樓梯,指建筑及外部環境中以連續的踏步連接不同標高空間的垂直交通構件。樓梯由連續的梯段、休息平臺和維護安全的欄桿(或欄板)、扶手以及相應的支托結構組成,是建筑的重要構件之一。
早期人類為了生存,登高成為的生存和安全的需要。于是,早期人類以爬樹登高和天然斜坡的條件作為啟發,梯子的雛形由然而生。其中最早的一個具體表現形式就是爬竿。
從建筑藝術和美學的角度來看,樓梯是視覺的焦點,也是整個空間的一大亮點,供人們滿足使用的同時得到欣賞與趣味的享受。樓梯必須結構設計合理,而美觀則是在滿足功能后的更高層次的精神需要,這是樓梯設計品質高低的重要因素。
歷史沿革
起源
樓梯形成的最主要的原因是為了盡可能的解決空間中高差變化的問題。由于我們的祖先是依靠雙腳來獲得平衡的,所以水平面與光滑的斜面相比,更有利于人類的攀登。經過漫長的歲月,山坡上逐漸形成了很多踏出來的腳印,后來就演變成了最早的“踏步”,它們最初是簡單的刻在土地上或石頭上的。“踏步”使人們在上下空間中的運動變得簡單、省力。爬竿是由一個頂端開叉的樹干組成,樹干上刻出便于攀爬的凹槽,。慢慢地,階梯、爬桿、墻上的洞等這些早期的樓梯表現形式逐漸發展成為真正形式上的樓梯—固定的單跑樓梯。
中國
奴隸制社會時期
公元前21世紀,戰爭頻繁,建筑技術主要為建造居屋和為戰爭服務。在這樣的大環境下,中國的公共文化設施并無大的發展。夏商周時期,我國建筑發展從“構木為巢”到夯筑技術,一直以土木磚石為建筑原料。夏朝統治者在這個時期便開始修筑宮室,戰國時期己經出現了高大的臺建筑。臺階主要以磚石為材料,用作建筑的基座,增強帝王建筑的氣勢。
封建制王朝時期
中國建筑室內樓梯以木質樓梯為主,結構較為簡單,現在我國傳統民居中還保留大量木樓梯。中國古代建筑大部分室外均設置臺基,等級越高的建筑,臺基越顯著。臺基主要有四個方面的功能:位于建筑底部承托建筑物;能有效幫助木質建筑防潮、防腐;高大的臺基能彌補中國古建筑不甚高大的欠缺;而臺基本身的高度代表著建筑物本身的等級及主人的階層、身份和社會地位。古人先將高處觀四方的稱為“臺”,"階”字則由行為表示登上高處的踏步稱為“階”。于是,生活中的“臺階”二字,是代替坡道登上高處之用的筑物。在講究尊卑有序的封建社會,門口臺階的數量也是權力地位的象征。除了數量之外,材質也是頗有講究的,普通人家的臺階都用最簡單的木材和泥土做成,稍微高一點的則用磚石砌成。小型建筑中室外臺階多采用素土、灰土或碎磚三合一夯筑而成,高約十公分;等級較高的臺階則采用磚或石頭為材料砌筑而成,常用于大型建筑中;更高級的臺階采用條石砌成,稱為須彌座,臺階上繪制紋路和各種凹凸的線腳,常用于宮殿建筑或寺廟建筑中。古代皇宮廟宇中,工匠們也常用漢白玉、花崗石建造臺階,以此顯示建筑的重要性,神圣感。
西方
古埃及與古巴比倫時期
公元3200年左右,古埃及王國成立。古典時期樓梯的結構體系還不夠完善,更多的是以階梯的形式出現在建筑的基座上。階梯在古埃及時期不僅僅是一種登高的工具,更是一種宗教信仰。最初金字塔是六級左塞爾金字塔,寓意為主人登入天國的階梯。這是埃及建筑史上首次使用石塊代替磚的階梯構造做法。古西亞人民經常使用臺階解決登高,臺階與坡道相比能縮短距離,運用在建筑的外部和城市設計之中用以增加了建筑氣勢,增加建筑群組空間秩序感。
古希臘與古羅馬時期
在希臘古城的考古中發現,古希臘人對于樓梯的運用很早。根據希臘古典主義建筑的比例關系,有人大膽的提出了樓梯的踏步板和豎板之間的比例,其階梯表現出鮮明的比例關系。雅典衛城整體設計中,巧妙利用山形及臺階設計,建筑群體空間理性有序。古希臘建筑史上另一重大的成就是大量露天劇院和競技場的建立,在這些戶外劇院中,臺階以一種更靈活的方式出現,依據自然地形修建臺階,逐級升高,以放射形的縱過道為主,圓弧的橫過道為輔,出入方便,又不妨礙觀眾視線,邏輯清晰,便于使用,成為了現代劇院建筑的雛形。古羅馬建筑中同樣使用臺階式的基座,與希臘不同的是,羅馬廟宇是為公眾使用設計的,巨大的臺階式基座為集會留出了空間。公共建筑方面,古羅馬時期出現了眾多的記功柱,在其內部已經出現了技術難度較高的旋轉樓梯。保留下來的古羅馬露天競技場,層層升高的階梯形成座位使觀眾從不同的視角點均有良好的視線,同時開敞的空間提供市民聚會場所、交流場所。古羅馬時期的樓梯設計注重功能性,形式樸素,風格嚴謹,少有裝飾。
歐洲哥特風時期
哥特風格出現在十二到十三世紀初,十四世紀末,歐洲經濟發展富裕起來,建筑和室內裝飾華麗,普通市民也在追求華麗、鮮艷的裝飾效果。在此之前,室內主要以單跑樓梯為主,中古封建制時期螺旋樓梯飛速發展。相比于單跑樓梯,螺旋樓梯在工藝上更為先進。受力上,螺旋樓梯作為空間受力體系也更為復雜。起初螺旋樓梯被嵌入墻壁內部,依靠墻壁支撐受力。與之前的樓梯相比,螺旋樓梯占用更小的空間,更具有裝飾性,在軍事工程中也具有很強的防御性。
文藝復興風格時期
文藝復興時期的建筑理論起源于古典主義建筑理論,建筑師們希望借助古典的比例來塑造建筑,并強調人體美,這一時期的樓梯風格受到古典建筑理論的影響,有的表現為厚重與堅固,有的則表現為輕巧纖細,體現了強烈的秩序性和嚴格的比例特征。螺旋樓梯的不斷完善是文藝復興時期的主要成就。從中世紀時期依靠墻壁和中柱受力,到拆除墻壁,依靠樓梯的中柱受力。隨后又將實心中柱變成中空的軸或框架,樓梯空間變得靈活開敞。文藝復興風格時期,兩段平行的單跑樓梯由一個中間平臺連接形成的雙跑樓梯出現,慢慢代替了單跑樓梯和螺旋樓梯。樓層間雙跑樓梯是一種連接空間的有效方式。層間雙跑樓梯這個功能,各段樓梯間的中間墻壁的消失改變了樓層間雙跑樓梯的特征,釋放出它作為視覺上連續的路線和空間連接構件的潛力。成為該時期具有開放式樓梯井的大樓梯的先驅。
巴洛克和洛可可風格時期
這一時期建筑中樓梯是重要的裝飾構件。歐洲巴洛克樣式是十六世紀末期至十八世紀中葉形成,巴洛克風格從形式上看是文藝復興的支流和變形,它以浪漫主義精神作為形式設計的出發點,追求宏偉、生動、熱情、奔放、動感的藝術效果。在此期間,“弧形樓梯”成為巴洛克風格樓梯的代表性造型。在城市廣場中,臺階不僅用于場地設計,被建筑師更多的運用在創造豐富的空間關系及增強建筑表現、凸顯主體建筑上,與奴隸制社會時期單純表達宗教信仰相比又進了一步。
法國古典主義風時期
16世紀起,法國便致力于國家的統一,建筑風格逐漸脫離哥特式建筑傳統走向文藝復興,對于拘謹的、整齊勻稱的古典風格產生了興趣。對正式場合來說大尺度的樓梯雖然不再必要,但對容納擠滿普通市民的建筑物卻是必要的。樓梯的容量和安全性逐漸變得和樓梯的位置、效果一樣重要。
十九世紀工藝美術運動時期
十九世紀初,人類發明了水泥,十九世紀中期已經可以生產純凈的玻璃,到十九世紀末鋼筋混凝土的運用,建筑師可以建造大跨度樓梯。煉鋼產業的崛起,使鋼材成為了現代樓梯的主要建造材料之一。樓梯的形式越來越自由,風格越來越多變,建筑師得以實現他們的設計理念。這一時期的樓梯設計風格趨向于精致的曲線形式,設計元素來源于海藻、草、昆蟲等自然元素。樓梯欄桿很多都是采用鐵制欄桿,并且模仿水生植物或根系的形態,經過提煉組合后進行運用。工業革命后的工藝美術運動,主要是反對當時機器生產的大量花里胡哨的居家裝飾。新藝術運動用新的材料、新的技術復興了文藝復興后期的構圖手法,其對形式的簡化和簡單化的構圖成為了一種新的美學思想。
現代主義和后現代主義時期
現代主義建筑中,樓梯設計逐漸把減少鑿削和精致細部結合起來。建筑師們將樓梯視為建筑的一個重要組成構件,把它作為可自由安放的部件用來釋放建筑內部空間或是連接環境和建筑物。1911年現代主義建筑師瓦爾特·格羅皮烏斯與梅耶爾合作設計了第一個全玻璃立面的建筑——法古斯工廠。建筑采用大面積玻璃幕墻和轉角窗,建筑角部無任何支撐,樓梯放置在建筑角部,這樣的設計構思是建筑史上第一次,成為現代建筑的開山之作。
近現代時期
工業革命帶后經濟發展,帶來了建筑行業的繁榮。戰爭期間甚至于第二次世界大戰結束之后的一段時間內,臺階出現在重要的政府建筑、紀念性建筑或者紀念性廣場之中,形成了政府建筑獨有的威嚴感、疏遠感。隨著民眾生活水平提高,思想自由包容,全球經濟技術的發展給各地的樓梯設計帶來了不同的設計風格。位于城市中的樓梯風格各異,各具特色。
設計原則
整體分析
布置及空間利用
在設計樓梯時,要根據建筑空間大小、空間條件、使用需求等,選擇合適的位置以方便使用。為保證疏散的安全性,在樓梯的平面布置上,應在進行建筑功能與空間布局的同時必須考慮交通流線的組織與安排。樓梯下方的空間不規則、利用率低,并且采光較差。可利用樓梯下方與其他功能相結合,減少失落空間,如樓梯與儲物結合或樓梯與使用功能相結合。既封閉了一些邊角空間又可增加使用空間,使整個空間干凈整潔,且增加空間的創意性及趣味性。
施工安全便捷
樓梯的美觀和實用性固然重要,但樓梯的安全問題也是不容忽視的。樓梯設計不管是在家居應用上,還是在公共交通上,都必須要考慮樓梯的安全性能。在施工上也必須嚴格遵守樓梯的設計規范。嚴寒、寒冷地區的室外安全疏散樓梯,應有防滑措施。選擇樓梯時還要選擇一下樓梯的安裝方式。若是方便的樓梯施工方式,會在施工過程中降低噪音與粉塵,但若是焊接的方式,就有可能在過程中存在安全隱患及污染。方便的安裝方式在安裝的過程中會把噪聲和粉塵減少到最低程度。
實用與美觀
樓梯最主要的功能就是在日常使用方面,在樓梯設計時必須從使用者的角度進行設計和施工。對于樓梯的高度和寬度,都需要在規范的基礎上滿足人體工程學的要求。地面的變化、墻面裝飾的改變、扶手的延伸,都可以作為提醒人們樓梯存在的標志,以免發生意外。在樓梯安全和實用的前提下,還必須考慮樓梯的美觀效果。樓梯在建筑中具有很強的裝飾作用,只有按照一定的設計規范和要求才能設計出合理又實用的樓梯。不同建筑空間中,樓梯在建筑中可有實用性﹑觀賞性、藝術性等,也可各個方面相聯系,相輔相成。
細部分析
樓梯噪音
樓梯不僅要結實、安全、美觀,它在使用時還不應當發出過大的噪音。在鋪地磚前可添加絕緣和緩沖層,或在樓梯踏板上鋪設穿孔吸音板,來吸收部分噪音。噪音不僅與踏步板的材質和整體設計有關系,也與各個部件間的連接有關系。需要多方面配合,來減少噪音的產生。
樓梯要使用環保材料
在選擇樓梯時,選用的材料最好是非燃燒體。還要了解它是否由環保材料組成,生產工序是否環保,會不會發出對人體有害的化學物質。
樓梯是否消除銳角
樓梯的所有部位都要確定是圓潤光滑的,沒有突出的、尖銳的部分,不然很容易對人體或衣服造成傷害。同時樓梯的踏板,也要注意做圓角處理,避免對腳部造成傷害,以此來保證人體及樓梯的安全。
樓梯扶手及欄桿
在設計樓梯時,除了本身的構造需要注意,還需要根據體感注意扶手的材質以提升使用感。當采用金屬作為樓梯的欄桿扶手時,那么最好在金屬的表面作一下處理加工,金屬在冬季時的冰冷感覺,會讓人體感到不舒服。樓梯欄桿間隔應嚴格遵守設計規范。當樓梯井凈寬度大于0.20m時,必須采取安全措施。?
樓梯照明是否講究
樓梯處給人的感覺會比較暗,所以燈光設計很重要;主光源,次光源、藝術照明等方面都要根據實際情況而定。不可采用過暗或者是過亮的燈光效果,一定要采用柔和且清晰的燈光,方便行走。
結構組成
梯段
俗稱梯跑,是聯系兩個不同標高平臺的傾斜構件,同時也是樓梯的主要使用和承重部分。梯段分為板式梯段和梁板式梯段兩種。梯段上的踏步供行走時踏腳的水平部分稱為踏面;形成踏步高差大垂直部分稱為踢面。樓梯的坡度由踏步的高度和寬度形成,書面定義為梯段中各級踏步前緣的假定連線與水平面所成的夾角,也可用夾角的正切表示。梯段的踏步步數一般不宜超過18級,但也不宜少于3級。
樓梯平臺
按平臺所處位置和標高的不同,有中間休息平臺和樓層平臺之分。兩樓層之間的平臺稱后平臺,用來供人們行走時調整狀態和改變行進方向。而與樓地面標高齊平的平臺稱為樓層平臺。除了起著與中間休息平臺相同的作用外,還用來分流。
欄桿扶手
指設在梯段及平臺邊緣的安全保護構件,必須堅固可靠,有足夠的安全高度,并應在其上部設置供人們的手扶持用的扶手。當梯段寬度較小時,可只在梯段臨空面設置。當梯段寬度較大時,非臨空面也應加設靠墻扶手。當梯段寬度很大時,則需加設中間扶手。
主要分類
按樓梯形式分類
直行單跑樓梯
此種樓梯是直沿著一個方向上樓的樓梯,中間沒有拐彎,無中間休息平臺。由于單跑樓段踏步數一般不超過18級,故僅用于層高不高的建筑。
直行多跑樓梯
此種樓梯是直行單跑樓梯的延伸,僅增設了中間休息平臺,將單梯段變為多梯段。一般為雙跑梯段,適用于層高較高的建筑。直行多跑樓梯給人以直接、順暢的感覺,導向性強,常用于人流較多的公共建筑。
平行雙跑樓梯
此種樓梯由于上完一層樓剛好回到原起步方位,與樓梯上升的空間回轉往復性吻合,當上下多層樓面時,比直跑樓梯節約交通面積并縮短人流行走距離,是最常用的樓梯形式之一。
平行雙分雙合樓梯
第一種為平行雙分樓梯,此種樓梯形式是在平行雙跑樓梯基礎上演變產生的。其梯段平行而行走方向相反,且第一跑在中部上行,然后其中間平臺處往兩邊以第一跑的二分之一梯段寬,各上一跑到樓層面。通常在人流多、樓段寬度較大時采用。第二種為平行雙合樓梯。此種樓梯與平行雙分樓梯類似,區別僅在于樓層平臺起步第一跑梯段前者在中而后者在兩邊。
折行多跑樓梯
此種樓梯人流導向較自由,折角可變,可為90°,也可大于或小于90°。當折角大于90°時,由于其行進方向性類似直行雙跑樓,故常用于導向性較強的建筑種;當折角小于90°時,其行進方向回轉延續性有所改觀,形成三角形樓梯間,可用于多層建筑中。折行三跑樓梯中部形成較大梯井,常用于層高較高的建筑。
交叉跑(剪刀)樓梯
可認為是由兩個直行單跑樓梯交叉并列布置而成,通行的人流量較大,且為上下樓層的人流提供了兩個方向,對于空間開敞、樓層人流多方向進入有利。但僅適合層高小的建筑。當層高較高時,設置中間平臺,中間平臺為人流變換行走方向提供了條件,適用于層高較大且有樓層人流多向性選擇要求的建筑。
螺旋形樓梯
螺旋形樓梯通常是圍繞一根單柱布置,平面呈圓形。其平臺和踏步均為扇形平面,踏步內側寬度很小,并形成較陡的坡度,行走時不安全,且構造較復雜。這種樓梯不能作為主要人流交通和疏散樓梯,但由于其流線形造型美觀,常作為建筑小品來布置。
弧形樓梯
弧形樓梯與螺旋形樓梯的不同之處在于它圍繞一較大的軸心空間旋轉,未構成水平投影圓,僅為一段弧環,并且曲率半徑較大。其扇形踏步的內側寬度也較大,使坡度不至于過大,可以用來通行較多的人流。弧形樓梯也是折行樓梯的演變形式,當布置在公共建筑的門廳時,具有明顯的導向性和優美輕盈的造型。
按樓梯結構和支撐方式分類
板式樓梯
板式樓梯可以把樓梯段踏步板看成是一塊大的單向板,其縱向的荷載由板來承擔。它具有受力簡單、施工方便的優點,可現場澆筑也可預制。缺點是樓板較厚,混凝土用量和鋼筋的用量都比較多,容易造成建筑材料的浪費,且外觀相對比較單調。板式樓梯是最常見的結構形式,通常在梯段水平投影長度小于3m時采用,平臺梁上擱置踏步板,力由樓梯板經平臺梁傳遞到墻體或柱子上。板式樓梯的梯段板下表面是整齊的鋸齒形,支模和施工比較簡單,既可以現澆也可預制,但以現澆為主。
梁式樓梯
梁式樓梯是在樓梯板下加梁的板式樓梯,因此又叫梁板樓梯。梁式樓梯由踏步板,斜梁,平臺梁和平臺板組成,其縱向荷載由梁來承擔。斜梁的數量和位置根據受力情況而定,一般位于梯段兩端的樓梯梁上,力從踏步板經斜梁、平臺梁,最后傳遞到墻體或柱子上。和板式樓梯相比,它的施工工藝略顯復雜,體型相對較大。
柱式樓梯
柱式樓梯是圍繞柱子建造的樓梯樣式,一般呈螺旋上升的趨勢。柱式樓梯分兩種,一種是將踏步直接固定在柱子上,柱子承受一定的荷載,這種樓梯可以節省空間,常在小空間中使用;一種是柱子和樓梯都是獨立的,只是將樓梯設計成圍繞柱子螺旋上升的形式,一般用于人流量較小的空間。
墻承式樓梯
墻承式樓梯是沿著建筑立面設置的樓梯,一般采用直線式或者折線式的樓梯形式,樓梯的線條造型與建筑立面形成較好的構成感,可以豐富建筑的立面,同時增強空間的縱深感,增強建筑的生命力。踏步板預制在兩端的墻體內,荷載從踏步板直接傳遞到墻體,這類樓梯只設平臺,沒有平臺梁和樓梯梁,梯段凈高大。
懸吊式樓梯
懸吊式樓梯是在梁上設置豎向吊桿,以吊桿作為豎向承重構件的樓梯,一般是由很多小部件組成,可以現場迅速的裝配。金屬拉桿底部連接踏步,上部與樓板或吊頂相連,分為一端懸掛和兩端懸掛兩種。
懸挑式樓梯
懸挑式樓梯是踏步一端埋在或者澆筑在支撐物上,另一端挑出的樓梯形式。懸挑式樓梯構造簡單,體量較小,即可以節省空間。懸挑式樓梯分為將整個樓梯段懸挑和將踏步懸挑兩種,第一種是將斜梁懸挑,樓梯擱置在斜梁上,第二種是踏步板一端砌筑在墻體內或固定在中柱上。懸挑式樓梯造型簡約,能增強空間內部的通透性、開敞性,使其與周圍空間連接更緊密。當踏步板出挑過大時,踏步重心遠離支座,處理不當容易發生事故。
按平面形態分類
直線式樓梯
直線式樓梯作為比較簡單的平面形態,其平面基本構成要素有梯段兩側的扶手線和踏步板的方向線。在各種不同的公共空間中廣泛應用。為了保證大量人群在短暫的時間內安全快速的通過,往往需要平面形式簡單、寬度較大且相對平緩的樓梯。為了凸顯樓梯個性,可以在踏步、欄板、欄桿、扶手等細節部分加以設計,增強其在空間中的分量。樓層較高的空間中,直線式樓梯常常增設一個或多個休息平臺,使其中間有停頓,供人們休息。另外,在一些不重要的空間中通常設置直線式樓梯,且無過多裝飾,以達到消隱的作用。
折線式樓梯
空間中的折線式樓梯一般是由于空間高度的限制,樓梯需要轉折,并通過休息平臺連接,到達上層空間時所設立的,由于空間高度、使用性質不同,會有不同的折線形式,如雙折式、多折式、合上雙分式、分上雙合式、曲尺式等,其中,雙折式樓梯的使用率最高,它可以起到分散人流的作用。多折式樓梯的使用多半是因為空間比較局促,需要在有限的空間內設置樓梯,站在頂層俯視,其踏步、欄桿及樓梯形體的轉折,形成有規律的折線,可以使狹小的空間富有節奏美感。
曲線式樓梯
曲線式樓梯能夠在建筑空間中充分體現出曲面和曲線的張力,形態自由,能夠起到活躍空間的作用。由于中心部與外周部直徑的不同會產生十分顯著的形態變化,并且隨著建筑材料的不同形態差異很大。一般分為:圓形樓梯、螺旋樓梯以及弧線形樓梯。圓形樓梯直徑較大,一般用于開敞的公共空間中,依照樓梯與周圍空間的關系,圓形樓梯可以是骨架式的也可以是實體式的。螺旋樓梯一般在住宅或者狹小的空間中運用較多,其螺旋上升的動態與周圍相對穩定的空間環境形成強烈的對比。弧線形樓梯往往運用在較大的空間中,通過弧形的張力,表現出空間的宏大效果。
按材料分類
鋼筋混凝土樓梯
鋼筋混凝土樓梯是指將樓梯段﹑樓梯平臺等結構構件完整澆注在一起的樓梯樣式,一般采用現澆的方式。其優點是整體性好,剛度大,抗震性能好。螺旋梯、弧形梯和一些不規則的樓梯形式,由于其形狀復雜,多采用鋼筋混凝土現場澆注的方式。此類樓梯有較好的承載能力、耐火性能和抗腐蝕性,解決了建筑露天且人流量大的難題。現代混凝土的抗壓強度、可塑性等各項性能不斷優化,又具有價格低、施工方便、耐久性好等優點,成為當前運用最多的樓梯材料。
鋼樓梯
鋼結構樓梯是工業時代的產物,起初它經常出現在工廠廠房等相對粗糙的建筑環境中,直到高技派建筑風格的出現,設計師們重新審視鋼結構樓梯的裝飾作用。高技派建筑往往要求大量運用工業金屬材料,暴露建筑結構構件,而鋼樓梯恰恰是能夠表現其特征的一個重要元素。由于鋼結構樓梯具有用材少、重量輕、占地少、強度大、施工簡單等優點,再后來的民用建筑中經常被使用。鋼樓梯有良好的抗拉抗壓性能,為各種樓梯形態和結構形式提供可能。主要有斜梁支撐和單跨支撐兩種結構形式,其形體較小,對空間的分割引導作用超越了其本身的體積感。
木樓梯
木樓梯是指以木材為主體構造的樓梯,具有取材方便、造價較低、施工便利的特點,可以說木樓梯是使用時間最久的樓梯類型之一,在古代不論是國內還是國外使用木樓梯的例子都數不勝數。木制樓梯在很早之前就已經有了雛形,最早的木樓梯是在古代民居中出現的。中國少數民族傣族所居住的吊腳樓中所使用的樓梯就是木樓梯。木材的加工難度小,擁有自然的紋理。可以吸收陽光中部分波長的紫外線,反射紅外線。且導熱系數較小,具有良好的保溫性能。但在強度、抗腐蝕和耐磨性方面較弱。
玻璃樓梯
玻璃樓梯的主結構采用碳素結構的鋼板作為承載,而踏板主材則選用質地輕盈、通透的鋼化玻璃或夾膠玻璃。根據玻璃樓梯的用材可分為全玻璃樓梯和部分玻璃樓梯,全玻璃樓梯的承重部分均選用玻璃,只有少部分金屬錨固件,部分玻璃樓梯是鋼材、木材或其他材料與玻璃的混合結構。透明或半透明的玻璃會使得空間更通透,且玻璃質感堅硬,易于拋光與切割,而且可以上色,能夠根據需求制造各種彩色玻璃或者印花玻璃,具有極強的可塑性。
石樓梯
花崗石、大理石、鵝卵石、石板等石材具有堅固、耐用的特點,其中花崗巖以價格經濟、耐磨性好、施工破損率低等優勢領先于其他石材。石材質地的厚重感能營造建筑巍峨、肅穆的氣勢,但自重大、運輸困難、加工難度大、價格高昂等缺點限制了石樓梯的使用范圍。石樓梯還可以消減室內外的界面感,延續了景觀的自然感。石材在樓梯中的運用主要有兩種形式,一是用整塊石材切割堆砌而成,第二種是在磚砌或混凝土樓梯的表面用石材飾面,是現代石樓梯的主要存在形式。
按開敞程度分類
開敞式
開敞式樓梯與開敞式樓梯間概念不同,開敞式樓梯四周不設墻體,與周圍空間沒有明確的分界線,即彼此聯系緊密,開敞式樓梯間則是由墻體等外維護結構但不封閉的樓梯,在本研究中屬于半開敞式。開敞式樓梯的各部分一覽無余地展現在空間中,具有流動性、發散性,常用于室外臺階、門廳或中庭處,增強使用者對交通空間的視覺感知度。
半開敞式
本研究定義的半開敞式樓梯指至少受一個垂直面的限定,主要用于低層建筑中。敞開樓梯間由三個垂直面圍合而成,一面向其他空間展開,這種形式運用最廣泛。兩面圍合形式分為鄰接面的圍合與相對面的圍合,相對面的圍合可形成空間中的“管道”空間或“廊”空間,它強調的是行走路徑的特定方向,具有明確的指向性,當界面均為實體時會形成一種壓抑感,常用于紀念性建筑中。
封閉式
封閉式樓梯間通過水平方向及垂直方向的限定,使其成為由六個面圍合成的封閉空間,具有內向性和向心性,給使用者安全感、領域感,封閉樓梯間和防煙樓梯間均屬于封閉式。另一種圍合只是為了塑造樓梯獨立且完整的空間輪廓,利用透明或者半透明的材料圍合空間,使得相鄰空間在功能方面相互獨立,在視覺上又可保持相互貫通。
其他形式的樓梯
電梯
其一是電動扶梯,電動扶梯是一種以輸送帶方式輸送行人的運輸工具,主體部分是金屬制造的梯級,兩旁設有與梯級同步移動的扶手,供使用者扶握。大部分電動扶梯的運行軌跡為直線式,。螺旋式的電動扶梯除了可以節省空間外,還增加了一定的藝術效果。其二是垂直升降電梯,垂直升降電梯是以電動機為動力的垂直升降機,裝有箱狀吊艙,用于多層建筑的電梯形式,按用途分為:乘客電梯、觀光電梯、載貨電梯等。乘客電梯與載貨電梯形式相對簡單,多為封閉式的方形箱狀結構。觀光電梯的形式則相對活躍,井道和廂壁至少有同一側透明,乘客可觀看轎廂外景物的電梯。
坡道
連接有高差的地面或樓面的斜向交通道。常見的坡道有兩類:一類是連接有高差的地面而設置的,如出入口處為通過車輛常結合臺階而設的坡道;另一類是連接兩個樓層而設的行車坡道,常用在醫院、殘疾人機構、幼兒園類場所。此外,室外公共活動場所也有結合臺階設置坡道,以利殘疾人輪椅和嬰兒車通過。此外,在一些現代建筑空間中坡道與樓梯結合設計,將不同高度、不同功能的空間連接起來。坡道的使用可以解消樓梯強烈的形式感,使空間更加連貫。
代表作品
故宮
故宮又被稱作紫禁城,是中國古代宮殿建筑的精華。故宮中的臺階多使用漢白玉構建,漢白玉潔白光滑,質地細膩,容易雕鏤。故宮中臺階的主要作用分為四個方面。其一,臺階最主要的作用是連接庭院和房屋。其二,裝飾作用,臺階布滿了極具裝飾作用的云龍紋樣,同時也彰顯了天子的尊貴。其三,可將房屋抬高用于防潮,以及調節建筑的整體比例,使建筑更加立體。其四, 通常是身份和地位的象征。三大殿矗立在一個三層臺基上,這些臺基由大塊漢白玉砌成,石刻的欄桿柱頭紋飾多樣,等級分明,顯示皇家建筑的顯赫和氣派。根據我國古代風水學說和陰陽關系,單數為陽,而九則是陽數至極,所以建筑前的臺階均以9級為一組,也符合古代皇帝九五至尊的說法,彰顯天子的權威。
長城
長城是人類文明史上最偉大的建筑工程,它始建于2000多年前的春秋戰國時期,漢、明兩代也曾大規模修筑。長城位于中國北部,東起山海關區,西到嘉峪關,全長約6,700公里,通稱萬里長城。其工程之浩繁,氣勢之雄偉,堪稱世界奇跡。為了防御北方游牧民族的入侵,統治者用磚石砌筑西起甘肅省,東達遼東的長城。其城墻用條石、青磚依山而筑,地處險要,墻體高大堅固,敵臺密集,氣勢雄偉,是中國古代建筑的極致。為了提高士兵的奔走速度而又不至于消耗太多體力,臺階的形式由三步低和一步高或者兩步低兩步高組成,臺階的高低不一,并無固定比例。
蓬皮杜國家藝術中心
高技派作品倫佐·皮亞諾設計的“蓬皮杜國家藝術中心”中,建筑師將樓梯這個“元素”放置在建筑外側,并涂上鮮艷的顏色,成為整個建筑的標志,整座大廈看上去猶如一座被五顏六色的管道和鋼筋纏繞起來的龐大的化學工廠廠房。蓬皮杜國家藝術中心打破了文化建筑所應有的設計常規,將所有柱子、樓梯及以前從不為人所見的管道等一律請出室外,以便騰出空間,以供內部使用。突出強調現代科學技術同文化藝術的密切關系,它是一座新型的、現代化的知識、藝術與生活相結合的寶庫。
設計手法
施工工藝
保護層建設
樓梯的保護層是樓梯的重要構成,應避免與樓梯相關的保護層建設工作的問題。在溫度、收縮應力較大的現澆板區域內,鋼筋間距宜取為150-200mm,并應在板的未配筋表面布置溫度收縮鋼筋,板的上、下表面沿縱橫兩個方向的配筋率均不宜小于0.1%。防治措施:根據施工設計以及施工環境的需要,適當的增強混凝土層的強度和厚度,同時做好墊塊的放置工作,保證墊塊的質量滿足施工的需要,增強其自身的強度。隨著技術的發展墊塊的材料多種多樣,考慮到施工的成本需要,使用塑料墊塊,在滿足施工的同時還節省了成本。
接欄位置處理
樓梯與墻壁交接的部位以及轉角位置被稱為接搓位置,不同類型的樓梯的接搓位置也存在差異。若施工間竭時間未超過所采用水泥的初凝時間(根據試驗確定。無試驗資料時,不應超過2小時),繼續澆筑混凝土時,可將新混凝土均勻傾入,蓋滿先澆好的混凝土,然后用振搗工具穿過新混凝土達到已澆筑好的混凝土層內5~10cm,將新老混凝土一并搗實,形成整體。
其他質量問題處理
樓梯模板厚度存在偏差也是影響比較大的樓梯施工問題。澆筑混凝土,應保證鋼筋位置和保護層厚度正確;鋼筋密集時,應選用適當粒徑的石子,保證混凝土配合比準確和良好的易性。模板應充分濕潤并認真堵好縫隙,混凝土振搗嚴禁撞擊鋼筋;操作時,避免踩踏鋼筋,如有踩彎或脫扣等及時調直修正;保護層混凝土要振搗密實;正確掌握脫模時間,防止過早拆模,碰壞棱角。模板表面清理干凈,不得沾有砂漿等雜物,澆灌前模板應澆水充分濕潤,模板縫隙應用油氈紙等堵嚴。混凝土應分層均勻振搗密實,至排除氣泡止。
規范要求
疏散規范
欄桿扶手的高度不應小于1.10m,樓梯的凈寬度不應小于0. 90m;傾斜角度不應大于45°;梯段和平臺均應采用不燃材料制作。平臺的耐火極限不應低于1.00h,梯段的耐火極限不應低于0.25h;通向室外樓梯的門應采用乙級防火門,并應向外開啟;疏散用樓梯和疏散通道上的階梯不宜采用螺旋樓梯和扇形踏步;確需采用時,踏步上、下兩級所形成的平面角度不應大于 10°,且每級離扶手250mm 處的踏步深度不應小于220mm;建筑內的公共疏散樓梯,其兩梯段及扶手間的水平凈距不宜小于150mm。
無障礙設計
無障礙樓梯應符合下列規定:宜采用直線形樓梯;公共建筑樓梯的踏步寬度不應小于280mm,踏步高度不應大于 160mm;不應采用無踢面和直角形突緣的踏步;宜在兩側均做扶手;如采用欄桿式樓梯,在欄桿下方宜設置安全阻擋措施;踏面應平整防滑或在踏面前緣設防滑條;距踏步起點和終點 250mm~300mm宜設提示盲道;踏面和踢面的顏色宜有區分和對比;樓梯上行和下行的第一階宜在顏色或材質上與平臺有明顯區別。
臺階的無障礙設計應符合下列規定:公共建筑的室內外臺階踏步寬度不宜小于300mm,踏步高度不宜大于150mm,并不應小于100mm;踏步應防滑;三級及三級以上的臺階應在兩側設置扶手;臺階上行及下行的第一階宜在顏色或材質上與其他階有明顯區別。
設計風格
歐式風格空間的樓梯設計
歐式風格的樓梯設計基本符合人們對于傳統的樓梯的定義,主要包括開敞式的樓梯設計和傳統封閉式的樓梯設計兩類。歐式古典風格空間的樓梯設計中,欄桿扶手的設計細節往往重點體現出歐式古典風格的柱式元素和傳統的植物紋樣裝飾元素。鐵藝欄桿通常會配以歐式古典風格的紋樣,柔美的曲線線條使相對單一的樓梯空間顯得柔和與溫馨。 在扶手上的裝飾較為復雜,多為手工雕刻。歐式風格的設計元素較多,從裝飾圖案到顏色豐富華麗。
中式風格空間的樓梯設計
中式風格空間的樓梯設計一般采用比較傳統的造型。樓梯的踏步一般采用外觀比較穩重的木質材料,再配以具有典型中式韻味的木質的欄桿或欄板、扶手,營造一種亭臺樓閣的古韻之美。有些樓梯的踏步側面采用經典中式圖案的透雕工藝,凸顯樓梯的細節。欄桿是裝飾的重要部位,各種中國古建筑中的經典圖案被運用到其中。一些較大的空間中,樓梯通過采用折線式多跑的形式,給人一種中式特有的“曲徑通幽”之感。中式風格空間的樓梯色彩通常以深木色為主,也有 采用淺色的石材踏步與木質欄桿的組合,整體的色調看上去比較穩重、大方。
現代主義風格空間的樓梯設計
現代主義風格的樓梯沒有過多的裝飾,“形式追隨功能”“少就是多”的設計理念踐行其中。現代主義風格的樓梯注重功能性,除了發揮垂直交通的功用,樓梯空間的儲藏功能與造型巧妙地融合在一起,樓梯踏步下的半高空間可以被巧妙地設計為一個其他使用空間。鋼梁、木質踏步、玻璃欄板等組合較常用,造型一般為簡潔、硬朗的幾何形。其中樓梯的踏步可封閉也可透漏,體現不同的美感。而在顏色的選擇上,則多以淺色調為主,力求營造一種清新自然的氛圍。
后現代主義風格空間的樓梯設計
設計也必須注意到情感方面的問題,一件物品的意義,應該比它的簡單外形更其重要。一件產品的設計細節,即它的形狀、 顏色、標志與記號,都應該能夠在人與物之間建立起一種無須借助于口頭語言的交 流。后現代的設計已經不止關注外觀形式,相對于現代主義, 傾入了更多的情感要素。
設計安全
設計荷載
應按《建筑結構荷載規范》(GB 50009—2001)要求取值,比如中小學欄桿頂部水平荷載標準值應取 1.0 kN/m ,其構造柱、壓頂筋需嚴格按照規范,否則將有嚴重的安全隱患。再有室外樓梯與主體結構連系拉結不緊,采用懸臂板式休息平臺板(應用懸臂梁支承懸臂板)或旋轉式樓梯,都容易留下安全隱患。
配筋
樓梯比較曲折,其鋼筋成型角度與圖紙要求偏差往往較大,又容易被施工踩陷,這些都會影響鋼筋強度,從而降低樓梯的承載力,因此,樓梯配筋應采用塑料墊塊固定鋼筋標高和位置,綁扎之后應加強檢查,禁止踩踏,保證鋼筋工程的施工質量,盡量杜絕安全事故的發生。
應用領域及作用
觀念層面
建筑具有把客觀智慧和直覺表達結合的力量。建筑通過形式、空間各種組合升華人們日常生活的體驗。建筑具有精神上的深度、物質上的強度同時具有觸及思想、靈魂和眼晴的潛力。在無階級的氏族社會,人們幻想中反映的僅僅是對于自然力量的歪曲、恐懼和崇拜。為了表達這種對神的崇拜,人類設計了有很多臺階的祭壇,表明神圣和權威并使人產生畏懼和崇敬。例如像金字塔這類墓葬建筑的階梯多采用直線形式,并且臺階高度難以攀登。這些都是為了使人的心理上產生對神的敬畏以及崇拜。關于圣經里面對天堂的描述,去往天堂的路都會通過又長又高的臺階,以此來體現出人類對神的敬畏感,包括崇高、神圣、莊嚴和壯麗等大腦反應。而教堂就是人們心目中天國的樣子,是雅威存在的地方。而且樓梯的工整規律除了給人感覺對上帝的景仰之外,還隱含了教律和儀式。例如布達拉宮門口的長臺階就體現出人門為了能達到精神空間高度的神圣體驗。所以,早期的樓梯大多出現宗教建筑中,無論是東方還是西方,宗教建筑中的樓梯也是比較壯觀的,是具有象征意義的建筑符號。樓梯的高度和造型往往是由信仰的大小和堅定程度決定的。從思想觀念層面來講,樓梯是高不可攀的神權的象征,是人類精神活動的一種體現。
自然層面
樓梯隨著人的社會活動是人類改造自然,創造人文景觀的結果。臺階作為樓梯的一種簡化形式,在自然層面上的表現就是一種嵌入自然的人工。人類社會初期生產力不發達,人類主要依附于自然。這些臺階自然嵌入坡體,與大自然互為襯托,是人類建筑與大自然和諧結合的典范。建筑活動是人類改造自然滿足自身需要的活動,和景觀聯系在一起還具有了裝飾的功能。臺階作為與人類社會活動密切相關的建筑物及其構成元素,需要滿足人類越來越高層次的復雜要求。臺階作為建筑的一種元素實際上是建筑在自然界中的介入和自然界在建筑中的穿插,雙方互相滲透,使得臺階的功能及形式更加多樣化。臺階作為廣泛存在的嵌入自然的人工形式,是自然界的一種延續,傳遞出人類對自然屬性的感悟與理解。其美學與其建造的目的以及它所依附對象之間有著緊密的聯系,樓梯的功能、公共空間、周圍環境都是對樓梯起決定作用的因素。
城市層面
城市空間是組織城市社會經濟生活的重要載體,城市空間的外在表現形式即為城市形態。樓梯由于自身空間特性被賦予了城市公共空間的連接職能,起到了塑造城市形態、提供城市公共活動場所的作用,成為城市公共空間系統的一部分。城市空間的連接是不同事物之間的一種有機交接關系,在宏觀上需要考慮連接體與環境結構之間的關系,保持城市肌理的延續,注重自身結構的完整;在微觀上強調城市空間環境的和諧有序、適度宜人。通過形成的結構布局,在城區之間形成過渡,使其內在秩序有機結合,實現城市結構上的連接。從而發揮樓梯自身特色,與原有城市功能實現互補,充實城市空間的功能。
樓梯以臺階形式連接城市空間,成為城市空間的有機構成元素。它們在城市公共化的建筑空間中豐富了自身的內涵,產生物質層面和精神層面的雙重意義。而城市空間也由于這種手法而得到整合,其秩序感和連續性得到強化。樓梯在連接不同城市空間時,比較注重對人的視覺引導,控制著各種城市元素形成整體景觀,進一步強化了城市形態形成。城市廣場提供了一個寬廣的視野,需要大尺度城市元素與其融合,同時又要考慮到近距離人的體驗與感受。城市空間里的樓梯的形體特點在于遠距離欣賞時,其輪廓感是無限大的,體現了與自然的和諧關系;而近距離使用時,又使龐大的建筑體量有近人的尺度。城市空間內的階梯對城市組成要素進行連接和融合,以它特有的中介性、過渡性的空間特質使得城市各組成要素之間不再孤立存在。城市階梯是這些城市空間組成要素的連接體,它們一起構成流動、連續的城市空間。
建筑層面
建筑具有物質和精神的雙重屬性。就物質屬性而言,它不能脫離一定社會物質技術的發展水平;就精神屬性而言,它不能超越一定社會的政治制度、哲學文化觀念和審美情趣等要素的制約。建筑的秩序在這些要素中得以集中體現,并以建筑語言形式表達出來。在建筑語言形成過程中,把樓梯從建筑表皮中獨立出來,在不影響功能的前提下,將樓梯圖像化、符號化,賦予樓梯新的內涵,實現建筑表皮的豐富性與秩序感。樓梯作為建筑表皮的一個符號超越了樓梯原本的豎向交通功能,因為其同時具有歷時性和同時性,使得它被賦予特別的意義,這是建筑語言生成的一種方式。于是樓梯承載著建筑要表達的豐富性與秩序的精神內涵,成為人們和建筑之間對話的媒介,這些正是樓梯被賦予的深層意義所在。隨著新材料的出現、結構技術的進步以及人們對空間形態不同的追求和渴望,促使建筑形態向多向度發展。樓梯作為建筑語言形成的一部分,樓梯在建筑層面所扮演的角色有助于我們進行建筑創作時對樓梯的形態進行操作,適應建筑創作中的空間構成的多元化發展。
室內層面
建筑的內部空間設計,已從傳統的靜態空間,逐漸發展到現代建筑的動態空間,所以建筑空間表現出較之以前更多的自由、變化和豐富。樓梯作為建筑的基本構成元素,組織和塑造了豐富的空間形式,既能適應多功能的需求,也能滿足人類審美的需要。樓梯對建筑空間形態的作用不再只局限于視覺效果和氣氛的營造,在不斷進步的科學技術的影響和啟發下,創造出新的空間秩序。建筑空間的構成在某種程度上依賴于感性的構思,在實現的過程中依賴理性的技術。建立在理性的技術基礎上注入了感性的建筑思維的樓梯造型設計,在當代建筑設計中起著不可忽視的作用,它一方面體現出現代空間造型對技術的認同;另一方面樓梯作為空間造型的主角,所蘊涵的生命力和表現力將被重新認識。
樓梯作為垂直交通核心,是建筑中活動發生比較頻繁的場所,它的設計處理對于人與人及人與建筑的交流有著很大的影響。某些建筑空間中人的活動形式相對固定單一,通過人性化的樓梯設計,連接室內垂直空間和創造過渡的灰空間,能夠在人與建筑之間建立橋梁,使人的行為活動隨之擴展。室內設計中的樓梯不僅要考慮它的功能和形式,還要注重它的趣味性,趣味性的增強可以吸引人們的注意,使樓梯設計在整個室內設計中起到“畫龍點睛”的作用。樓梯除了是垂直交通的連接體轉換器外,它還可以是空間交通秩序的主導、空間造型的主體及空間功能的延伸體多重角色。樓梯已經不是簡單的建筑功能的表現,而是有獨立思想的、有生命力的建筑元素。并且通過它自身的形式傳遞歷史文脈、地域性及人文精神內涵,成為信息傳達的載體。
參考資料 >
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建筑結構丨樓梯的前世今生.網易訂閱.2023-08-26
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樓梯欄桿有哪些設計規范?.土木工程網.2023-09-04
樓梯的安全性設計.土木工程網.2023-09-04
樓梯的構造組成.CBI建筑網.2023-09-04
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中國長城.中國的世界遺產.2023-08-29