从传统家具中学习实木家具部件的防变形结构设计!

2020-07-30

从传统家具中学习实木家具部件的防变形结构设计!


红橡板材的家具作为家具产品的代表之一,因为其自身拥有温和的触感、柔和稳重的颜色以及天然细腻的纹理等特性,自古以来便深受各个阶层消费者的喜爱。但是实木家具不同于石材类或者金属类家具,实木家具十分容易受到环境湿度的影响出现翘曲、开裂和胀缩等变形情况。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


这是实木家具一直面临的一个重大难题,为了解决这些由木材自身特性引起的家具变形的问题,我国传统家具制造匠人们一直在不懈努力着,并为现代人留下了许多防止实木家具变形的结构方法。


01、传统实木家具中防变形结构的探究


中国传统家具的雏形出现在商周时期, 在唐宋两代时期便建立了基础,经过两千余年的沉淀与发展,凝结了无数能工巧匠的心血与智慧,在明清时期中国传统家具的设计与制造达到了顶峰。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


明清时期的中国传统家具不但反映了当时文人们的文化思想与艺术审美,其中关于家具结构的设计更是对今后现代实木家具的设计与制造起到的关键性的作用。尤其是在防止家具变形,维持家具形态等方面积攒了相当多的经验与结论。


在传统家具中防止家具变形的结构方法主要从两个方面着手,一个是防止板式部件的变形,另一个则是防止家具框架的变形。


板式部件防变形结构方法


自然的木材切板的长宽都是有限的,若是像桌面、柜类等家具需要大幅面板时则会使用拼板的方法,这种方法不但可以节省木材,而且小面积板材进行拼合要比大幅面板材 更耐得住环境湿度的变化,也更不易变形。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


传 统的防止板面部件变形的方法主要有三种:平板拼合,镶端结构,嵌板结构。


平板拼合


平板拼合是将窄板拼合成宽板,这种拼板被广泛应用于柜类的门板背板、桌椅面板、刨光材、 床板等需要大幅面面板的地方。传统的平板拼合的方式众多,如:平拼、企口拼、穿带拼、 穿条拼、方榫拼等方法。


在众多的拼接方法中,龙凤榫穿带结构在防止拼板变形等方面有着显著的效果,常用于薄板之间的相互拼合,是在拼板的基础上进行横向开梯形槽,并镶嵌对应的木条。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


这种结构在中式传统桌椅中十分常见,是中国传统家具的代表结构之一,在防止家具板面变形上起到了重要的作用,至今也常用于实木家具的制造之中。


镶端结构


镶端结构是在拼板拼合上的进一步加强,在平板的一端镶嵌抹头,拼板与抹头之间的结合也是多种多样的,如:格角透榫接合、格角半榫接合、透榫及榫舌接合等。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


镶端接合的方式可以很好地解决家具或者板材在环境含水率改变时弯曲变形等情况,但是这种方式加工上较为困难,很难进行现代工业上的量产。


嵌板结构


嵌板结构是在中国传统家具中很常见的一种防变形结构形式。用格角榫攒框,边框内侧打槽嵌入芯板,并在芯板嵌入穿带。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


这种方法不但能够节约板材,减小木材膨胀收缩的特性,稳定家具形态,还能够隐藏板材不完美的断面,使家具整体更加美观自然,常见于传统桌案椅柜等众多的家具样式之中,在中国传统家具结构之中十分具有代表性。


框架部件防变形方法


框架部件是一个家具的基础,对于维持家具的基本形态起到至关重要的作用。在传统家具之中常用于连接框架各个部分的结构是榫卯结构。榫卯结构是一种在两个或者两个以上木质部件上进行相应的凹凸形态的雕刻,木质部件之间凸出和凹进的部分相互之间进行咬合,起到稳固连接的作用的构件。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


在木质家具之中,榫卯结构可以有效地限制各个木质部件向各个方向的扭动,增加家具的稳定性。且榫卯连接不同于金属连接,金属连接部件容易氧化锈蚀,而榫卯结构只要保存方式正确,很难被周围环境影响发生损坏,可以长久地保存下去,并一直发挥作用。


榫卯结构的样式多种多样,在中国传统家具之中每一个榫卯部件都是必不可缺的,榫卯部件之间的相互组合,相互制约,才使得中国传统家具能历经千百年的岁月,一直保持着稳固不变 形的状态。在中国传统家具中很多部件对防止家具变形,稳固家具形态上起到了重要的作用:


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!


牙头与牙条


牙头与牙条常用于桌案椅凳类的传统家具之中(图1)。使用夹头榫或者插肩榫嵌于面板与桌椅腿部之间,利用三角形不易变形的原理,可以很好地支撑面部与腿部之间的框架构造,防止架构的变形。

从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!

图1 牙头与牙条


枨 子


枨子在中国传统家具之中使用的十分广泛,种类也较多,可以分为直枨、罗锅枨和霸王枨等(图2)。直枨和罗锅枨用于连接家具相邻的腿部,帮助稳定家具腿部的形态。

从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!

图2 罗锅枨


而霸王 枨多用于桌椅类的家具之中,用于连接家具腿部与桌面或者座面底部。不但可以分担面部承担的压力,在防止家具面部与腿部连接的变形上也有着一定的作用。


矮老、卡子花与角牙


矮老、卡子花与角牙在家具上算的上是一个很小的部件(图3)。矮老与卡子花一般是连接在枨子与其上面的构件之间的一个结构部件。


而角牙则是处于家具横材与竖材之间与牙条和牙头的位置相同,一般呈现为三角形,对于稳定家具形态,防止家具框架的变形具有一定的作用。

从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!

图3 卡子花


矮老、卡子花与角牙一般在家具中设计得极具装饰性,一般被当做装饰 性部件,但是它们在家具结构上的作用也是极具重要的。


托泥与拉档


托泥结构算的上是中国传统家具中的经典结构(图4),大多应用在具有束腰结构的家具之中,尤其是圈椅和杌凳之中应用得十分广泛。


具有束腰结构的家具对于腿足的管束能力较弱,拉力不强,为了解决这个问题,在腿足的底部增加了托泥,增加了家具腿部的束缚力,能够很好地弥补桌面对于腿足束缚力不足的问题,对长久维持家具整体结构,防止家具框架结构的变形起到了很好的作用。

从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!

图4 杌凳的托泥结构


拉档结构又被称为管脚枨(图5),常被用于高椅类家具之中,不同于一般的枨子使用在靠近家具面部的位置,管脚枨一般位于腿部中下的位置。一般的传统椅类家具具有前后左右四根管脚枨,将椅类的四根腿足牢牢地连接在一起,稳定并加固家具的腿部结构,使家具更不易变形。


传统家具的框架结构正是通过榫卯连接各个部件,使得家具之间相互牵制,相互禁锢,从而达到防止家具变形,稳定家具形态的目的。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!

图5 管脚枨


02、新技术下实木家具防变形方法研究


因为科技等的发展,现代的家具更加的多样化,随着更为新颖和先进的工艺存在, 使得大部分材质的家具可以保持长久不变形的状态。但是现代实木家具依然是不能完全避免变形的存在。


传统家具中经典的防变形结构措施虽然能够很大程度上防止家具的变形,但是却存在着严重的弊端,加工工艺的复杂性和对木料质量的高追求,使得我们不能够在现代实木家具中完全复制传统家具中的防变形的手段。


但是我们可以通过以下的办法对实木家具进行改进,来避免因为材质问题 发生的家具整体变形。


加工工艺的简约与规范化


传统家具工艺复杂加工繁复主要表现在对传统榫卯结构的加工上。榫卯结构是中国传统家具上的一个壮举,对防止家具变形,增强结构承载力等方面具有显著效果。


但是榫卯结构加工的复杂和对工艺熟练度的要求同 样也在制约着榫卯结构在现代实木家具之中的应用,使得一些传统家具之中经典有效的构件不得不被放弃。


传统实木家具榫卯结构在现代看来,虽然可以用机器代替人们的手工制作榫卯,但是繁复的榫卯结构依旧需要经 验老道的师父对其进行严格的手工的规划。


这种需要消耗大量时间和人工的工序在大批量、工业化、规范化的今天显然是不合适的。对此,我们可以使用更为简单的榫卯结构,例如直榫等,设计出易于加工的榫卯结构,与现代设备进行结合,实现机器全自动的测量、刻画、开榫卯等的加工工序。


不同材料之间的相互结合


中国的传统家具并不是只依靠实木材料与榫卯结构进行制造的。根据遗留下来的实物进行考证,发现在宋代一些箱类家具之中便已经有了相应的金属配件,在箱体的棱角与接缝处镶有精致的银质花边。这些金属配件不但造型精美,做工考究,而且还能在一定的程度上维持箱体的形态,防止箱体因为意外的磕碰导致箱体变形。而在明清时期金属配件被广泛应用到家具的制造之中,金属配件不单单只是应用到箱体家具的棱角之处, 桌案类的四角,腿足的端部,以及各种经常摩擦易于损坏的家具部件都会使用金属。


金属配件的出现,对稳定家具形态,增强家具牢固性与使用性等方面起到了相当重要的作用。而如今可以应用到家具中的材料不单单只有传统的木材,金属,石材等,随着科技的发展,越来越多的新型材料被广泛应用到家具的制造之中,玻璃家具、陶瓷家具、树脂家具(图6)、 塑料家具等的出现更是为传统实木家具的再创造提供了思路。


从传统家具中学习实木家具的防变形结构设计!

图6 树脂家具


利用这些新型材料与木材相结合,在保证木材本身优良特性的前提下,解决实木家具易变形易损坏等问题,是现代家具匠人们值得深入研究的课题。


使用现代新工艺进行制备


实木家具之所以变形归根原因是木材本身的特性,木材自身含水率、应力和其疏松的 结构使得木材本身极易受到环境的影响。


为了改变黑胡桃板材自身的弊端,现代学者们会使用现代的手法改变木材本身特性,通常用于木材改性的方法有热压密实化处理和碳化处理,也有使用酚醛树脂等化学试剂对木材进行处理, 使木材的某项性能得以提升,以达到广泛使用的目的。


但是我们也可以从传统的家具结构上得到启示,使用传统的方法对板材进行物理处 理,拼板、开槽等方法都是值得被探讨的。


03、结 语


传统家具是中华民族智慧的结晶,凝结了中国人民的辛勤汗水,是中华民族悠久文化的典型代表。


我国科技与技术的不断进步并不是要抛弃自身的传统文化,反之若是想要中国的家具制造业更加蓬勃发展,走出一条中国特色的家具制造之路,中国传统的家具反而是抛不开的。


中国传统家具的一些设计制造方法对现代实木家具的制造仍然是具有重要意义的。


而我们现在要做的便是整合传统家具中等级很好的设计制造方案,与现代新材料新理论相结合,设计出更加等级很好的家具作品, 提升我国的家具制造在世界上的地位。