鋼木結合榫卯連接柜設計研究

李文

摘要：本文設計了一種鋼與實木結合的榫卯連接柜，包括鋼制置物架。其特征為：在鋼制置物架外側罩有實木柜體，將鋼制置物架罩在內(nèi)部，所述實木柜體與鋼制置物架通過榫卯結構連接在一起。這種柜子，抗震能力強、美觀，非常適于文物及重要物品的收納。

關鍵詞：鋼木結合;榫卯結構;實木柜體;鋼制內(nèi)框架及置物架

Abstract： This paper discloses a steel-solid wood mortise and tenon cabinet， with a steel shelf housed inside; it is featured by that the steel shelf is housed by the solid wood cabinet， and the solid wood cabinet body and the steel shelf are connected together through a mortise and tenon joint structure. This cabinet has strong vibration resistance and beautiful appearance， and is very suitable for the storage of cultural relics and important items.

Key words： Steel-wood structure; Mortise and tenon structure; Solid wood cabinet body; Steel shelf

一提到“榫卯”結構，大家馬山就會聯(lián)想到中國傳統(tǒng)家具的工藝：榫卯結構。本文采用這種工藝形式，將其應用到鋼與實木的結合設計上[1-7]。傳統(tǒng)家具的榫卯結構是實木與實木的結合，本文榫卯結構采用鋼與實木結合的榫卯連接工藝。鋼木家具已經(jīng)有了20多年的歷史，其采用鋼腿加人造板;或在人造板桌面中，上、下兩層之中覆有鋼襯;或在人造板桌面下覆有鋼梁[8-11]。本文設計的鋼與實木結合的柜子，是采用我國傳統(tǒng)榫卯結構工藝，實現(xiàn)鋼與實木的榫卯結合，達到鋼與實木之間不采用膠黏劑，也不采用螺絲等緊固件進行連接，而是采用榫卯連接形式。通過設計一種鋼木結合卯榫結構連接柜，旨在為鋼木家具的發(fā)展提供新思路。

1.研發(fā)背景分析

在故宮等博物館，保存著貴重的文物、工藝品，對擺放文物和工藝品的架子或柜子有明確的抗震要求，避免地震時架子或柜子因振動損壞或被倒塌的建筑砸壞，因此現(xiàn)在一般都是由鋼等金屬制成[12-18]。然而，無論是文物還是工藝品，除了價值高昂以外，通常還具有藝術和文化屬性，因此保存單位希望保存這種文物和工藝品的柜子有藝術性，或遵循中華傳統(tǒng)文化，而金屬的硬、冷的特點，難以滿足妥善保管的要求。有關專家提出采用中國傳統(tǒng)實木家具，以賦予其中華文明的內(nèi)涵，然而，實木家具難以滿足抗震要求[19-23]。有鑒于此，特開展鋼木結合卯榫結構連接柜的設計研究。

2.設計研發(fā)內(nèi)容

本設計目的在于開發(fā)一種鋼與實木結合的榫卯連接柜，以結合鋼與實木家具的優(yōu)點，解決博物館等單位的實際需求[24-27]。本設計的鋼與實木結合的榫卯連接柜，包括鋼制置物架，在鋼制置物架外側罩有實木柜體，將鋼制置物架罩在內(nèi)部，所述實木柜體與鋼制置物架通過榫卯結構連接在一起。

對于所述榫卯結構，包括實木柜體上的燕尾形卯眼，以及鋼制置物架上的燕尾榫，所述燕尾榫卡入實木柜體的卯眼內(nèi)。為了便于安裝，所述實木柜體上的燕尾形卯眼采用水平截面為燕尾狀的豎向長槽，長槽下端寬度不小于燕尾榫最大寬度，以形成插入口[29-32]。

所述燕尾榫為焊接在所述鋼制置物架側面上的鋼制燕尾塊;卯眼可以設置在實木柜體兩側山板上，優(yōu)選設置在實木柜體四角的立柱上;鋼制置物架通過滑軌安裝有推拉式置物擱板;卯眼下端水平寬度不小于所述燕尾榫最大寬度。

本設計的這種鋼與實木結合的榫卯連接柜，外觀為實木柜體，以滿足外觀要求，特別是采用傳統(tǒng)榫卯結構和工藝的實木柜體，融入了傳統(tǒng)文化元素，還可以雕花、鏤空。內(nèi)部鋼制置物架，以滿足文物保存的抗震要求。實木柜體與鋼制置物架通過榫卯結構連接，使兩者連接為一個整體，同時進一步提高了實木柜體本身的連接強度，又可以避免實木柜體的變形，并使整體抗震性能加強。

3.設計案例詳解

如圖1—4所示，是本設計的鋼與實木結合的榫卯連接柜示意圖，內(nèi)部為鋼制置物架，用于放置文物和實現(xiàn)抗壓、抗震。在鋼制置物架外側罩有實木柜體，將鋼制置物架罩在內(nèi)部，為了提高抗壓、抗震性能，鋼制置物架和實木柜體均通過自己的腿部直接放置在地面上，即實木柜體沒有底板，鋼制置物架底部不是被實木柜體托住，這對于提高整個組合連接柜的抗壓和抗震性能很重要。

實木柜體由四角的立柱10、前面通過四付合頁12安裝的兩扇雙開式柜門（可平開180度）13，在兩側面通過豎棖14和與其呈“十”字形的橫棖以及上方和下方的橫棖與前后立柱10通過榫卯結構形成框架結構，中間有側山板11通過四邊插在框架結構的插槽內(nèi)，形成實木柜體兩側部。如圖4所示，在后面有背板插在實木框架構成的插槽內(nèi)，形成實木柜體后身，頂部有頂板。如圖4和圖5所示，在兩側的側山板上加工有卯眼，卯眼水平截面形狀如圖4所示為燕尾形，如圖5所示卯眼下端水平方向的寬度略大于燕尾榫最大寬度，以便于鋼制置物架上的燕尾榫27從該端插入卯眼內(nèi)，且越插越緊。

如圖3所示，鋼制置物架由不銹鋼材質的豎向方管21和水平方管20焊接成一個立方體框架，中部有固定式的水平擱板22，以及通過滑軌26安裝的推拉擱板23，推拉擱板23用于放置大件文物、沉重文物等，擱板23采用雙層擱板，可以拉出且可以把首層擱板取出，便于取放文物的操作，下部由四個角部的豎向方管21構成立于地面的腿部。在鋼制置物架兩側面的豎向方管21上，每側焊接有四個燕尾椎27。

推拉擱板23前部有前檔板24和摳手25，前檔板24避免在推拉過程中上面的文物掉下，摳手25便于手摳操作。

如圖4所示，鋼制置物架的燕尾榫27是嵌入實木柜體兩側的側山板11內(nèi)的燕尾結構的卯眼內(nèi)，將實木柜兩側部嵌卡在鋼制置物架兩側，利用強度好、不易變形的鋼制置物架將實木柜體兩側的側山板向內(nèi)拉住，進而實現(xiàn)將實木柜與鋼制置物架裝配連接在一起。

采用圖5卯眼結構的有益效果是：（1）便于安裝，將通過榫卯結構組裝好的實木柜兩側的側山板11上的四個卯眼如圖7所示，以卯眼下端最大寬度位置對正燕尾榫27插入，同時將實木柜前后面頂部和底部水平橫棖、后方的背板通過榫卯結構和插槽裝配在一起，然后向下壓該側山至圖8所示位置，直至實木柜側部的下部到達地面，將實木柜左右兩側的側山均安裝到鋼制置物架兩側后，安裝實木柜頂部和前臉的柜門。這樣不僅將實木柜體與鋼制置物架裝配在一起，而且是實木柜罩住鋼制置物架。（2）實木柜與鋼制置物架分別通過自己的腿部立在地面上，既不是實木柜體的重量壓在鋼制置物架上，也不是鋼制置物架的重量壓在實木柜體上，兩者不能在水平方向上相對移動，而又可以上下有一定的相對移動能力，這對于抵抗地震時抗壓破壞以及地面開裂、搖擺、波浪式變形產(chǎn)生的破壞非常有利（鋼木結合卯榫結構連接柜效果圖見圖6）。

4.設計思路解析

4.1材料與配置

采用實木制作外柜體，內(nèi)框架龍骨采用優(yōu)質25 mm×25 mm不銹鋼方管，龍骨壁厚1.5 mm，不銹鋼擱板厚度1.0 mm。

實木柜體，根據(jù)保存具體文物的需求，柜子設有通體對開門、上下對開門、單面開或雙面開門;外觀明清風格，青龍雕花工藝處理;黃銅五金配件;配不銹鋼整塊式擱板，擱板可調(diào)節(jié)層高，擱板折彎厚度25 mm，底部配加強筋。采用專用鉸鏈，門的開度可達到 180°。

4.2結構

實木部分與不銹鋼部分連接采用榫連接，不使用螺釘、螺栓和黏合劑等其他方式。所有金屬架采用滿焊結構。在鋼木部分的連接方式上，運用了現(xiàn)代技術和傳統(tǒng)榫卯工藝。這項先進工藝使鋼和木兩種不同材料制成的部件在不采用膠水、螺釘和螺栓的情況下實現(xiàn)了有效連接，柜架外形美觀、環(huán)保性能極佳，裝配便捷。

4.3實木工藝與飾面工藝

采用實木制作，對木材蒸煮殺菌等定型處理后，再干燥至8%—12%的含水率出爐，加工制作流程為原材購進→開料→烘干→下料→拼接→畫線→開榫→開槽→組裝→打蠟（或油漆），全部柜身采用榫卯工藝結構。表面正面采用環(huán)保油漆涂飾，經(jīng)檢砂→頭度底漆（干燥）→較粗砂紙打磨→二道底漆（干燥）→中粗砂紙打磨→三道底漆（干燥）→細砂紙打磨→面漆（干燥）→細砂打磨→面漆（干燥）等10多道工序，確保產(chǎn)品品質;背面采用打蠟工藝處理，即在實木制品上經(jīng)木工、組裝、刮磨、反復打磨之后的一套手工工藝，不僅很好的展現(xiàn)了木材優(yōu)美的自然紋理，還能在木材表面形成一層保護膜，防止外界環(huán)境對木材腐蝕，而由于撫摸、擦拭和空氣作用等原因，時間越久越靚麗。

表面涂飾采用燙蠟工藝。燙蠟須使用蜂蠟，并經(jīng)過水磨白茬、磨活、燙蠟、擦蠟打光這4道工序。

4.4防震說明

內(nèi)置25 mm×25 mm不銹鋼龍骨，以此增強柜體的抗震性和耐壓性，在地震及其他極端情況下可有效地保護檔案（文物），使毀傷程度降至最低。

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