石材樓梯設計、加工存在的問題及改進

由於建築物中處處有樓梯。因此,石材樓梯產品是石材加工中很普及的一種產品,加工量大、數量多、工藝並不複雜。但經常進出各種建築物時發現,石材樓梯產品前沿部分斷裂、缺邊、掉角,原本用石材裝飾美麗的樓梯變得極其醜陋了,也使樓梯存在安全隱患。分析原因,主要是在樓梯設計細節上設計師沒有考慮石材的特點、加工工藝,樓梯在使用時的受力影響,致使樓梯在使用過程中受到外力、自然界各種因素的影響而破損。

如果設計師在設計時稍加註意,樓梯就不可能出現各種破損的問題。本文談談樓梯設計時存在的問題及改進建議。

1、樓梯存在的問題及分析

(1)樓梯粘接條脫落樓梯粘接條脫落是樓梯最常見的問題,脫落後,原本通過貼邊加厚的板材變得更薄了,更容易導致邊部被行人踩爛。圖1非常清晰地可以看出來樓梯粘接條脫落的情況,脫落的情況非常嚴重。出現這種質量問題的原因在於:

①粘接的膠存在問題。粘接用膠用大力士膠粘接。大力士膠粘接粘接條與石材的附著力差,用手摳就可以將固化後的大力士膠摳去。大力膠的使用方法上提示大力士膠只適用於點膠,不能用於粘接。

②粘接條表面與相粘的面板之間沒有進行處理,表面粗糙度不夠,影響兩者之間的粘接力。

③踏步表面與粘接條表面未處理。可能有影響粘接條與踏步板附著力的物質存在,降低了粘接條與跨步板之間的粘接力。

④設計本身錯誤。用一條細窄的條子與面板相粘接,兩者之間本身接觸面就小,導致受力面也小,沒有足夠的粘接力抵抗重力的作用,以致於粘接條易脫落。

沒有將立板設計成頂住粘接條的形式,讓樓梯立板支撐粘接條,使粘接條不會脫落。沒有對粘接條與踏步板採取加固措施加固,僅靠膠的粘接力將石材粘貼牢固是不夠的。

室外樓梯長期受自然界力量的作用,再好的膠粘劑可能也不能接受強大自然力量的考驗,自然力量破壞了膠的粘接力,使粘接條與踏步板脫落。

石材樓梯設計、加工存在的問題及改進

(2)面板邊緣破損出現這種問題的原因:

①材料設計選擇錯誤。面板選擇材質本身存在裂紋、易斷裂。大理石材料不適合用於室外做樓梯面板;吸水率強、有裂紋、易變形的花崗石不適合做樓梯面板。

②面板太薄。樓梯習慣用20mm左右的石材加工。現在很多石材廠為了節省材料,常用16mm左右,甚至更薄的板材加工,如此薄的板材怎能天天經受多人的踩踏呢?

③受到外力的強烈衝擊。石材太薄,抗衝擊能力弱,受外力衝擊影響大,使石材面板易破損。

④長期曝曬雨淋。室外石材長期在太陽下暴曬,雨水下澆淋,石材的物理性質發生變化。如在暴曬的情況下發生膨脹,低溫寒冷時候則收縮;長期在水澆淋的情況下,石材更加疏鬆,易於破損。從這點上看,室外的樓梯材料不要選用大理石,花崗石是室外樓梯較理想的材料。

⑤面板伸出量太多,易破損。面板伸出量大時,伸出部分極易在外力作用下破損或崩邊。

(3)面板破損出現這種質量問題的原因:選材問題;石材表面裂紋多,且修補不良;外力衝擊破損;長期受負重的影響;石材太薄。

(4)樓梯斷裂

①石材原本斷裂,未修補好。沒有用加固條對背面進行加固。

②石材太薄。石材太薄,強度不夠,經人踩和外力的衝擊後極易破損。

③石材有裂紋,修補強度不夠。石材表面的紋理可以用樹脂膠修補,也可以用環氧樹脂膠修補,兩種膠修補的質量和牢固度是不同的。環氧樹脂膠的粘接強度強,滲透力遠超過不飽和樹脂,用環氧樹脂膠修補的石材不易斷烈。

(5)樓梯厚薄不一

有些多件樓梯並排拼接在一起的樓梯出現厚薄不—的高低差,石材生產企業加工時未按拼接關係圖對拼在一起定厚或拼接修磨。

由於樓梯厚薄不一,導致樓梯安裝後下部直線度差,出現髙低差,影響樓梯的裝飾效果。圖2為樓梯厚薄不一的問題。

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(6)邊的造型過於複雜

樓梯邊的造型以簡潔、實用為原則,沒必要設計成過於複雜的形狀,既增加了加工難度,又使樓梯造型因造型面過於複雜易於脫落、斷裂,打磨拋光難度也增加。

樓梯邊的造型我認為上下磨個小斜邊或磨個圓邊最好,既簡單、又實用,完全可以實現磨邊的機械化、自動化生產。

(7)樓梯立板掉落

圖3所示的樓梯是將立板與面板粘成整體的樓梯,如果施工安裝方法不合理,立板非常容易脫開,因為立板的高度170mm,將這麼高的立板與面板粘接在一起極易脫落。

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(8)立板雙層粘接

圖4是在深圳北站拍攝到,這種樓梯是由雙層立板粘接製成的,這種做法的目的是為了增加立體效果,但從樓梯的結構看,雙層樓梯立板從加工到施工增加了難度,沒有必要這種設計。

可以用一塊較厚的板按圖造型而成。用這種雙層粘接的方式加工立板是出於節省材料成本,面板與立板對色在需要採用這種加工方式。

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(9)防滑槽設計太密,且與面板前段距離太小

圖5防滑設計太密,防滑槽間距離估計10mm,且防滑槽前端的邊寬度是10mm,已經被行人踩爛,面板的其它地方也有幾處被踩爛。踩爛的原因主要是防滑槽的邊寬太窄,防滑槽太密導致的。

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(10)面板兩件拼接而成,且寬度太窄

圖6是兩種不同材料拼接而成的樓梯板。從圖6中可以看出由於兩件樓梯面板沒有用連接件加固,好多件已經脫開了,既影響樓梯的美觀,又存在安全隱患。如果行人不小心踩到了已經鬆動,但尚未脫開的樓梯面板時,極易發生安全事故的。

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(11)石材發生病變

樓梯選材很重要,尤其是室外樓梯。選材不好,面板極易產生病變。面板表面褪光、甚至褪色;面板表面髒物汙染,洞石類材料的孔洞裡面充填著汙泥、雜物;板面表面崩面、形成坑窩;石材表面泛鹼、產生白華。

2、改進措施針

對上面由於設計錯誤出現的樓梯存在的質量問題提出以下改進意見。

(1)取消樓梯採取粘接條加工的方式,不做加厚邊,或加寬粘接條,改變立板支撐方式。

關於樓梯粘接條脫落的質量問題已經引起設計師的重視,在許多建築工程項目上可以看到樓梯不再做加厚邊的情況。圖7的樓梯可見一斑。

石材樓梯設計、加工存在的問題及改進

不做粘貼邊的樓梯板為增強樓梯的立體感,可以採用厚度更厚的板加工。如用30mm厚的板做樓梯板比20mm厚的板做樓梯板立體感會更好,樓梯的裝飾效果更佳。

如果必須以粘接方式做加厚邊的,可以將加厚邊的粘接條寬度加大,加大量不少於20mm,增大粘接條與面板底面的接觸面,從而增加粘接條與面板的粘接強度。改變立板與面板的支撐方式,讓踏步立板頂著粘接條支撐面板,防止粘接條脫落。

(2)設計實心樓梯

為了撰寫本稿,考察了深圳市的一些商場、賓館、酒店人口處的樓梯,發現一些商場、賓館、酒店的樓梯做成實心樓梯。這種樓梯厚重結實多了,如果樓梯的高度是150mm,實心樓梯就是150mm,如此厚重的樓梯無論是承載能力、還是抗衝擊力,都比20mm厚的樓梯面板結實,安全多了。

這種實心樓梯石材不易斷裂、穩重結實,給人以厚重、牢固的感覺。圖8為實心樓梯,面板與立板整體加工。

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(3)減少面板的伸出量

圖9不難看出,面板的伸出量小,從圖9中看大概就是5mm,且面板向踏步裡有個80°的傾斜角,立板向外傾斜以相同的角度支撐面板,這種設計大大增強了面板的強度,由於面板的伸出量較,面板的強度得到了大大的增強,面板就沒這麼容易破損了。

如果面板與立板齊平式安裝的話,立板對面板的支撐強度更高,面板的前端更不易破損了。現在很多的樓梯設計採用面板與立板齊平式安裝方式。

了面板的強度,由於面板的伸出量較/h,面板的強度得到了大大的增強,面板就沒這麼容易破損了。如果面板與立板齊平式安裝的話,立板對面板的支撐強度更高,面板的前端更不易破損了。現在很多的樓梯設計採用面板與立板齊平式安裝方式。

石材樓梯設計、加工存在的問題及改進

(4)改變磨邊方式,小斜邊+大斜邊

圖8的磨邊方式很簡單。上面為小斜邊,下部為大斜邊。上磨小斜邊去掉了上稜邊,減少了樓梯面板對行人的阻礙作用,也減少了行人對樓梯面板上部的磨擦、撞擊,減少了樓梯面板的破損機率。

將下部以80°的傾斜角打磨進去,同樣減少了外力的作用,減少了行人對樓梯面板的作用,減少石材面板破損。立板向內傾斜既是為了增加立體感和裝飾效果,也是為減少行人力的作用,減少樓梯的負載,使力往水平、垂直方向分解。

(5)磨大圓邊樓梯更美觀

樓梯面板磨大圓邊更美觀,在許多的建築物上看到樓梯面板磨大圓邊非常常見,也很普遍,

(6)材料多選花崗石、少選或不選大理石

樓梯少選擇或不選擇大理石,更不要選擇裂紋多的大理石做樓梯,洞石材料同樣不適合做樓梯,尤其是室外樓梯,花崗石做樓梯是最好的選擇。實際上我們看到建築的樓梯也多以花崗石為主,尤其是室外的樓梯基本上以花崗石為主。

這是因為花崗石的物理化學性質穩定,材料的硬度、耐磨度、抗衝擊強度好,更適合做室外的樓梯。在環境惡劣、氣候條件差的地區花崗石做樓梯是絕佳材料。

(7)做好石材防護

做好石材防護,防止水、髒物、紫外線對石材表面的破壞,減少樓梯表面發生病變的機率。樓梯表面的髒物應及時清除,雨後積水要及時清掃掉。

(8)簡化樓梯設計

一些設計人員在樓梯設計時認為邊形設計越複雜越有美感。因此,他們的設計初衷並不是從樓梯的實用性、簡單性、安全性考慮的。樓梯的設計要考慮效果、成本、髙效等,而不是做華而不實的東西。簡化樓梯的設計主要是簡化磨邊方式,用磨45°斜邊代替磨圓邊;

簡化立板加工,不做多層立體,儘量設計單層立板;樓梯面板不用粘接的方式加工,因為用粘接方式加工樓梯面板,易脫開,尤其是戶外的面板。

圖10的樓梯面板我認為很好,用30mm厚的面板磨10x10的45。斜邊,簡潔、方便、牢固、安全。

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(9)樓梯防滑槽設計的考慮

樓梯防滑槽的設計有在樓梯表面粘防滑條方式;有在樓梯面板表面開防滑槽;有在樓梯面板上造防滑臺階,見圖11;有開5x3防滑槽;有開5x3槽加防滑條;在樓梯前端打荔枝面、燒火燒面、做酸洗面、做噴砂面等粗麵。圖12的樓梯面板的防滑槽開得很寬,而且少,符合人體工學原理,而且由於槽淺、稀、不易崩邊、開裂;

圖13對樓梯面板進行噴砂造型,這種樓梯板極富有藝術性,裝飾價值和藝術價值極高,防滑效果極好。

只是這種樓梯板的加工難度大,造價和成本高。防滑槽不能像圖5開得如此密集,間距如此小,否則面板防滑槽處極易被行人踩壞。樓梯面板前端防滑槽邊到面板的前端稜的距離不要小於20mm,槽寬不大於10mm,槽間距不小於20mmo這個細節設計者要認真對待。

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(10)樓梯連接用鋼筋或其它加固材料連接

兩種材料拼接而成的樓梯板的改善是在相拼接處鑽孔,用鋼筋或其它連接材料將它們連接起來,並用幹掛膠粘接。連接的長度不要短於50mm,每步樓梯板的連接件數量不少於2個。通過連接件加強了兩件面板的強度。

(11)加寬兩件拼接連接而成的樓梯的寬度

圖6是兩件不同材料加工而成的板,之所以脫落的另一個原因是前面黑色材料的板寬度過窄了,加之前段伸出太多以致於樓梯立板沒有支撐在面板的中心線上,形成了類似懸臂樑的結構,導致前端樓梯的面板極易墜落,與相連接的面板脫開。將前端的樓梯面板加寬20mm以上,立板支撐在中心線之外,就不易與相連接的面板分開了。

(12)樓梯表面的形式

我個人認為樓梯的表面形式多采用粗麵形式更好。但實際上我們看到很樓梯多采用光面的形式,尤其是商場、酒店、賓館、地鐵站、火車站、體育館等公共場所的入口形式,這是非常危險的。光面形式的樓梯板在表面沾有雨水後磨擦力非常小,稍不小心就可能摔個四腳朝天,嚴重的話可能危及生命。粗麵的樓梯安全性更高,摩擦力更大了,即使表面溼的情況下也不會構成威脅。

如果確實想要光面形式的樓梯來展現樓梯的美麗、可採用光面+粗麵的形式。即樓梯前端與腳接觸的那段用粗麵,後段則用光面形式,這種混合面的效果也是很美麗的。

3、樓梯加工質量

(1)表面質量

石材表面裂紋修補好,且膠補的顏色與石材表面顏色基本一致,膠充填在裂紋裡;石材表面有孔洞的,必須將膠充填到石材裡,且修補處無明顯的膠凹陷,與石材表面相平齊;光面表面無明顯波浪,光度基本均勻;石材表面無大色斑、色線、明顯的陰陽色;表面為粗糙面的樓梯板粗糙程度不能有明顯的差別,粗糙程度基本一致。

(2)磨邊質量

磨邊形狀大小一致,且表面無波浪、無磨痕印、表面沒有被髒物汙染;有拼接關係的磨邊產品誤差控制在0.5mm內,用手觸摸無明顯手感。

(3)粘接質量

樓梯前段磨邊多通過粘接加厚來加工,目的是增加前段磨邊的立體效果,但這種做法對粘接的質量要求很髙。粘接質量從以下幾方面來衡量:粘接條的顏色與石材面板的顏色基本一致;粘接縫的顏色與石材的顏色基本一致;粘接條用幹掛膠粘接,且粘接牢固,在外力衝擊檢驗的情況下不易脫落,且脫落時膠與石材仍然粘接,粘接劑完全固化;膠縫的小於〇.5mm,且平直。

(4)拼接質量

有拼接關係的樓梯拼接時,相拼接的板按顏色過渡自然、協調,無明顯的色差;厚度其本一致,誤差控制在〇.5mm以內,無明顯錯臺;邊形大小基本一致,邊形拼接誤差控制在0.5mm以內。無明顯的錯臺;面板表面開有防滑槽的,防滑槽拼接誤差控制在0.5mm以內。無明顯的錯臺

(5)板材厚度

樓梯板材面板的厚度以20mm為宜,至少不低於18mm,低於16mm的厚度禁用,尤其是裂紋多的石材更是禁用;板材厚度的偏差控制在±1mm內,有拼接關係的厚度偏差控制在±〇.5mm內。

(6)防滑條的加工質量

防滑條材質以不鏽鋼、鋁條、銅條製成,嚴禁用鐵條等易生鏽、氧化的材料;防滑條埋藏的深度符合設計圖紙的要求,且埋藏深度的偏差不超過1mm;防滑條露出表面的高度不宜髙於2mm,過髙可能影響行人的通行,或存在傷人的安全隱患;防滑的粘接必須使用環氧樹脂膠;防滑條需要用整條,不能用拼接的方式粘接;有拼接關係的樓梯板防滑條拼接時無明顯的錯位、髙低差,如有偏差應控制在0.5mm內。

(7)防滑槽加工質量

防滑槽的深度符合設計圖紙的要求,且深度偏差不超過1mm;防滑槽表面深度不宜深於2tmn,過深可能影響行人通行,或存在傷人隱患,且表面清潔不易做;有拼接關係的樓梯板防滑槽拼接時無明顯的錯位、髙低差,如有,偏差控制在〇.5mm內;防滑槽勿需要打磨拋光,如要,只需打磨拋光成啞光即可;防滑槽表面無崩邊、鋸齒邊現象,如有,可以通過去毛刺處理;家庭室內樓梯防滑槽表面最好做〇.5mm的去毛刺處理,以防止防滑槽傷人手、腳。

(8)立板與面板粘接的質量

樓梯立板與面板粘接的,應符合加工單上圖紙的要求。如果立板與面板垂直的,垂直度偏差-2度左右,也就是立板可以向內適當彳頭斜,不可向外傾斜;

立板與面板用幹掛膠粘接,且粘接牢固,並用粘接塊或鋼筋等加固條加固;立板與面板粘接縫外露的,膠縫小於0.5mm,膠縫顏色與面板顏色基本一致;立板與面板的粘接建議不做齊平式粘接,因為粘接後粘接處需重新打磨拋光,工序麻煩。

(9)兩件相粘接加工的面板加工質量

兩件相粘接加工而成的面板加工質量表面要相平,最好背面也基本相平;相粘處的膠縫控制在1mm內;相粘處在面板的合適位置處鑽孔或開槽,用鋼筋或鋁型材加固;用幹掛膠相粘兩件面板,面板粘接強度髙,不脫開;相粘的面板兩端平齊,面板表面無明顯錯臺和手感。

(10)材料選擇

室外樓梯選擇花崗石,室內樓梯面板選擇裂紋少的大理石,洞石做樓梯面板時做無洞補膠處理,有條件的最好不選用洞石。

(11)樓梯的防水、防護質量

樓梯無論是室內還是室外均要做防水、防護處理。由於樓梯接觸各種物質。

因此,防水、防護的質量要求高,選擇好的防護劑對石材做防護,以保證樓梯不會發生石材病變。(本文得到了廣東深圳裕榮原石石業發展有限公司晏輝高級工程師的指導,在此特表示誠摯的謝意!)

《石材》2019年2期

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