柳杉木在柜类家具中的结构优化设计研究

■常军茹　陈于书　Chang Junru& Chen Yushu

（1.2.南京林业大学，江苏南京　210037）

柳杉木在柜类家具中的结构优化设计研究

■常军茹1陈于书2Chang Junru1& Chen Yushu2

（1.2.南京林业大学，江苏南京210037）

近年来，随着国家对天然林保护的开展，人们更加注重对人工林的利用。本文以速生柳杉为例综述了速生材以及柜类家具的研究现状，并对其做了简要评述，论述了现存文献对柜类的设计方法细分度不够，对速生柳杉乃至速生材直接应用于家具的设计方法研究尚有不足之处，并结合现有资料对此研究的未来研究趋势做出了合理的展望，指出从木材本身入手，对速生材实木柜类家具的结构进行优化设计潜力巨大。以期对柳杉木在柜类家具中的结构优化设计研究提供有效帮助。

柳杉木；柜类家具；家具结构；设计

资料检索显示，早在二十世纪九十年代就已经有学者开始注意到低质人工林的利用价值，并且开始着手对其进行研究，通过调查了解可以发现，消费观念的转变、天然硬质木质资源的日益匮乏、速生材本身的优质性能等这三个方面的因素是近年来速生材得到关注的主要原因。

总的来说，人们对于速生材的重视，主要是由于天然林极度缺乏与木材消耗量日趋增加的矛盾。家具业作为用材大户，更有责任有义务为缓解这一矛盾做出努力。目前，速生材的广泛利用遇到了一系列的问题和障碍，究其原因，主要有两点，其一是速生材本身材性的缺点；其二是我国对速生材的研究重视程度不足，资金投入及研究力度不够，创新利用意识不强。为了更系统有效地研究速生材在柜类家具中的结构优化设计，本文对其现状进行了梳理，希望对日后的研究有所帮助。

1　研究内容综述

1.1低质人工林研究现状

近年来，优质硬木资源日益匮乏，天然林更是岌岌可危，因此将工业用材从天然林转向人工林十分必要。目前我国的人工林以4666万hm2的总面积，和占世界人工林面积的26％的比例，总量居世界首位［1］。虽然人工林面积广，数量大，但是由于其自身材质松软、密度低、易干缩变形等物理特性，目前很少直接用于家具或室内装饰，而是多用于生产初级产品，如刨花板、胶合板、中纤板等，因而极大地制约了其利用。

资料检索显示，西方国家对于速生材的材料物理特性的改性研究开始较早，大概于二十世纪五十年代就已开始，例如:St等人都对酚醛树脂浸渍处理木材进行了研究后，发现经过处理后木材的抗生物侵害性能和尺寸稳定性都有所改善［2-5］。Hioue等人通过水溶性三聚氰胺甲醛树脂浸渍技术对木材进行处理，使其表面硬度和弹性模量得到提高［6-7］。

国内对于柳杉木的利用研究还较少，对于其在家具上的应用研究专著更是鲜少见到，学者们多倾向于对其改性后再利用，国内对木材进行改性处理的方法仍为常规的物理和化学处理方法［8］。此外，柳杉的利用在国内大多数仍是最原始的方法，例如粉碎压板等。值得期待的是随着木材供需矛盾的升级，不少科研机构及专家学者们开始另辟蹊径，研究新的方法来改善这种状况，如南京林业大学吴智慧教授在其《杉木细木工板的生产技术》一文中强调了研究杉木细木工板生产技术的意义，并对速生杉木小径材加工的关键技术和工艺进行了详细的分析［9］，并将此技术应用到了实际生产中，产生了巨大的经济效益。也有学者试图通过结构设计来利用速生材制作实木家具，多见于通过研究速生材自身特性，对其进行改进设计，如中南林科技大学刘明辉等人通过研究杉木自身的材料特性，将杉木应用于办公家具设计中。但此方面的文章并不多见。

1.2柜类家具研究现状

随着家具与人类生活的日益密切，家具设计也越来越受到重视，家具设计一般分为三个独立而又密切相关的阶段。第一阶段是造型设计；第二阶段是结构设计；第三阶段是结构强度设计［10］。近年来此方面的研究也越来越多，卡尔·艾克曼所著《家具结构设计》对家具结构设计和结构力学强度做了较为系统全面的分析，他指出，家具结构可以被看作一个框架，进而被定义成一个由若干个“类似杆件”组成的系统，在此系统中将连接构件之间的连接点作为铰接点进行研究［11］。通过对柜类家具设计相关文献的检索可以总结出以下几个现状。

1.2.1对于柜类家具外观设计的探索十分广泛。

家具外观是人对于家具的第一印象，为了赢得客户，家具企业在产品设计和制造过程中，更多地关注了用户的需求，加速了家具产品外观设计的发展。对于柜类家具外观设计，学者们多以柜类造型为重点，对其基本形态，比例体系，装饰艺术等进行了较为细致深入的研究，较为典型的有东北林业大学的王丽薇，中南林科技大学的孙婷等人［12-13］。另外，南京林业大学的陈高杰结合现代技术，利用眼动分析的方法对其外观进行了定量化评估［14］。这些研究为今后柜类家具设计提供了指导性意义。

1.2.2对于柜类家具质量问题的考量越来越多。

家具作为艺术品和耐用消费品的双重载体，其质量优劣至关重要，近年来关于柜类家具质量问题的研究也越来越多，学者们对其稳定性、装配精度、返修率、防灾减震、绿色设计等的探索也日益完善。国家家具产品质量监督检验中心的王红强等人指出企业对柜类家具稳定性检验标准了解不够且不够关注是影响柜类稳定性的关键因素，并阐明了柜类家具稳定性的检验标准，为柜类家具的设计提供了借鉴意义［15-16］。罗珊、关惠元强调了柜类家具防震减灾设计的必要性，并给出了通过设计增强稳定性的具体实验数据，为柜类家具的设计提供了理论指导。

1.2.3对于柜类家具各部件研究较为关注。

虽然用途多种多样，款式五花八门，但是柜类家具的基本构件大体可以分为侧板，顶板，底板，搁板，背板，门，脚架，抽屉等。近年来学者们对于各部件的研究越来越重视，例如侧板，搁板，门等，中南林大学的张继娟较为深入地研究了不同形式的柜门的结构形式，安装方法以及加工要求；南京林业大学关惠元教授结合柜类搁板的载荷条件和刚度条件建立了其数学模型，并绘制出了设计线图，深入浅出的剖析了柜类搁板的设计方法及要求［17］。

1.2.4柜类家具设计研究聚焦于标准化，模块化。

现代实木柜类家具样式不胜枚举，但按结构方式大体可分为拆装式和固定式两种［18］，为了加工和运输的便利，拆装式柜类占据了主要市场。现代消费者追求个性化，多样化，为了迎合这一消费趋势并兼顾提高生产率的要求，现代柜类家具的设计大都采用模块化，标准化，柜体不同部件的明显区别为这一设计提供了可能。因此，学者们对于柜类家具此方面的研究也颇为关注，比较典型的有东北林业大学的徐硕以及中南林业大学的陈星艳等人通过对柜类家具设计特征分析，分模块对柜类家具的结构进行了研究，着重总结了柜类家具旁板的开孔方式，强调了旁板在柜类家具设计中的重要性［19-22］，并为家具模块化设计提供了借鉴。

2　研究评述

2.1当前主要研究评述

现代柜类设计大多趋于采用标准化，不可否认标准化设计的采用大大提高了生产效率且兼顾了使用者的便利，从长远来看，模块化，标准化无疑是柜类家具设计的必然趋势。但是，现有的模块化设计并未加入对材料的考量——大都针对密度质量较为单一的人造板，并未考虑到实木的不同材性，故针对材性差异较大的木材，如速生材，现有的设计方法明显不十分适用，设计与材料脱节，柜类家具设计方法细分度不够，“因材制宜”，这一点尚需进一步研究。

总的来说，家具这一领域的学者们对于传统的家具材料的结构应用研究，如实木、胶合板、金属等的连接方式研究已较为成熟，如榫卯结构、五金连接件、一体浇铸成型等方式应用于传统材料的连接已经有了较为深入细致的探索。但是对于新生材料，如速生材，的研究还比较少，基本处于起步阶段，对于速生材直接应用于家具生产制造的专著鲜少见到，其结构方面的探索更是少之又少。关于将柳杉木应用在家具中的研究，学者们研究的重点大部分在于改善其外观属性及物理属性，对于其用于家具类实物产品的结构设计研究十分欠缺，将低质人工林木材本身通过结构设计的优化用于家具产品的问题仍未得到较好的解决。

2.2研究趋势展望

国内人工林木材大多粉碎合成密度板、刨花板、胶合板等，产品附加值有限，资源浪费严重［23］。通过结构优化设计将人工林木材应用于家具设计中，不仅可以缓解木材资源紧缺的问题，更可以增加低质人工林木材家具的附加值，同时降低生产成本，有利于提高我国家具行业的市场竞争力，促进家具企业的产业升级与产品换代［24］。

近年来，随着国家对天然林保护的开展，人们更加注重对人工林的利用，使劣质木材高性能化，多功能化已经是大势所趋。总的来说，传统的木材深加工产品仍有较大市场，但是人工林木材深加工档次低，资源浪费严重，并且研发资金投入较少，研发力度不足，这些问题亟待解决。由于柳杉木材资源丰富、废弃物可循环再利用、价格低廉等优势，近年来，国内外均加大了对人工林木材的研究力度，很多文献开始寻找通过合理设计来最大限度地发挥材料本身的优势的途径，通过对以柳杉木为代表的人工林木材材性的分析，从木材本身入手，对速生材实木柜类家具的结构进行优化设计，从而进一步完善家具结构设计理论，有效利用速生材的优势生产出符合现代人青睐的，外形时尚简洁、自然环保、物美价廉的实木家具指日可待。

（责任编辑：贺辉）

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

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［24］中国林业新闻网.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

国家林业公益性行业科研专项项目（201404502-1）

常军茹（1989-），女，硕士研究生，研究方向:家具设计，E-mail:1101677629@qq.com

陈于书（1972-），女，博士，副教授，研究方向:家具设计，E-mail:13813807277@139.com

常军茹，陈于书.柳杉木在柜类家具中的结构优化设计研究［J］.家具与室内装饰，2015，（11）:104-105.