■常軍茹　陳于書　Chang Junru& Chen Yushu

（1.2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京　210037）

柳杉木在柜類家具中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究

■常軍茹1陳于書2Chang Junru1& Chen Yushu2

（1.2.南京林業(yè)大學(xué)，江蘇南京210037）

近年來，隨著國家對天然林保護(hù)的開展，人們更加注重對人工林的利用。本文以速生柳杉為例綜述了速生材以及柜類家具的研究現(xiàn)狀，并對其做了簡要評述，論述了現(xiàn)存文獻(xiàn)對柜類的設(shè)計方法細(xì)分度不夠，對速生柳杉乃至速生材直接應(yīng)用于家具的設(shè)計方法研究尚有不足之處，并結(jié)合現(xiàn)有資料對此研究的未來研究趨勢做出了合理的展望，指出從木材本身入手，對速生材實木柜類家具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計潛力巨大。以期對柳杉木在柜類家具中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究提供有效幫助。

柳杉木；柜類家具；家具結(jié)構(gòu)；設(shè)計

資料檢索顯示，早在二十世紀(jì)九十年代就已經(jīng)有學(xué)者開始注意到低質(zhì)人工林的利用價值，并且開始著手對其進(jìn)行研究，通過調(diào)查了解可以發(fā)現(xiàn)，消費觀念的轉(zhuǎn)變、天然硬質(zhì)木質(zhì)資源的日益匱乏、速生材本身的優(yōu)質(zhì)性能等這三個方面的因素是近年來速生材得到關(guān)注的主要原因。

總的來說，人們對于速生材的重視，主要是由于天然林極度缺乏與木材消耗量日趨增加的矛盾。家具業(yè)作為用材大戶，更有責(zé)任有義務(wù)為緩解這一矛盾做出努力。目前，速生材的廣泛利用遇到了一系列的問題和障礙，究其原因，主要有兩點，其一是速生材本身材性的缺點；其二是我國對速生材的研究重視程度不足，資金投入及研究力度不夠，創(chuàng)新利用意識不強(qiáng)。為了更系統(tǒng)有效地研究速生材在柜類家具中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，本文對其現(xiàn)狀進(jìn)行了梳理，希望對日后的研究有所幫助。

1　研究內(nèi)容綜述

1.1低質(zhì)人工林研究現(xiàn)狀

近年來，優(yōu)質(zhì)硬木資源日益匱乏，天然林更是岌岌可危，因此將工業(yè)用材從天然林轉(zhuǎn)向人工林十分必要。目前我國的人工林以4666萬hm2的總面積，和占世界人工林面積的26％的比例，總量居世界首位［1］。雖然人工林面積廣，數(shù)量大，但是由于其自身材質(zhì)松軟、密度低、易干縮變形等物理特性，目前很少直接用于家具或室內(nèi)裝飾，而是多用于生產(chǎn)初級產(chǎn)品，如刨花板、膠合板、中纖板等，因而極大地制約了其利用。

資料檢索顯示，西方國家對于速生材的材料物理特性的改性研究開始較早，大概于二十世紀(jì)五十年代就已開始，例如:St等人都對酚醛樹脂浸漬處理木材進(jìn)行了研究后，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過處理后木材的抗生物侵害性能和尺寸穩(wěn)定性都有所改善［2-5］。Hioue等人通過水溶性三聚氰胺甲醛樹脂浸漬技術(shù)對木材進(jìn)行處理，使其表面硬度和彈性模量得到提高［6-7］。

國內(nèi)對于柳杉木的利用研究還較少，對于其在家具上的應(yīng)用研究專著更是鮮少見到，學(xué)者們多傾向于對其改性后再利用，國內(nèi)對木材進(jìn)行改性處理的方法仍為常規(guī)的物理和化學(xué)處理方法［8］。此外，柳杉的利用在國內(nèi)大多數(shù)仍是最原始的方法，例如粉碎壓板等。值得期待的是隨著木材供需矛盾的升級，不少科研機(jī)構(gòu)及專家學(xué)者們開始另辟蹊徑，研究新的方法來改善這種狀況，如南京林業(yè)大學(xué)吳智慧教授在其《杉木細(xì)木工板的生產(chǎn)技術(shù)》一文中強(qiáng)調(diào)了研究杉木細(xì)木工板生產(chǎn)技術(shù)的意義，并對速生杉木小徑材加工的關(guān)鍵技術(shù)和工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析［9］，并將此技術(shù)應(yīng)用到了實際生產(chǎn)中，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。也有學(xué)者試圖通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來利用速生材制作實木家具，多見于通過研究速生材自身特性，對其進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計，如中南林科技大學(xué)劉明輝等人通過研究杉木自身的材料特性，將杉木應(yīng)用于辦公家具設(shè)計中。但此方面的文章并不多見。

1.2柜類家具研究現(xiàn)狀

隨著家具與人類生活的日益密切，家具設(shè)計也越來越受到重視，家具設(shè)計一般分為三個獨立而又密切相關(guān)的階段。第一階段是造型設(shè)計；第二階段是結(jié)構(gòu)設(shè)計；第三階段是結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計［10］。近年來此方面的研究也越來越多，卡爾·艾克曼所著《家具結(jié)構(gòu)設(shè)計》對家具結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)力學(xué)強(qiáng)度做了較為系統(tǒng)全面的分析，他指出，家具結(jié)構(gòu)可以被看作一個框架，進(jìn)而被定義成一個由若干個“類似桿件”組成的系統(tǒng)，在此系統(tǒng)中將連接構(gòu)件之間的連接點作為鉸接點進(jìn)行研究［11］。通過對柜類家具設(shè)計相關(guān)文獻(xiàn)的檢索可以總結(jié)出以下幾個現(xiàn)狀。

1.2.1對于柜類家具外觀設(shè)計的探索十分廣泛。

家具外觀是人對于家具的第一印象，為了贏得客戶，家具企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計和制造過程中，更多地關(guān)注了用戶的需求，加速了家具產(chǎn)品外觀設(shè)計的發(fā)展。對于柜類家具外觀設(shè)計，學(xué)者們多以柜類造型為重點，對其基本形態(tài)，比例體系，裝飾藝術(shù)等進(jìn)行了較為細(xì)致深入的研究，較為典型的有東北林業(yè)大學(xué)的王麗薇，中南林科技大學(xué)的孫婷等人［12-13］。另外，南京林業(yè)大學(xué)的陳高杰結(jié)合現(xiàn)代技術(shù)，利用眼動分析的方法對其外觀進(jìn)行了定量化評估［14］。這些研究為今后柜類家具設(shè)計提供了指導(dǎo)性意義。

1.2.2對于柜類家具質(zhì)量問題的考量越來越多。

家具作為藝術(shù)品和耐用消費品的雙重載體，其質(zhì)量優(yōu)劣至關(guān)重要，近年來關(guān)于柜類家具質(zhì)量問題的研究也越來越多，學(xué)者們對其穩(wěn)定性、裝配精度、返修率、防災(zāi)減震、綠色設(shè)計等的探索也日益完善。國家家具產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心的王紅強(qiáng)等人指出企業(yè)對柜類家具穩(wěn)定性檢驗標(biāo)準(zhǔn)了解不夠且不夠關(guān)注是影響柜類穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，并闡明了柜類家具穩(wěn)定性的檢驗標(biāo)準(zhǔn)，為柜類家具的設(shè)計提供了借鑒意義［15-16］。羅珊、關(guān)惠元強(qiáng)調(diào)了柜類家具防震減災(zāi)設(shè)計的必要性，并給出了通過設(shè)計增強(qiáng)穩(wěn)定性的具體實驗數(shù)據(jù)，為柜類家具的設(shè)計提供了理論指導(dǎo)。

1.2.3對于柜類家具各部件研究較為關(guān)注。

雖然用途多種多樣，款式五花八門，但是柜類家具的基本構(gòu)件大體可以分為側(cè)板，頂板，底板，擱板，背板，門，腳架，抽屜等。近年來學(xué)者們對于各部件的研究越來越重視，例如側(cè)板，擱板，門等，中南林大學(xué)的張繼娟較為深入地研究了不同形式的柜門的結(jié)構(gòu)形式，安裝方法以及加工要求；南京林業(yè)大學(xué)關(guān)惠元教授結(jié)合柜類擱板的載荷條件和剛度條件建立了其數(shù)學(xué)模型，并繪制出了設(shè)計線圖，深入淺出的剖析了柜類擱板的設(shè)計方法及要求［17］。

1.2.4柜類家具設(shè)計研究聚焦于標(biāo)準(zhǔn)化，模塊化。

現(xiàn)代實木柜類家具樣式不勝枚舉，但按結(jié)構(gòu)方式大體可分為拆裝式和固定式兩種［18］，為了加工和運輸?shù)谋憷?，拆裝式柜類占據(jù)了主要市場?，F(xiàn)代消費者追求個性化，多樣化，為了迎合這一消費趨勢并兼顧提高生產(chǎn)率的要求，現(xiàn)代柜類家具的設(shè)計大都采用模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化，柜體不同部件的明顯區(qū)別為這一設(shè)計提供了可能。因此，學(xué)者們對于柜類家具此方面的研究也頗為關(guān)注，比較典型的有東北林業(yè)大學(xué)的徐碩以及中南林業(yè)大學(xué)的陳星艷等人通過對柜類家具設(shè)計特征分析，分模塊對柜類家具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究，著重總結(jié)了柜類家具旁板的開孔方式，強(qiáng)調(diào)了旁板在柜類家具設(shè)計中的重要性［19-22］，并為家具模塊化設(shè)計提供了借鑒。

2　研究評述

2.1當(dāng)前主要研究評述

現(xiàn)代柜類設(shè)計大多趨于采用標(biāo)準(zhǔn)化，不可否認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計的采用大大提高了生產(chǎn)效率且兼顧了使用者的便利，從長遠(yuǎn)來看，模塊化，標(biāo)準(zhǔn)化無疑是柜類家具設(shè)計的必然趨勢。但是，現(xiàn)有的模塊化設(shè)計并未加入對材料的考量——大都針對密度質(zhì)量較為單一的人造板，并未考慮到實木的不同材性，故針對材性差異較大的木材，如速生材，現(xiàn)有的設(shè)計方法明顯不十分適用，設(shè)計與材料脫節(jié)，柜類家具設(shè)計方法細(xì)分度不夠，“因材制宜”，這一點尚需進(jìn)一步研究。

總的來說，家具這一領(lǐng)域的學(xué)者們對于傳統(tǒng)的家具材料的結(jié)構(gòu)應(yīng)用研究，如實木、膠合板、金屬等的連接方式研究已較為成熟，如榫卯結(jié)構(gòu)、五金連接件、一體澆鑄成型等方式應(yīng)用于傳統(tǒng)材料的連接已經(jīng)有了較為深入細(xì)致的探索。但是對于新生材料，如速生材，的研究還比較少，基本處于起步階段，對于速生材直接應(yīng)用于家具生產(chǎn)制造的專著鮮少見到，其結(jié)構(gòu)方面的探索更是少之又少。關(guān)于將柳杉木應(yīng)用在家具中的研究，學(xué)者們研究的重點大部分在于改善其外觀屬性及物理屬性，對于其用于家具類實物產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計研究十分欠缺，將低質(zhì)人工林木材本身通過結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化用于家具產(chǎn)品的問題仍未得到較好的解決。

2.2研究趨勢展望

國內(nèi)人工林木材大多粉碎合成密度板、刨花板、膠合板等，產(chǎn)品附加值有限，資源浪費嚴(yán)重［23］。通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計將人工林木材應(yīng)用于家具設(shè)計中，不僅可以緩解木材資源緊缺的問題，更可以增加低質(zhì)人工林木材家具的附加值，同時降低生產(chǎn)成本，有利于提高我國家具行業(yè)的市場競爭力，促進(jìn)家具企業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級與產(chǎn)品換代［24］。

近年來，隨著國家對天然林保護(hù)的開展，人們更加注重對人工林的利用，使劣質(zhì)木材高性能化，多功能化已經(jīng)是大勢所趨?？偟膩碚f，傳統(tǒng)的木材深加工產(chǎn)品仍有較大市場，但是人工林木材深加工檔次低，資源浪費嚴(yán)重，并且研發(fā)資金投入較少，研發(fā)力度不足，這些問題亟待解決。由于柳杉木材資源豐富、廢棄物可循環(huán)再利用、價格低廉等優(yōu)勢，近年來，國內(nèi)外均加大了對人工林木材的研究力度，很多文獻(xiàn)開始尋找通過合理設(shè)計來最大限度地發(fā)揮材料本身的優(yōu)勢的途徑，通過對以柳杉木為代表的人工林木材材性的分析，從木材本身入手，對速生材實木柜類家具的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，從而進(jìn)一步完善家具結(jié)構(gòu)設(shè)計理論，有效利用速生材的優(yōu)勢生產(chǎn)出符合現(xiàn)代人青睞的，外形時尚簡潔、自然環(huán)保、物美價廉的實木家具指日可待。

（責(zé)任編輯：賀輝）

［1］何洪城，胡偉，陳澤君.我國人工林木材深加工利用技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.林業(yè)經(jīng)濟(jì)問題，2005，（12）.

［2］Stamm A.J.Wood and cellulose seience.Ronald press，NewYork.NY.1964

［3］Rowell R.M.，Banks W.B.Water repellency and dimensional stability of wood.USDA General Teehnical Report FPL，1985，50:1一24.

［4］Ryu J.Y.Takahashi M.，ImamuraYetal.Biologieal resistance of phenolresin treated wood .Mokuzai Gakkaishi，1991，37，（9）:852一858

［5］Ryu J.Y，Imamura Y.，Takahashi M.etal.Effeets of molecular weight and some

other pro-Perties of resins on the biological resistance of phenolic resin treated wood.Mokuzai Gakkaishi，1993，39（4）:486一492

［6］Miroy.F.P.Eymard，A.Pizzi.Wood hardening by methoxymethyl melamine.Holz Roh Werkst，1995，53:276

［7］Deka.C.N.Saikia.Chemical modifieation of wood with thermosetting resin :effect on dimensional stabilty and strength property.BioresourceTecnology，2000，73:179一181.

［8］朱捷，徐登偉.速生材改性處理研究的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢［J］.木工機(jī)床，2009，（6）.

［9］吳智慧.杉木細(xì)木工板的生產(chǎn)技術(shù)［J］.林業(yè)科技開發(fā)，2002，（3）.

［10］董宏敢，邵卓平.淺析柜類家具設(shè)計中的力學(xué)因素［J］.林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備，2006，（7）.

［11］卡爾·艾克曼.家具結(jié)構(gòu)設(shè)計［M］.中國林業(yè)出版社，2008，（7）.

［12］王麗薇.韓國傳統(tǒng)箱柜類家具的造型研究［D］.東北林業(yè)大學(xué)，2014.

［13］孫婷.明式柜類家具正立面比例體系的研究［D］.中南林業(yè)科技大學(xué)，2012.

［14］陳高杰.基于眼動分析的柜類家具外觀設(shè)計評估研究［D］.南京林業(yè)大學(xué)，2010.

［15］王紅強(qiáng)，海凌超，廖桂福.淺析柜類家具的穩(wěn)定性［J］.家具，2010，（2）:106-108.

［16］黃瓊濤，吳燕，楊波，等.烷基烯酮二聚體用于杉木疏水改性的研究［J］.家具，2013，（6）:43-45.

［17］關(guān)惠元.柜類家具擱板剛度設(shè)計的圖解法［J］.家具，1994，（4）:3-5.

［18］孫彬青，馬曉軍，范曉雪，等.柜類家具的包裝設(shè)計［J］.西北林學(xué)院學(xué)報，2013，（5）.

［19］徐碩.模塊化柜類家具的設(shè)計研究［D］.東北林業(yè)大學(xué)，2012.

［20］陳星艷，周旭恩，劉亞娟，等.拆裝式柜類家具設(shè)計方法與設(shè)計實踐［J］.中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2012，（1）.

［21］李雪蓮.家具模塊化設(shè)計方法研究與設(shè)計實務(wù)［D］.南京林業(yè)大學(xué)，2007.

［22］孫德林，姚文亮.基于速生木材特性的實木家具結(jié)構(gòu)設(shè)計［J］.林產(chǎn)工業(yè)，2014，（1）:37-38.

［23］安徽農(nóng)網(wǎng)農(nóng)業(yè)科技.http://www.ahnw.gov.cn/2006nykj/Show.asp？ContentID=｛0540BCC2-AB55-481D-9729-E97FBC9F9828｝

［24］中國林業(yè)新聞網(wǎng).http://www.greentimes.com/green/econo/mcgy/mydt/content/2014-05/22/ content_259225.htm

Willow Fir in Tank Type Furniture's Structure Optimization Design Study

In recent years，with the development of the protection of natural forests，people are paying more attention to the use of artificial forest.This paper takes the fast-growing Cryptomeria as an example to study the fast-growing wood and cabinets furniture research status.Besides it also makes a brief review，pointing out that the subdivision design method on cabinet in the extant literature is not enough，and the research on Cryptomeria fortunei，even fast growing wood applied to furniture design directly is still deficiency.Combining with existing data，this article gives a reasonable prospect for this study trend，pointing out that from wood itself to study the structure of the fast growing wood cabinet furniture has great potential .Hope to provide effective help for Cryptomeria fortunei's use in the structure optimization design and research of cabinets furniture.

Cryptomeria fortunei；Cabinet furniture；Furniture structure；Design

TS664.02

A

1006-8260（2015）11-0104-02

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項項目（201404502-1）

常軍茹（1989-），女，碩士研究生，研究方向:家具設(shè)計，E-mail:1101677629@qq.com

陳于書（1972-），女，博士，副教授，研究方向:家具設(shè)計，E-mail:13813807277@139.com

常軍茹，陳于書.柳杉木在柜類家具中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計研究［J］.家具與室內(nèi)裝飾，2015，（11）:104-105.