實(shí)木家具燕尾榫結(jié)構(gòu)形式分析與改良

張琳 徐偉

摘 要：榫卯結(jié)構(gòu)是我國傳統(tǒng)家具文化的精髓，而其生產(chǎn)卻不契合現(xiàn)代機(jī)械化的生產(chǎn)方式，在實(shí)際應(yīng)用中也有待優(yōu)化。對(duì)榫接口的改良要繼承傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的理念與靈魂。筆者通過分析燕尾榫用于家具構(gòu)件立體接點(diǎn)結(jié)構(gòu)的問題，提出了加強(qiáng)連接強(qiáng)度并能夠適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的改良方式并保留了其傳統(tǒng)精神內(nèi)涵。

關(guān)鍵詞：燕尾榫;結(jié)構(gòu)改良;強(qiáng)度

用榫卯連接結(jié)構(gòu)各部件的木結(jié)構(gòu)體系，受力均衡，穩(wěn)定堅(jiān)固。榫卯連接強(qiáng)度較綁扎、釘結(jié)合等更強(qiáng)且因其柔性連接的特性，本身具有良好的彈性，使連接部位在使用過程中具有一定的自我恢復(fù)能力，形成了動(dòng)態(tài)平衡。[1]榫卯結(jié)構(gòu)在我國實(shí)木家具中應(yīng)用了幾百年，經(jīng)過數(shù)百年的傳承與演變，其種類和尺寸越來越多。

榫卯不僅是一種連接形式，更承載著中國的傳統(tǒng)文化和工匠精神。[2]大浪淘沙，隨著時(shí)間逝去，有些榫卯已被現(xiàn)代市場淘汰，但還有很多榫卯結(jié)構(gòu)在中國傳統(tǒng)家具文化的寶庫中閃耀光芒且被應(yīng)用于現(xiàn)代市場的廣大家具中。這一部分得益于這些榫卯結(jié)構(gòu)本身極其優(yōu)越，還有便是現(xiàn)代家具人和設(shè)計(jì)師對(duì)其的優(yōu)化改造，使其更適合現(xiàn)代化的生產(chǎn)和應(yīng)用。其中，針對(duì)如何優(yōu)化燕尾榫結(jié)構(gòu)提高其連接強(qiáng)度的問題，筆者做了此次分析與改良。

1 燕尾榫結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化應(yīng)用的現(xiàn)狀

榫卯結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)性和多樣性使其在生產(chǎn)過程中往往生產(chǎn)周期長、效率低、材料浪費(fèi)率高，不契合大批量機(jī)械化生產(chǎn)的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)模式。目前，家具企業(yè)只有對(duì)榫接口進(jìn)行優(yōu)化才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。[3]

兩塊平板直角相接，為防止受拉力時(shí)脫開，榫頭做成梯臺(tái)形，故名“燕尾榫”。燕尾榫是利用榫頭與榫槽的凹凸關(guān)系進(jìn)行接合的方材插接，[4]是中國古代匠人聰明卓絕的設(shè)計(jì)：燕尾榫梯臺(tái)形的榫可以使零部件的角部高強(qiáng)度接合，避免在受力時(shí)脫開。因其良好的力學(xué)性能，燕尾榫在木制家具中十分常見。

但榫卯結(jié)構(gòu)也受限于結(jié)構(gòu)本身，從構(gòu)件形態(tài)上看，其主要做減法即構(gòu)件需削減或挖除以制備榫頭與榫眼，[5]木構(gòu)件必須犧牲自身的一部分才能互相咬合，構(gòu)件結(jié)合部位的斷面小于其他部分的實(shí)際尺寸，所以榫卯一定要有足夠的搭接長度和接合強(qiáng)度。[6]

而古代燕尾榫多應(yīng)用于箱框結(jié)構(gòu)，用來連接兩塊平板，不妨拓展其用途發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，嘗試將燕尾榫應(yīng)用在立體接點(diǎn)結(jié)構(gòu)上來連接家具橫豎向構(gòu)件。目前，家具構(gòu)件立體接點(diǎn)連接時(shí)通常用單榫直連接，大部分開榫都比較淺，使用時(shí)間一長結(jié)構(gòu)松散容易晃動(dòng)。在長期載荷作用下，榫卯結(jié)構(gòu)可能發(fā)生變形或榫頭榫眼受到破壞。所以，既保留燕尾榫結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn)，保留其精神內(nèi)涵，又設(shè)法增強(qiáng)結(jié)構(gòu)接合強(qiáng)度，使其應(yīng)用在家具立體接點(diǎn)結(jié)構(gòu)并適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)是筆者此次改良的關(guān)鍵。

2 燕尾榫結(jié)構(gòu)形式的改良

2.1 傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的改造

我國家具發(fā)展的精神之魂是傳統(tǒng)家具文化，而根基是現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式和生活需求，這就是許柏鳴提出的“魂系傳統(tǒng)，根系現(xiàn)代”的觀點(diǎn)。[7]

榫卯是我國傳統(tǒng)家具文化的精髓，其基本功能在于緊固連接，一切改良創(chuàng)新都要以功能為基礎(chǔ)，保留傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的精神內(nèi)涵。對(duì)這些改造的判斷要在保留傳統(tǒng)家具結(jié)構(gòu)的精神內(nèi)涵基礎(chǔ)上用現(xiàn)代化標(biāo)準(zhǔn)去衡量，使之適用現(xiàn)代化生產(chǎn)應(yīng)用。這些現(xiàn)代化判斷標(biāo)準(zhǔn)即合理性、健康性和可持續(xù)發(fā)展性，包括產(chǎn)品的生產(chǎn)、材料的應(yīng)用，對(duì)人們生活和環(huán)境的影響等。[8]

2.2 燕尾榫結(jié)構(gòu)改良

連接是榫卯結(jié)構(gòu)的本質(zhì)，在此基礎(chǔ)上才能對(duì)其進(jìn)行解構(gòu)重構(gòu)和改良。[9]目前，燕尾榫多應(yīng)用在箱框結(jié)構(gòu)，使其角部接合牢固，避免受力時(shí)脫開。燕尾榫也可應(yīng)用在家具的其他部位，如使其作為立體接點(diǎn)結(jié)構(gòu)，用來連接三方構(gòu)件。在此基礎(chǔ)上，筆者經(jīng)過分析對(duì)燕尾榫結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行了改良，其改良示意圖如圖1所示，其立體接點(diǎn)接合形式如圖2所示。

此次改良關(guān)鍵在于在接合處利用兩個(gè)燕尾榫（即榫頭一和榫頭二）加固且榫頭一上的燕尾槽孔同時(shí)為榫頭二的榫眼。接合時(shí)，榫頭一、榫頭二從構(gòu)件三的燕尾榫眼插入，榫頭二又插入在榫頭一上的燕尾槽孔上，在構(gòu)件三內(nèi)部榫頭一與榫頭二相互卡緊。榫結(jié)合的強(qiáng)度依賴榫頭與榫眼之間的摩擦力，而摩擦系數(shù)是決定摩擦力的重要因素之一。[10]此種改良擴(kuò)大了榫頭與榫眼的接觸面積與摩擦系數(shù)，發(fā)揮了燕尾榫的優(yōu)點(diǎn)，充分利用材料，有效提高了連接處的接合強(qiáng)度，具有良好的力學(xué)強(qiáng)度和支撐能力。

改良針對(duì)實(shí)木家具立體接點(diǎn)結(jié)構(gòu)榫接口應(yīng)用中連接強(qiáng)度與耐久性不足的技術(shù)問題，利用現(xiàn)代已有的機(jī)械化加工設(shè)備，優(yōu)化燕尾榫榫接口，提高了材料利用率，既保留了燕尾榫的結(jié)構(gòu)形狀特點(diǎn)，留存?zhèn)鹘y(tǒng)榫卯的精神內(nèi)涵，又提高了結(jié)構(gòu)接合強(qiáng)度，構(gòu)件不容易晃動(dòng)松散。改良結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量化生產(chǎn)。

3 結(jié)語

榫卯結(jié)構(gòu)既有傳統(tǒng)的文化之美又有科學(xué)理性之智，其中蘊(yùn)含著值得我們現(xiàn)代人借鑒學(xué)習(xí)的寓意與技術(shù)內(nèi)涵。[11]榫卯是我國傳統(tǒng)木作的靈魂，我們可以從這些精妙的結(jié)構(gòu)中感受到古代傳統(tǒng)技藝的高超與手工藝人的匠心。[12]我們研究榫卯，以期探究發(fā)掘中國傳統(tǒng)家具文化內(nèi)涵，在傳承中指導(dǎo)我們的實(shí)踐。

在設(shè)計(jì)行業(yè)，傳承和創(chuàng)新是永恒的主題，榫卯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)創(chuàng)新亦如是。作為一名家具設(shè)計(jì)師，我們不僅要學(xué)習(xí)傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)，更要深入了解傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的理念和靈魂，從而將其應(yīng)用在設(shè)計(jì)實(shí)踐中。[13]

參考文獻(xiàn)：

[1] 叢鑫.中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)榫卯的建構(gòu)研究[D].北京林業(yè)大學(xué)，2012.

[2] 蘇劍萍，呂九芳.傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化傳承[J].家具，2017（02）：56-58+92.

[3] 高玲玲，徐偉，吳雙雙，等.實(shí)木家具構(gòu)件榫接口優(yōu)化技術(shù)研究[J].家具，2018.

[4] 王碩，吳智慧.基于拆裝式結(jié)構(gòu)的實(shí)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.

[5] 朱云，申黎明.面向用戶裝配的實(shí)木家具榫卯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].林業(yè)工程學(xué)報(bào)，2018，3（03）：142-148.

[6] 叢鑫.中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)榫卯的建構(gòu)研究[D].北京林業(yè)大學(xué)，2012.

[7] 耿曉杰.家具設(shè)計(jì)的分形研究[D].北京林業(yè)大學(xué)，2006.

[8] 薛坤.傳統(tǒng)家具榫卯結(jié)構(gòu)的性能與設(shè)計(jì)進(jìn)化研究[D].南京林業(yè)大學(xué)，2013.

[9] 董華君，李衡.中國傳統(tǒng)家具榫卯結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].家具與室內(nèi)裝飾，2018（05）：18-19.

[10] 劉娜，陳于書.基于可拆裝插接結(jié)構(gòu)的家具設(shè)計(jì)研究[J].家具，2017（01）：58-62.

[11] 薛坤.榫卯結(jié)構(gòu)現(xiàn)代化轉(zhuǎn)化的探索[J].家具，2009（6）：60-63.

[12] 蘇劍萍，呂九芳.傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代化傳承[J].家具，2017（02）：56-58+92.

[13] 王安正，關(guān)惠元.基于傳統(tǒng)榫卯結(jié)構(gòu)的家具可拆卸性設(shè)計(jì)研究[J].家具，2017（6）：49-53.

作者簡介：張琳（1998—），女，本科生，研究方向：家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

通訊作者：徐偉（1975—），男，教授，研究方向：家具與木制品工程。