實木家具角部補強結構形式分析與改良

王晶 徐偉 王文豪

摘 要：實木家具的破壞往往發(fā)生在零部件與零部件的連接節(jié)點，原因在于缺少實木家具角部補強結構或是角部補強結構損壞。本文旨在對實木家具角部連接補強結構形式進行分析歸納，從而提出一種加工更方便、結構更穩(wěn)固的實木家具角部補強結構，提高實木家具的連接強度。

關鍵詞：實木家具;角部補強結構;榫卯連接;家具拆裝

實木家具由于其獨特的材料、溫潤的美感、厚重的歷史底蘊等特征在當前的市場環(huán)境下仍具有較強的競爭優(yōu)勢。實木家具所面臨的最大的問題就是木材的各向異性與濕脹干縮。并且實木的加工工藝會造成實木的開裂變形，如實木拼板工藝。經(jīng)過長久使用，拼接處可能發(fā)生翹曲變形。不同環(huán)境的影響也會造成裂縫等質(zhì)量缺陷，實木家具的結構穩(wěn)定性受到破壞。因此，只有不斷調(diào)整實木家具的加固件結構形式，不斷完善實木家具的補強結構，才能使實木家具的使用壽命得到延長，從而進一步提高實木家具的競爭力。

1 研究背景

家具的結構設計，工藝設計從來都是家具制作過程的核心，大量的家具企業(yè)制作過程僅依靠從業(yè)經(jīng)驗以及傳統(tǒng)結構。很多結構過于簡單或者過于復雜，已經(jīng)不適應現(xiàn)代家具的發(fā)展。因此，我們需要從結構入手，解決目前存在的實際問題。[1]由于一件實木家具的破壞通常發(fā)生在零部件與零部件的連接處，增加補強結構是實木家具設計過程中重要的一環(huán)。補強結構是對目前存在不足的承重結構進行增強的措施。補強結構在彌補連接部位強度不足、提高結構的穩(wěn)定性方面具有顯著作用。[2]角部加固件作為補強結構的重要組成，在實木家具結構中的作用十分重要。

和傳統(tǒng)的以件加工的作坊式手工生產(chǎn)不同，現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)模式是大批量生產(chǎn)，即品種少。[1]隨著家具生產(chǎn)自動化、標準化發(fā)展，家具多使用五金連接件加固實木家具角部。常見的角部五金連接件有螺栓接合、螺釘接合以及偏心連接件接合。使用五金連接件加固實木家具角部的好處在于生產(chǎn)效率高、價格相對低廉，但是同時五金連接件加固實木家具角部也存在一些不可避免的缺陷。例如，通過螺釘將塞角固定，使用時間長后，螺釘會出現(xiàn)松動或者脫落的現(xiàn)象，導致實木家具的穩(wěn)定性降低;金屬表面還有可能生銹，從而污染家具表面，影響家具的美觀性。相比之下，榫卯連接可以有效避免這些問題。榫卯結構嚴格遵循了傳統(tǒng)整體框架式結構所要求的科學合理的實用意義，協(xié)調(diào)木工器物之間結合所產(chǎn)生的復雜力學作用，通過力的傳遞和構件間的相互約束使其變成渾然天成、經(jīng)久耐用。[3]若將硬木家具的榫接合方式直接應用于低質(zhì)人工林木必將帶來松動、變形甚至是斷裂等質(zhì)量缺陷。[4]

如今，國內(nèi)外對實木家具角部加固件的研究主要集中在五金連接件或榫卯結構研究，對五金連接件和榫卯結合的研究較少。

本文旨在分析已提出的加固件結構形式，從而提出一種更為安全穩(wěn)固的實木家具角部補強結構，提高實木家具的連接強度，延長實木家具的使用壽命。

2 實木桌類家具的補強結構分析

2.1 實木桌面板件防變形的補強結構分析

由于生產(chǎn)工藝和不同環(huán)境下的濕度、溫度不同，實木桌面板易發(fā)生變形，所以必須采取相應措施防止實木桌面板變形翹曲。在結構上，通常采用穿帶結構形式作為補強結構。常見的穿帶結構形式有燕尾榫結構、表面固定穿帶和嵌入方條穿帶。

燕尾榫結構是通過燕尾型榫頭有效抵抗外力或內(nèi)里而發(fā)生的變形。而直接在木板上固定木條或者嵌入方形木條，都不能很好起到對抗拼板內(nèi)應力的效果，隨著使用時長，面板還是會翹曲變形甚至與用來固定的木條慢慢分離。[5]

2.2 實木桌腿與望板結構補強結構分析

桌子在使用過程中常受到人和物對桌子施加的向下的壓力和水平方向的推力。因此，桌子最易破壞的位置在于桌腿與望板的連接部位。通過在該部位增加補強結構可有效抵抗這些力的破壞。常用結構：金屬連接塞角、木塞角和L形角碼。

其中，金屬連接塞角的補強效果最明顯，抵抗外力破壞的能力最強。但是金屬材料經(jīng)過長時間的使用會腐蝕生銹，導致結構穩(wěn)定性下降，污損家具表面。

3 實木家具角部連接補強結構改良

通過以上分析，筆者提供一種新型實木家具角部補強結構，可以有效改善現(xiàn)有的家具連接方式存在的問題?，F(xiàn)在常規(guī)使用率較高的榫卯都是經(jīng)過工藝簡化的，同時使用工業(yè)膠和釘槍加以輔助。這樣雖然方便、簡單、快速，但嚴重影響了榫卯的使用壽命，并且制作工藝也相對簡陋，經(jīng)不起推敲。[6]本新型實木家具角部補強結構的特點在于將榫接合與五金件接合兩種形式結合。榫卯結構采用傳統(tǒng)的整體框架式結構，該結構可以很好地解決各部件之間因為結合而產(chǎn)生的相互作用力，其銜接強度大、使用壽命長，它被認為是木頭之間最穩(wěn)定的結合方式。[6]同時，榫卯結構不受潮濕、干燥的影響，能夠抵御外界多變的氣候。[7，8，9，10]

3.1 新型實木家具角部補強結構技術方案

本實木家具角部補強結構以桌類家具為例。這種家具連接構件，包括榫身和兩個榫頭。所述榫身的底部由水平設置的第一構件構成，所述第一構件一端相鄰的兩側均水平固定連接有榫頭，所述第一構件的頂部固定安裝有L形第二構件且第二構件在L形的兩側均貫穿設置有圓孔。

兩個所述榫頭在水平方向上呈垂直設置且第一構件呈立方體設置。所述第二構件的L形外部直角設置在兩個榫頭連接處的正上方。榫身安裝在兩個家具望板的直角連接處，第二構件的兩側與兩個家具望板的內(nèi)側平行抵接，并且兩個家具望板連接處的底部安裝有縱向設置的支撐腿。兩個所述望板的內(nèi)側靠近連接處的端部均向內(nèi)凹陷設置有榫眼。第一構件通過一端兩側的榫頭插接榫眼，榫頭的尺寸與榫眼的內(nèi)部尺寸相匹配且圓孔的內(nèi)部安裝有螺釘，螺釘?shù)囊欢素灤﹫A孔連接望板的內(nèi)側。

3.2 新型實木家具角部補強結構有益效果

通過在第一構件的一端兩側連接榫身且在第一構件的上部連接第二構件，在第二構件的兩側設置圓孔，使得家具望板在安裝時可以在連接處使用榫卯與螺釘相結合的方式，使桌類家具的桌面與望板連接更加緊固穩(wěn)定。即使經(jīng)過一段時間的使用后，螺釘有松動現(xiàn)象，榫卯連接仍起到緊固作用。相較于單一的榫卯接合、單一的五金件接合與塞角接合，該連接構件大大提高了連接強度，有效降低了檢修維護頻率。在實際應用中，本新型角部補強結構還可應用于床類家具、茶幾類、椅凳類、柜類等實木家具上。

4 結語

事實表明，實木家具以其特殊的材料、獨特的質(zhì)感、深厚的歷史底蘊在當前的家具市場仍占主導地位。如今，家具生產(chǎn)已經(jīng)趨向現(xiàn)代化、標準化、自動化，為了適應家具市場的發(fā)展，家具結構設計應該從節(jié)省用料、工藝便利著手。在實木家具角部連接件與補強結構的改良和設計中也應該滿足結構簡單、生產(chǎn)快速、安裝方便的要求。

參考文獻：

[1] 王燕帥.實木家具開裂變形原因分析以及解決辦法[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2014（02）：236-237.

[2] 陳于書，許文萌.楊木桌腿新型補強結構力學性能分析[J].木材工業(yè)，2017，31（03）：44-48.

[3] 蘇劍萍，呂九芳.傳統(tǒng)榫卯結構的現(xiàn)代化傳承[J].家具，2017，38（02）：50-52+86.

[4] 常小龍，陳于書.懸伸腿桌類家具結構研究[J].家具，2017，38（01）：38-41.

[5] 劉濤，陳于書.實木桌面板防變形的結構措施研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2017（02）：70-71.

[6] 王潔.榫卯結構的創(chuàng)新性研究[J].南京藝術學院學報（美術與設計），2018（05）：165-168.

[7] 劉雪梅，鄧背階，閆丹婷.我國床的分類探討[J].家具與室內(nèi)裝飾，2006（10）：26-28.

[8] 王碩，吳智慧.基于拆裝式結構的實木家具契合榫接合方式分析[J].林產(chǎn)工業(yè)，2016，43（04）：28-31+39.

[9] 朱云，申黎明.面向用戶裝配的實木家具榫卯結構設計[J].林業(yè)工程學報，2018，3（03）：142-148.

[10] 王安正，關惠元.基于傳統(tǒng)榫卯結構的家具可拆卸性設計研究[J].家具，2017，38（06）：49-53.

作者簡介：王晶（1997—），女，本科生，研究方向：家具設計。

通訊作者：徐偉（1975—），男，教授，研究方向：家具與木制品工程。