诠释公共场所餐椅桌的破坏机理与防治

摘要本文旨在通过用实地调查得到的统计数据，结合概率与数理进行分析，得出正常使用极限状态下餐椅桌的破坏形式，然后通过力学分析，找出其破坏的原因。最后，针对破坏机理，在理论层面上提出解决问题的防治措施，以期为该种产品的实际工业生产提供指导和借鉴，提高产品质量，减少重复生产带来的碳排放。

餐椅桌是人类日常生活和社会活动中频繁使用的具有坐卧、凭倚、餐食等功能的器具，广泛应用于各级学校的食堂，快餐厅等公共场所，其款式多以桌面与座椅相连接的方式为主。这些公共场所具有人流量大、人员聚集与离开的时间相对集中、公共用具使用频率高的特点。因此，在高频率使用的情况下，如何保证餐椅桌能正常使用是个很实用的问题。

本文旨在通过用实地调查得到的数据，结合概率与数理进行分析，得出正常使用极限状态下餐椅桌的破坏形式，然后通过力学分析，找出破坏的原因。最后，针对破坏机理，在理论层面上提出解决问题的防治措施。

1四位中空餐椅桌的破坏形式

以西南交通大学犀浦校区食堂内的餐椅桌作为调查对象，该处餐椅桌系于2004年购置，共有椅餐桌1408个，上有座椅5632个，至今已使用了6年左右。经过调查统计，该处餐椅桌的毁坏主要是餐椅桌上连接的座椅的破坏，而餐椅桌的桌面则破坏则很少见，整理相关数据得到如下表格：

表1西南交通大学餐椅桌毁坏情况

47.20%分析上表中的数据，得到结论：餐椅桌的破坏问题集中在座椅，而且，座椅破坏的概率大小与餐椅桌的摆放方式有关，相对于一般的座椅，单独成排的餐椅桌的座椅被破坏的概率更大。

实地观察在实际使用时两种座椅的使用情况发现，相对于两桌子首尾相连而成排的餐椅桌，使用者在坐单桌成排的餐椅桌的座椅时，倾向于从距一面还有一段距离时就放松双腿，同时，由于单桌成排的餐椅桌相对于两两并列成排的餐椅桌更容易移动，造成单桌成排的餐椅桌上的座椅有更大的概率承受偏心荷载。对于单桌成排的餐椅桌上的椅子，经过观察发现：破坏的椅子都是在椅面外侧的角所在的对角线上的两个螺栓周围发生塑料破坏。

2原因分析

2.1餐椅桌的材料自身的原因

（1）塑料座椅的老化。餐椅桌的座椅材料使用的是塑料。用塑料做为主要材料有一些优势，首先，塑料的抗腐蚀能力强，不与酸、碱反应，故而可以保证在试用期间塑料座椅不会像金属那样被使用环境中的酸碱腐蚀。其次，塑料材料作为合成的高分子化合物，具有质量轻，成本低的特点，尤其是塑料耐水性能优异，不会像铁制品那样容易受到空气中水和氧气的锈蚀。但是塑料作为一种合成的高分子化合物，具有高分子材料易老化的通病，塑料在受内外因素的综合作用后，强度、塑性、韧性等都将随着时间的推移发生不可逆的降低。因此，餐椅桌的椅子用塑料做成，不可避免的会在经过若干年的使用之后因为性能降低而在使用过程中破坏。

（2）塑料座椅的疲劳破坏。餐椅桌的塑料座椅是一种被频繁使用的部件，同时塑料是一种弹塑性材料，在高频率的使用荷载作用下，在前期因使用而造成的形变还未完全恢复的情况下就不可避免的继续承担新的荷载，在反复荷载作用下，材料不可避免的要发生疲劳破坏。在疲劳破坏时，在远低于材料强度极限的交变应力作用下，材料也将发生破坏。因此，餐椅桌的椅子产生疲劳时，尽管使用者带来的荷载不够大，仍能造成椅子的破坏。

2.2餐桌椅结构设计的不合理

对西南交通大学食堂内的餐椅桌的椅子破坏调查发现，椅子破坏的位置均为应力集中的地方，即固定座椅的四个螺栓处中的两处。对于由脆性材料制成的构件，应力集中现象将一直保持到最大局部应力到达强度极限之前。因此，在设计脆性材料构件时，应考虑应力集中的影响。餐椅桌座椅使用的塑料要么本身就是脆性材料，要么在经过一定的使用时间后脆性明显增强，因此再设计座椅时，理应对容易出现应力集中的地方注意保护。但是，调查结果表明，餐椅桌座椅的设计者仍有必要对应力集中的地方采取保护措施，防止发生应力集中破坏。

2.3使用不当造成椅子的破坏

（1）冲击荷载破坏。观察发现，在使用过程中，对餐椅桌的座椅起破坏作用的不是使用者的质量导致的静荷载，而是使用者在就座时对座椅的冲击荷载。计算表明，即使在是一般的冲击荷载作用下，座椅所受的应力也达到了同样大小的静荷载的5到7倍。因此，餐椅桌座椅的使用者的使用习惯对椅子的破坏与否有着重要的影响。而且，在观察中发现，单桌成排的餐椅桌的座椅在实际使用过程中更容易收到冲击荷载，因为在单个桌子成排的餐椅桌周围的空间十分充足，使用者在单个桌子成排的餐椅桌的座椅上就坐时，倾向于从距一面还有一段距离时就放松双腿，这样就给座椅带来了冲击荷载的作用。

（2）偏心荷载破坏。由于单桌成排的餐椅桌相对于两两并列成排的餐椅桌更容易移动，使用者在就座时，往往没有坐到座椅底面的形心点附近，造成单桌成排的餐椅桌上的座椅有更大的概率承受更多的偏心荷载。其结果是椅面外侧的角所在的对角线上的两个螺栓周围发生塑料破坏，其中一个是受拉破坏，一个是受压破坏。

2.4餐椅桌的后期维护保养不足

在调查餐椅桌座椅的情况时发现，座椅破坏处的螺栓大都发生了不同程度的锈蚀，这与食堂内潮湿的空气有关，也与餐桌椅的清洁人员不注意保持椅面周围的干燥有关。观察发现，工作人员习惯性的用湿布擦拭椅面的同时造成了一部分水吸附在螺栓上，加速了螺栓的锈蚀。

3防治措施

（1）提高材料的强度和塑性。生产厂家可以考虑采用强度更高，塑性更强的塑料作为餐椅桌座椅的材料。尽管这会增加生产成本，但从长远角度和可持续发展的角度来看，利大于弊。

（2）优化餐椅桌的结构设计。在餐椅桌座椅的受力集中部分考虑增大椅面与螺栓的接触面积，增大二者接合处的塑料厚度。同时，注意椅面下侧塑料厚度的变化，使从应力集中处到应力集中处周围缓慢的减小厚度，这样既能减少应力集中地破坏，又能节省材料，降低生产成本。

（3）优化使用者使用椅子的方式。采取适当的宣传措施，建议餐椅桌的使用者就坐时尽量轻坐轻放，减小冲击荷载对座椅的破坏。

（4）优化餐椅桌的摆放方式。尽量将两个或多个餐椅桌首尾相连排成一排，减少餐椅桌的移动距离，从而一定程度上提高餐椅桌抵抗偏心荷载的能力。

（5）注意餐椅桌使用中的维护保养。尽量保持餐椅桌周围环境的干燥和通风，对餐椅桌进行清洁时尽量不将清洗液体撒到金属部件周围，减轻环境因素对餐椅桌上的金属部件如椅面下方连接处螺栓的锈蚀。