实木家具角部补强结构形式分析与改良
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摘 要：实木家具的破坏往往发生在零部件与零部件的连接节点，原因在于缺少实木家具角部补强结构或是角部补强结构损坏。本文旨在对实木家具角部连接补强结构形式进行分析归纳，从而提出一种加工更方便、结构更稳固的实木家具角部补强结构，提高实木家具的连接强度。
关键词：实木家具;角部补强结构;榫卯连接;家具拆装
实木家具由于其独特的材料、温润的美感、厚重的历史底蕴等特征在当前的市场环境下仍具有较强的竞争优势。实木家具所面临的最大的问题就是木材的各向异性与湿胀干缩。并且实木的加工工艺会造成实木的开裂变形，如实木拼板工艺。经过长久使用，拼接处可能发生翘曲变形。不同环境的影响也会造成裂缝等质量缺陷，实木家具的结构稳定性受到破坏。因此，只有不断调整实木家具的加固件结构形式，不断完善实木家具的补强结构，才能使实木家具的使用寿命得到延长，从而进一步提高实木家具的竞争力。
1 研究背景
家具的结构设计，工艺设计从来都是家具制作过程的核心，大量的家具企业制作过程仅依靠从业经验以及传统结构。很多结构过于简单或者过于复杂，已经不适应现代家具的发展。因此，我们需要从结构入手，解决目前存在的实际问题。[1]由于一件实木家具的破坏通常发生在零部件与零部件的连接处，增加补强结构是实木家具设计过程中重要的一环。补强结构是对目前存在不足的承重结构进行增强的措施。补强结构在弥补连接部位强度不足、提高结构的稳定性方面具有显著作用。[2]角部加固件作为补强结构的重要组成，在实木家具结构中的作用十分重要。
和传统的以件加工的作坊式手工生产不同，现代化工业生产模式是大批量生产，即品种少。[1]随着家具生产自动化、标准化发展，家具多使用五金连接件加固实木家具角部。常见的角部五金连接件有螺栓接合、螺钉接合以及偏心连接件接合。使用五金连接件加固实木家具角部的好处在于生产效率高、价格相对低廉，但是同时五金连接件加固实木家具角部也存在一些不可避免的缺陷。例如，通过螺钉将塞角固定，使用时间长后，螺钉会出现松动或者脱落的现象，导致实木家具的稳定性降低;金属表面还有可能生锈，从而污染家具表面，影响家具的美观性。相比之下，榫卯连接可以有效避免这些问题。榫卯结构严格遵循了传统整体框架式结构所要求的科学合理的实用意义，协调木工器物之间结合所产生的复杂力学作用，通过力的传递和构件间的相互约束使其变成浑然天成、经久耐用。[3]若将硬木家具的榫接合方式直接应用于低质人工林木必将带来松动、变形甚至是断裂等质量缺陷。[4]
如今，国内外对实木家具角部加固件的研究主要集中在五金连接件或榫卯结构研究，对五金连接件和榫卯结合的研究较少。
本文旨在分析已提出的加固件结构形式，从而提出一种更为安全稳固的实木家具角部补强结构，提高实木家具的连接强度，延长实木家具的使用寿命。
2 实木桌类家具的补强结构分析
2.1 实木桌面板件防变形的补强结构分析
由于生产工艺和不同环境下的湿度、温度不同，实木桌面板易发生变形，所以必须采取相应措施防止实木桌面板变形翘曲。在结构上，通常采用穿带结构形式作为补强结构。常见的穿带结构形式有燕尾榫结构、表面固定穿带和嵌入方条穿带。
燕尾榫结构是通过燕尾型榫头有效抵抗外力或内里而发生的变形。而直接在木板上固定木条或者嵌入方形木条，都不能很好起到对抗拼板内应力的效果，随着使用时长，面板还是会翘曲变形甚至与用来固定的木条慢慢分离。[5]
2.2 实木桌腿与望板结构补强结构分析
桌子在使用过程中常受到人和物对桌子施加的向下的压力和水平方向的推力。因此，桌子最易破坏的位置在于桌腿与望板的连接部位。通过在该部位增加补强结构可有效抵抗这些力的破坏。常用结构：金属连接塞角、木塞角和L形角码。
其中，金属连接塞角的补强效果最明显，抵抗外力破坏的能力最强。但是金属材料经过长时间的使用会腐蚀生锈，导致结构稳定性下降，污损家具表面。
3 实木家具角部连接补强结构改良
通过以上分析，笔者提供一种新型实木家具角部补强结构，可以有效改善现有的家具连接方式存在的问题。现在常规使用率较高的榫卯都是经过工艺简化的，同时使用工业胶和钉枪加以辅助。这样虽然方便、简单、快速，但严重影响了榫卯的使用寿命，并且制作工艺也相对简陋，经不起推敲。[6]本新型实木家具角部补强结构的特点在于将榫接合与五金件接合两种形式结合。榫卯结构采用传统的整体框架式结构，该结构可以很好地解决各部件之间因为结合而产生的相互作用力，其衔接强度大、使用寿命长，它被认为是木头之间最稳定的结合方式。[6]同时，榫卯结构不受潮湿、干燥的影响，能够抵御外界多变的气候。[7，8，9，10]
3.1 新型实木家具角部补强结构技术方案
本实木家具角部补强结构以桌类家具为例。这种家具连接构件，包括榫身和两个榫头。所述榫身的底部由水平设置的第一构件构成，所述第一构件一端相邻的两侧均水平固定连接有榫头，所述第一构件的顶部固定安装有L形第二构件且第二构件在L形的两侧均贯穿设置有圆孔。
两个所述榫头在水平方向上呈垂直设置且第一构件呈立方体设置。所述第二构件的L形外部直角设置在两个榫头连接处的正上方。榫身安装在两个家具望板的直角连接处，第二构件的两侧与两个家具望板的内侧平行抵接，并且两个家具望板连接处的底部安装有纵向设置的支撑腿。两个所述望板的内侧靠近连接处的端部均向内凹陷设置有榫眼。第一构件通过一端两侧的榫头插接榫眼，榫头的尺寸与榫眼的内部尺寸相匹配且圆孔的内部安装有螺钉，螺钉的一端贯穿圆孔连接望板的内侧。
3.2 新型实木家具角部补强结构有益效果
通过在第一构件的一端两侧连接榫身且在第一构件的上部连接第二构件，在第二构件的两侧设置圆孔，使得家具望板在安装时可以在连接处使用榫卯与螺钉相结合的方式，使桌类家具的桌面与望板连接更加紧固稳定。即使经过一段时间的使用后，螺钉有松动现象，榫卯连接仍起到紧固作用。相较于单一的榫卯接合、单一的五金件接合与塞角接合，该连接构件大大提高了连接强度，有效降低了检修维护频率。在实际应用中，本新型角部补强结构还可应用于床类家具、茶几类、椅凳類、柜类等实木家具上。
4 结语
事实表明，实木家具以其特殊的材料、独特的质感、深厚的历史底蕴在当前的家具市场仍占主导地位。如今，家具生产已经趋向现代化、标准化、自动化，为了适应家具市场的发展，家具结构设计应该从节省用料、工艺便利着手。在实木家具角部连接件与补强结构的改良和设计中也应该满足结构简单、生产快速、安装方便的要求。
参考文献：
[1] 王燕帅.实木家具开裂变形原因分析以及解决办法[J].现代装饰（理论），2014（02）：236-237.
[2] 陈于书，许文萌.杨木桌腿新型补强结构力学性能分析[J].木材工业，2017，31（03）：44-48.
[3] 苏剑萍，吕九芳.传统榫卯结构的现代化传承[J].家具，2017，38（02）：50-52+86.
[4] 常小龙，陈于书.悬伸腿桌类家具结构研究[J].家具，2017，38（01）：38-41.
[5] 刘涛，陈于书.实木桌面板防变形的结构措施研究[J].家具与室内装饰，2017（02）：70-71.
[6] 王洁.榫卯结构的创新性研究[J].南京艺术学院学报（美术与设计），2018（05）：165-168.
[7] 刘雪梅，邓背阶，闫丹婷.我国床的分类探讨[J].家具与室内装饰，2006（10）：26-28.
[8] 王硕，吴智慧.基于拆装式结构的实木家具契合榫接合方式分析[J].林产工业，2016，43（04）：28-31+39.
[9] 朱云，申黎明.面向用户装配的实木家具榫卯结构设计[J].林业工程学报，2018，3（03）：142-148.
[10] 王安正，关惠元.基于传统榫卯结构的家具可拆卸性设计研究[J].家具，2017，38（06）：49-53.
作者简介：王晶（1997—），女，本科生，研究方向：家具设计。
通讯作者：徐伟（1975—），男，教授，研究方向：家具与木制品工程。
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