绿色设计在家具结构创新设计中的应用研究

王硕　陈璐

摘要：本文以探究现代家具结构设计的新思路和新方法为目的，将绿色设计理念引入家具结构设计之中，以现代家具为研究基础，对家具结构设计进行系统化分析，结合家具设计中材料多样化设计、可拆卸性设计、可回收性设计等方面，总结现代家具结构设计的发展现状与趋势。在此研究基础上，进一步论证分析，研究探索家具结构创新设计的可行性方案。

关键词：绿色设计;家具结构;创新设计;设计应用

中国分类号：TS664 文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2019）11-0101-02

家具设计是由结构设计、造型设计、工艺设计等多个方面构成的，其中结構设计作为家具设计的基础，在现代家具设计中有着十分重要的地位。目前，家具结构的现代化已成为现代家具设计新的突破点，如何打破传统设计思维模式，寻求更加科学合理的设计方法，有效地利用资源、减少污染，是设计界研究的重点内容。

1家具结构设计的发展趋势

1.1文化传承设计

传统实木家具结构以榫卯为主，辅以胶或钉。所谓榫即器物或构件上凸出的部分，而卯即安装榫头的孔眼，是凹的部分，“凹”与“凸”相互咬合，连接紧密[1]。随着工业化生产设备的不断发展，现代实木家具结构在传统榫卯结构的基础上进行了改良设计，总体可归纳为整体榫和插入榫两种形式。整体榫是在方材零件上直接加工而成，如直角榫、椭圆榫、燕尾榫和指榫;而插入榫和零件不是一个整体，单独加工后再装入零件预制的孔或槽中，如圆榫、片榫等[2]。榫卯结构起源于建筑，后来被广泛应用到传统家具之中。这种巧妙的节点结构设计精密牢固，科学合理，凝聚了古代匠人智慧的结晶，传承了中国传统造物的精华;但其构造复杂繁琐，需要依托匠人的精湛制作技艺和大量的时间精力，加工成本太高，由此推动了榫卯结构由传统向现代化设计的不断转变。

1.2工业标准化设计

板式家具的结构不同于实木家具，基于部件标准化、系列化、互换性的考虑，板式家具结构设计的重点在于“32mm系统”的设计，接口则大多采用圆棒榫定位，五金件连接的接合方式[3]。板式家具五金件种类繁多，其中结构五金件是板式家具中最为关键的五金件，包括紧固连接五金件、位置调节五金件、活动连接五金件和吊挂支托五金件，主要起到连接板式家具骨架结构板件和功能部件的作用[4]。板式家具的结构五金件多为金属制品，其优点在于结构件可标准化批量化生产，主部件之间可以多次拆装，从而降低家具的生产成本以及运输成本;但也正是由于板式家具可拆装的特点，金属结构件在承受长时间载荷后容易产生形变，导致其结构强度降低，从而影响到家具整体的稳固性。

1.3现代化创新设计

随着生产技术和认知程度的不断提高，新材料、新构造的现代家具越来越受到人们的青睐，新的家具结构也应运而生，如软体家具的颗粒填充结构、塑料家具的一体成型结构、竹藤家具的编织结构以及纸质家具的蜂窝结构等等。它们往往遵循传统而又超越传统，遵循常规而又打破常规。也正因如此，在现代家具设计中，家具的形式特征已经由整体式向模块化方向转变，结构特征由固定式向拆装式方向转变，功能特性由单一功能性向功能与装饰共存方向转变。因此，家具结构设计在满足功能结构的基础上，也需要考虑到产品的模块化、拆装化和装饰化等设计要素。

2绿色设计

绿色设计是指产品从设计到报废的整个生命周期内，着重考虑产品的环境属性，如可拆卸性、可回收性、可重复利用性、可维护性等，并将其作为设计目标，再满足环境目标要求的同时，保证产品应有的功能、质量、使用寿命等要求[5]。

3绿色设计在家具结构创新设计中的应用策略

3.1以绿色环保为导向的材料多样化设计

材料多样化一直是家具设计创新途径之一。目前，天然木材是家具生产的主要原材料，但由于木材各向异性等缺陷，导致其无法满足现代家具的多样化结构强度要求，为此人们逐渐将可降解塑料、橡胶和纸等工业材料应用到家具生产中。就目前生产技术而言，工业材料没有绝对的绿色环保，但只要其各项指标都控制在标准之内，将其生命周期对环境产生的破坏降到最低，就应该把之归为绿色环保材料，这样才有利于绿色材料的研究与开发。 相较于其他工业材料而言，纸质材料更加能让人接受。纸质家具制造的工艺要考虑到原料纸板的加工特性，通常要考虑纸制家具的结构。一般层压纸家具的生产过程中，通常用到拼插结构、蜂窝结构和折纸结构[6]。以蜂窝结构为例，其既可以作为原料纸板内部结构，又可作为成品家具接合结构。中国台湾的设计师邱启审利用回收纸及碎木屑压成的木板为材料，设计出一系列可伸缩的手风琴家具（图1），这种家具的支撑结构由大量蜂窝孔接合而成，这种高强度环保再生纸具有很强的伸展性和收纳性，可以根据场所的不同变化出多种曲度和长度加以适应。

3.2以模块化为导向的可拆卸性设计

模块化设计（Modular design）是绿色设计方法之一，它已经从理念转变为较成熟的设计方法。家具模块化拆卸设计是家具工业进步的表现，也是顺应“绿色家具”发展的产物[7]。以模块化为导向的可拆卸性设计，就是将家具的某些部件通过标准结构件组合在一起.构成具有特定功能的子系统。这个系统既可以作为通用模块与其他构件组合成新的系统，也可作为特定模块单独使用，而连接各部件的标准结构件要具相对的可拆卸性、通用性和互换性。

目前，板式家具的可拆卸结构需要遵循“32mm系统”设计要求得以实现，其可拆卸次数主要是由板材和五金件的质量所决定。实木家具拆卸结构可归纳为六大类，即搭接式、插接式、自锁式、挤压式、拼接式和栓锁式[8]。以自锁式结构为例，中国设计师沈文蛟在借鉴鲁班锁结构的基础上，巧妙地设计出一款由三长三短的六根木棒组成的衣帽架，且无需任何固定连接，无需任何工具安装。此款衣帽架是由相同的3个模块组合而成，即一长一短两根木棒穿插构成一个通用模块，再通过两两相交形成巧妙的三角支撑结构，此结构不仅牢固，而且方便拆卸（图2）。

将可拆卸设计思想与绿色设计方法结合起来，可以同时满足家具产品的功能属性和环境属性，一方面，家具的可拆卸性有利于增加使用上的便利，满足功能上多样化;另一方面，可以减少或消除对环境的不利影响，减少包装材料的废弃污染，方便废弃家具零部件、家具模块的维修更新和回收再利用。

3.3以低废弃为导向的可回收性设计

“低废弃”是低碳理念的重要内涵，也是进行绿色可回收设计的重要评估指标之一。家具的可回收设计是从设计之初到报废为止，贯穿整个产品生命周期的一种设计理念。它包含产品包装材料回收、产品原材料回收和产品零部件回收等多个方面，因此在设计之初就要充分考虑产品回收的可能性、处理方法以及对环境的污染程度等诸多因素。目前，在家具结构设计中，以低废弃为导向的可回收性设计体现在以下几点：

3.3.1包装节约型

此类型以非固定式结构为主，包括折叠式结构、拆卸式结构等。这类结构的家具相较于固定式家具能够极大地减少包装空间，从而直接减少对包装材料的使用，大幅度降低运輸成本，充分提高对资源和能源的有效利用。

3.3.2寿命延长型

此类型主要指以标准化设计为原则的可拆卸结构。根据材料属性与使用质量的不同，我们既可以通过更换产品部件，又可以通过更换连接件来实现产品的可持续使用，从而提高产品的回收利用价值。

3.3.3减污低耗型

此类型涉及到结构的绿色化。如何减少废弃零部件处理过程中对环境造成的污染，如何降低能源的消耗，这就涉及到产品后期回收的处理方法。而利用天然材料作为结构件能够极大程度解决这一问题，以木质家具片榫为例（图3），这种插入榫不仅成本低廉，而且在产品回收后不需要与主体材料进行分类处理，直接破碎再加工即可，对环境的污染程度显著降低。

4结语

结构设计已成为现代家具创新设计的重要途径之一，而目前人们常常忽略家具结构与绿色设计的关联性。本文通过总结现代家具结构设计的发展现状与趋势，并在此研究基础上进一步论证分析，将绿色设计理念引入家具结构设计之中，以期能够为现代家具设计提供了一种新的设计思维，为未来家具结构创新设计提供一定的指导意义;同时，也希望为人们创造健康、便捷、可持续的家居生活环境，推动绿色家居的进一步发展。本文系江苏省高校哲学社会科学研究基金项目《基于绿色设计理念下的可拆装式榫卯家具结构创新设计研究》（项目编号：2018SJA0390）。

参考文献

[1]李睛浅析榫卯之美[J].美术教育研究，2015 （01）：66-67.

[2]吴智慧.室内与家具设计[M].北京：中国林业出版社，2013.

[3]李哲板式家具结构设计的技术美研究[D].长沙：中南林业科技大学，2017：18-19

[4]关惠元.现代家具结构讲座第四讲：板式家具结构——五金件连接及应用[J].家具，2007

[5]艾飞基于绿色设计原则的产品设计理念探究[D].武汉：武汉理工大学，2012 （11）

[6]蒙晶.基于可持续发展的现代纸质家具设计与研究[D].西安：西安工程大学，2015：43-44.

[7]黄志斌，刘志峰.当代生态哲学及绿色设计方法论[M].安徽人民出版社，2004：156-158

[8]王硕.基于拆装式结构的实木家具契合榫接合方式分析[J].家具，2016：28-31.

作者简介

王硕/1991年生/男/江苏南京人/硕士/实验员/研究方向为家具设计与工程（江苏南京211167）

吴智慧（通讯作者）/1963年生/男/江苏南京人/教授/研究方向为家具设计与工程（江苏南京210037）