工人员数量减少，但是他们的知识水平提高了，这样发生安全事故的可能性必然会极大地降低。  
        2．信息系统和网络技术  
新的计算机软件和硬件系统不断应用于建筑业，使建筑业中的“白领”和“蓝领”工人的工作都发生了巨大的变化。机器人的智能化使工人从繁重、危险的劳动中解脱出来，而项目计划和核算软件则使很多过去必须由管理人员负责完成的管理任务由计算机准确的完成，并且可以在计划中考虑安全的需要。所有的这些技术，都促进了项目现场的安全管理水平。  
        3．人工智能和专家系统  
这一领域也许将成为推动建筑业生产力水平发展的巨大动力。人工智能技术能够根据对环境的诊断，在学习经验的基础上，对将来的工作任务进行判断。人工智能的思想与网络技术相结合，能够广泛应用于施工现场的各项工作。例如，计算机能够针对不同的工程项目施工要求，有针对性地编制安全培训的方案。尽管计算机技术并不能够解决所有的项目施工问题，但是在发达国家，建筑业中的很多问题，包括建筑安全的问题，在新技术的帮助下都得到了较好的解决。  
        二、施工期结构的安全  
    工程项目在施工过程中结构的安全性也是一个需要重视的问题，因为许多重大恶性事故的发生往往与施工期结构本身的失效有关。由于施工过程中的工程结构在形状、材料性质以及所承受的荷载都随时间有较显著的变化，而且与建成后的结构不同而被称为“时变结构。为确保施工期钢筋混凝土结构的安全，同时满足高层建筑快速高效施工的要求，建立准确、合理的施工期时变结构的计算模型和分析方法至关重要。1952年，K．Nielsen发表了分析楼板与模板支撑系统相互作用的研究报告。其结构分析模型考虑了支撑的纵向变形和板的边界条件，但方法冗长不便应用。 P．Grundy和 A Kabaila于 1963年提出了简化分析方法，获得了施工中的荷载传递系数。  
        从1983年开始，刘西拉等采用二维有限元方法分析了支撑为弹性杆件和不同楼板边界条件对施工期结构荷载传递的影响，指出简化方法的计算结果基本合理但仍低估了楼板的最大荷载。1991年陈惠发等指出由于混凝土刚度的增长以及徐变和收缩等因素的作用，养护阶段新浇筑混凝土楼板的自重会在“时变结构”中按照各层楼板当时的刚度在楼板间进行重新分配k。上述研究工作由于采用了不同的基本假定和计算模型，得到的结论不尽一致，同时因研究多集中在板柱结构而存在局限性。  
    方东平等在分析总结国内外研究成果和现场实测研究的基础上，提出了新的钢筋混凝土板柱结构、框架结构和剪力墙结构在施工期的结构模型和分析方法，并通过与现场实测结果与其他方法计算结果的比较，验证了其准确性和适用性。讨论了施工中主要因素对施工期结构荷载传递的影响，获得了框架、板柱和剪力墙三种型式的施工期钢筋混凝土结构的荷载传递规律。有关结果可作为进行施工期结构安全分析的基础，也可为现场工程师选择施工方案提供依据。