驾驭实木湿涨干缩性能的五项家具设计准则

对实木家具而言，影响品质最根本的原因是实木的“湿胀干缩”性能。传统木家具的构成形式为框架结构、榫卯接合。采用框架结构的合理性在于框架可以由线型构件构成，之所以用线型构件是由于木材所固有的湿胀干缩性能使板状实木构件难以驾驭；而之所以来用榫卯接合是由于木材类似于钢筋混凝土结构的力学性能给人们提供了采用这种接合的条件。

装饰性与牢固性是家具结构的基本要求。横纹尺寸大的板状实木构件难以达到这种要求。因为随着含水率的变化，木材的尺寸将增大或缩小，对于某一给定的树种，横纹尺寸越大，则此种变化越大，影响视觉效果。当尺寸变化的绝对值大到一定的程度时，家具结构就会遭到破坏，从而使家具的强度面临灾难性的后果。

木材干燥被用来缓解木材的胀缩。古代制作家具要将木材存放相当长的时间，以便让木材在自然状态下干燥到平衡含水率，而且，由于古代交通条件的限制，通常都是就地制作和使用，平衡含水率相对稳定；人工干燥方法的出现与干燥理论的不断完善缩短了干燥时间。但无论是自然干燥还是人工干燥均不能从根本上解决木材的尺寸稳定问题，因为吸湿与解吸是木材这种毛细管多孔材料的自然特性，而平衡含水率是随气候、地点与空间位置而动态变化的。

树木在生长过程中形成了以纤维素作为骨架物质，半纤维素、木素作为填充与粘结物的结构，这种结构赋予木材较高的抗弯强度，为家具中的榫卯结构创造了条件。人造板，尤其是板式家具中使用的刨花板和纤维板，由于在制造过程中上述天然木材的自然结构已被破坏，许多力学性能指标大为降低，因而榫卯结构对人造板来说无法使用；与此同时，同样由于结构变化的原因，人造板在幅面方向的尺寸稳定性大为提高，从而为板式家具开辟了良好的途径。因此，板式家具应运而生，并在主要承受静载荷的柜类家具上获得了蓬勃的发展。

这里给出的是五条驾驭实木材料的家具结构设计准则，即：

1.优先采用线型构件

今天的木材研究者们已经测得了世界范围内多种商品材的干缩系数，例如含水率每变化一个百分点，水曲柳的径向干缩系数平均约将变化0.2％，这就意味着在使用中含水率变化十个百分点的一块600mm宽的水曲柳家具板材的尺寸将变化12mm，没有哪件家具挡得住它的破坏，除非给它留有足够的自由变化空间，但没有线型构件的辅助，这种空间是无法制造的。同理，如果采用30mm宽同样材质的线型构件，则理论上在极端情况下尺寸将变化0.6mm，再加上木材在干燥过程中由于纹孔的封闭等内在微观结构的不可逆变化和最终的涂饰处理等，其实际变化量还会缩小，当变化量小于0.5mm时，家具结构就可处于安全状态。

许多研究者认为，明式家具简洁、清秀与空灵的形态是由于文人墨客参与设计的结果，愚以为，首要因素并非如此，而是中国古代工匠对木材自然性能的了解和经验积累，懂得线型构件的应用才是安全的结构设计要素。 

2.尽量采用开放结构

采用开放结构是指让某些构件具有自由伸缩的条件，即：当木材湿胀干缩时，在横纹理方向上由于没有其它构件的制约而不会对家具本体造成灾难性后果，如桌面板等。

3.端头封闭

由于木材的大毛细管系统（阔叶材的导管与针叶材的管胞）是纵向排列的，这也是水分进出的主要通道，而横纹理方向的通道主要依靠的是纹孔，它们与大毛细管的口径不是一个数量级的，水分不容易传道，所以吸湿与解吸主要是通过端头进行的，一旦把端头成功封闭，那么木材与大气环境的水分交换就会被阻隔，从而实现结构上的安全。 

4.特殊部位开工艺槽

在两个构件的交接处，由于湿胀干缩量不同，往往会使已经加工平整的界面出现凹凸现象，影响视觉效果。此时，可以干脆铣出一道槽口，权作装饰，这样，即使出现变化，也会由于槽口的掩护作用而消除视觉上的缺陷。 

5.宽板镶框结构采用柔性节点

对于带框架的镶板结构，如实木框架和镶板门，镶板往往是宽幅面构件，它的尺寸变化会破坏整个部件。上述四种方法在这里都用不上，那么不妨采用柔性节点来解决这个问题，即：框架中的槽口应该比镶板插入的尺寸大一些，当镶板湿胀时让其有空间可容纳，从而避免把整个框架撑散，同时，施胶时也不能满施，而只能在中间位置或单边施胶，否则预留的空间将失去作用。而避免干缩时可能带来的边缘色差，则可以采用先油漆后组装的方式来消除。

有些人认为油漆可以起到阻止水分交换的作用，这是不可能的，因为涂层只能延缓而无法完全阻隔水分。

如果没有对材料自然性能的深入理解，是设计不出好作品的，本文希望对设计师们，尤其是非林业院校毕业的家具设计师有所助益。

作者：许柏鸣，现为南京林业大学家具与工业设计学院教授、博士生导师。 深圳家具研究开发院院长，意大利米兰理工大学设计系访问学者，国际竹藤组织家具设计与制造国际顾问，中国家具设计专业指导委员会副主任委员。