糙木家具中的榫接合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

張海雁，劉文金，陳新義，周 熙

（中南林業(yè)科技大學(xué) 家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

糙木家具中的榫接合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

張海雁，劉文金，陳新義，周 熙

（中南林業(yè)科技大學(xué) 家具與藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410004）

糙木家具活潑婉轉(zhuǎn)的形態(tài)特點(diǎn)以及多樣的結(jié)構(gòu)形式，決定了糙木家具的榫卯接合形式是非傳統(tǒng)的精密接合。本文指出了糙木家具榫卯配合的三種形式，歸納了糙木家具方形截面構(gòu)件與圓形截面構(gòu)件榫接合的四種基本形式以及兩種圓形構(gòu)件間的榫接合形式，用以指導(dǎo)糙木家具榫結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為相關(guān)廠家制作糙木產(chǎn)品提供技術(shù)支撐。

糙木家具；榫卯接合；方形截面；圓形截面；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

糙木家具主要利用樹(shù)根、樹(shù)瘤、有缺陷的樹(shù)干、枝椏材、森林剩余物和木材加工廢棄物等為原材[1]，引入人體工程學(xué)及相關(guān)力學(xué)原理而制作的一種保留自由粗狂、質(zhì)樸清新等特點(diǎn)的家具。其構(gòu)件的接合形式以榫卯接合為主，輔以膠、釘?shù)冉雍戏绞健?/p>

糙木家具素材類(lèi)型豐富，形態(tài)奇特，整體造型獨(dú)具一格，但構(gòu)件間并不能形成精密的榫卯接合。方形和圓形的截面形式是糙木家具榫卯接合的主要形式。為了滿足相關(guān)的強(qiáng)度要求以及考慮到構(gòu)件的特點(diǎn)，選擇合適的截面形式便具有重要意義。

家具的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不僅影響其使用壽命，同時(shí)也是家具整體藝術(shù)魅力的內(nèi)在表現(xiàn)[2-4]。文章針對(duì)糙木家具榫接合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，為制造出高附加值的糙木家具產(chǎn)品提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 方形截面構(gòu)件的榫接合

傳統(tǒng)家具結(jié)構(gòu)以榫卯接合而著稱(chēng)[5]。方形截面構(gòu)件的使用是傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的主要形式，且對(duì)榫頭的大小存在相應(yīng)的技術(shù)要求。

榫頭與榫眼的配合關(guān)系也是反映接合強(qiáng)度的重要參數(shù)之一。過(guò)大的間隙緊靠膠液的固化產(chǎn)生膠合力固定；太大的過(guò)盈量會(huì)使構(gòu)件裝配時(shí)產(chǎn)生破壞[6]。榫卯配合存在三種形式，間隙配合、過(guò)渡配合和過(guò)盈配合，如圖1所示。合適的配合量能夠使構(gòu)件間的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到最大。

榫頭數(shù)量以截面構(gòu)件尺寸40 mm×40 mm為界限，超過(guò)該尺寸應(yīng)采用雙榫或多榫接合[7]。糙木家具采用傳統(tǒng)榫卯接合形式，利用單直榫與雙直榫。如圖2所示。其技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表1。

圖1 榫卯配合關(guān)系三種形式Fig.1 Three types of forms of mortise and tenon joint cooperation relations

圖2 單直榫與雙直榫Fig.2 Single straight mortise and double straight mortise

2 方形截面構(gòu)件與圓形截面構(gòu)件間的榫接合

盡管糙木家具的榫接合與傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)有所差異，但它仍會(huì)使用到方形截面構(gòu)件，因此便涉及到圓形構(gòu)件與方形構(gòu)件的接合問(wèn)題。在糙木家具制造過(guò)程中，使用最廣泛的四種方、圓接合形式如表2所示。

表1 榫頭數(shù)目技術(shù)指標(biāo)Table 1 Technical indicator for tenon numbers

當(dāng)圓形構(gòu)件截面尺寸較小時(shí)，可以采用表2（a）所示的結(jié)構(gòu)形式。在方形構(gòu)件上鉆出圓形構(gòu)件截面尺寸大小的圓孔，直接將圓形構(gòu)件嵌入圓孔形成連接。此種方式加工和組裝都比較方便，但由于圓形構(gòu)件的截面特征，并非所有的都為正圓，不能使構(gòu)件與圓孔形成緊密的連接。因此，必須用膠和釘輔助，才能形成穩(wěn)住的結(jié)構(gòu)。

表2 方形與圓形構(gòu)件間的榫接合Table 2 Tenon connection between square and circular structures

表2（b）所示的結(jié)構(gòu)形式適用于截面尺寸較大的構(gòu)件。在方形構(gòu)件上加工出方形榫眼，通過(guò)單直榫或雙直榫連接。此種結(jié)構(gòu)形式比（a）中的穩(wěn)固，只要在合適的配合量下輔以膠便能形成穩(wěn)固結(jié)構(gòu)，但圓形構(gòu)件上榫頭加工較復(fù)雜。

在方形構(gòu)件上加工榫頭較方便，因此糙木家具較多采用表2（c）和表2（d）兩種方式，前者為兩構(gòu)件截面尺寸相差較大的情況下。只需在圓形構(gòu)件榫眼周?chē)庸こ龉饣砻婺芘c方形構(gòu)件榫間預(yù)留的包肩接觸即可，輔膠便可形成穩(wěn)固連接。且可通過(guò)包肩與圓形構(gòu)件間形成平滑過(guò)渡，增大構(gòu)件間的接觸面積，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，并使外觀柔和。

3 圓形構(gòu)件與圓形構(gòu)件間的榫接合

糙木家具中兩圓形截面構(gòu)件相結(jié)合較為普遍?；究梢愿爬閮煞N形式，通過(guò)在一個(gè)構(gòu)件上開(kāi)榫與另一構(gòu)件連接，一個(gè)構(gòu)件在端頭倒圓處理與另一構(gòu)件連接，如表3所示。

表3 兩圓形構(gòu)件間的榫接合Table 3 Tenon joint between two circular artifacts

糙木家具中兩圓形構(gòu)件間的接合以（b）形式較為普遍，加工與裝配均方便，且通常只需要在構(gòu)件2上輔以鐵釘便能形成較穩(wěn)固的接合。但在兩構(gòu)件的接合處能觀察到構(gòu)件1上有明顯的切削痕跡，且加工較簡(jiǎn)便，甚至能夠觀察到與構(gòu)件2間的間隙，給使用者造成不安。

表3（a）中的接合形式，由于構(gòu)件1為圓形，很難找到加工榫頭的基準(zhǔn)面，只能靠手工藝者進(jìn)行手動(dòng)加工，對(duì)加工者的技術(shù)要求較高。且要加工出一定厚度的榫頭需要構(gòu)件有足夠大的尺寸。但在造型上優(yōu)于（b）中的結(jié)構(gòu)，兩構(gòu)件通過(guò)包肩形成過(guò)渡，增大了兩構(gòu)件間的接觸面積，接合強(qiáng)度較高。

通過(guò)對(duì)兩圓形構(gòu)件的比較分析，對(duì)于構(gòu)件尺寸較大且主要的結(jié)構(gòu)部位，可以采用（a）中的結(jié)構(gòu)形式；而對(duì)于兩構(gòu)件尺寸相差明顯，在非主要結(jié)構(gòu)部位使用時(shí)，便可采用（b）中的結(jié)構(gòu)形式。

4 結(jié) 論

糙木家具由于其構(gòu)件本身的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)形式源于傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)而又有不同，兩構(gòu)件間不能形成精密的配合。

糙木家具造型豐富，構(gòu)件形狀、尺寸等相差甚遠(yuǎn)。而要制作造型精美、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的糙木家具，需要制作者擁有深厚的造型和結(jié)構(gòu)能力，兩者缺一不可。其結(jié)構(gòu)決定了它的使用壽命及性能。合理的結(jié)構(gòu)反映出一件產(chǎn)品的技術(shù)特征。對(duì)于糙木家具而言，合理的結(jié)構(gòu)形式更能反映出制作者的水平，且能給使用者一種安全享受。如簡(jiǎn)單的釘接合是能加速制作過(guò)程，但體現(xiàn)出來(lái)的僅僅只是各構(gòu)件間的簡(jiǎn)單堆砌。因此，糙木家具對(duì)其結(jié)構(gòu)有著更苛刻的要求。通過(guò)對(duì)糙木家具制作中常見(jiàn)的構(gòu)件形式進(jìn)行整理分析，指出了各種形式構(gòu)件間科學(xué)連接方式的重要性，為制作出更加符合使用要求的糙木家具產(chǎn)品提供一些參考。

[1] 劉新宇, 李吉躍. 光大木業(yè)森林采伐權(quán)權(quán)益置換模式的研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2010.06：152-154.

[2] 柳萬(wàn)千. 木制品結(jié)構(gòu)強(qiáng)度 [M]. 哈爾濱 : 東北林業(yè)大學(xué)出版社,1994.

[3] 李素瑕, 劉文金, 孫德林. 速生松木家具幾種節(jié)點(diǎn)接合方式的強(qiáng)度比較研究[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2014, 34(2): 123.

[4] 呂 宙,戴向東. ISO14000體系下的低碳家居設(shè)計(jì)研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2013,(3):116-117.

[5] 楊 耀. 明式家具研究[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1986.

[6] 陳新義. 梓木構(gòu)件“T”型、“L”型節(jié)點(diǎn)雙圓榫接合性能研究[D]. 長(zhǎng)沙：中南林業(yè)科技大學(xué), 2013.

[7] 吳智慧. 木質(zhì)家具制造工藝學(xué)[M]. 北京：中國(guó)林業(yè)出版社,2008.

Structure design of mortise and tenon connection in rough wood furniture

ZHANG Hai-yan, LIU Wen-jin, CHEN Xin-yi, ZHOU Xi
(School of furniture and art Design, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004, Hunan, China)

Mortise and tenon connection of rough wood furniture should be non-traditional precision engagement because the forms and structures of rough wood furniture are lively and mildly. Three kinds of forms of mortise and tenon joint cooperation were given,four types of basic forms of connecting square section to circular section with method of mortise and tenon and two sorts of connection forms between double circular sections were summed up. The fi ndings can be used to guild the structure design of mortise and tenon connection in rough wood furniture and provide the technical support for designing and producing of rough furniture with mortise and tenon connection.

rough furniture; mortise and tenon connection; square section; circular section; structure design

S781.1

A

1673-923X(2014)08-0120-03

2014-03-28

2012年湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目“基于大眾審美的糙木家具藝術(shù)形態(tài)塑造研究項(xiàng)目編號(hào)”（CX2012B318）；2012年中南林業(yè)科技大學(xué)研究生科技創(chuàng)新基金項(xiàng)目“基于大眾審美的糙木家具藝術(shù)形態(tài)塑造研究項(xiàng)目編號(hào)”（CX2012B10）

張海雁（1988-），女，碩士研究生，專(zhuān)業(yè)方向：家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)

劉文金（1963-），男，湖南澧縣人，教授，主要從事家具設(shè)計(jì)與制造方面的研究

[本文編校：吳 彬]