竹材在多功能家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用?

鄭 儀 吳義強(qiáng) 李新功 鄭 霞

（中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410004）

1 多功能家具設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

多功能家具系指在保證家具基本功能的前提下，同時(shí)具備其他功能的復(fù)合型家具[1]。其優(yōu)點(diǎn)在于可有效提高空間利用率，滿足中小戶型住宅環(huán)境的家居需求，在提供更多功能的同時(shí)，為人們帶來更多的設(shè)計(jì)與創(chuàng)意體驗(yàn)。多功能家具主要分為兩類：“一體多能”的靜態(tài)化設(shè)計(jì)類型與“一體多變”的動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)類型[2]?！耙惑w多能”靜態(tài)化設(shè)計(jì)體現(xiàn)在家具具備可同時(shí)使用的多種功能；“一體多變”動(dòng)態(tài)化設(shè)計(jì)表現(xiàn)為通過對(duì)家具進(jìn)行推拉、折疊等操作，使家具形態(tài)產(chǎn)生變化，實(shí)現(xiàn)不同的功能。

多功能家具用材多為木質(zhì)材料，或因功能或美觀需要采用金屬、玻璃等復(fù)合材質(zhì)，以滿足家具功能需求和消費(fèi)者審美需求。在造型上趨于多樣化、現(xiàn)代化，在功能上多元化，視覺效果美觀，使用便捷舒適。新材料、新工藝的研發(fā)與多元化的設(shè)計(jì)，使多功能家具具有突破傳統(tǒng)印象的設(shè)計(jì)特色，極大地推動(dòng)了多功能家具市場的發(fā)展，拓展了人們對(duì)家具的想象力。然而，多功能家具仍存在以下問題：

1）功能設(shè)計(jì)未能抓住消費(fèi)者的需求點(diǎn)。一些多功能家具的設(shè)計(jì)局限于功能堆疊，或僅為追求形式而進(jìn)行的設(shè)計(jì)。在保證基本功能的同時(shí)，未能挖掘新的設(shè)計(jì)點(diǎn)以滿足消費(fèi)者需求。

2）家具變化操作時(shí)體驗(yàn)不佳。功能轉(zhuǎn)換操作繁瑣是目前多功能家具較為常見的問題。使用家具的過程是人機(jī)頻繁互動(dòng)的過程，尤其對(duì)多功能家具進(jìn)行動(dòng)態(tài)操作時(shí)，人與家具之間的互動(dòng)更為緊密。因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循直覺設(shè)計(jì)與人性化設(shè)計(jì)原則，注重操作的指向性與舒適性。

3）造型較為呆板。家具造型不只是取決于外觀形態(tài)的設(shè)計(jì)，同時(shí)也取決于內(nèi)部結(jié)構(gòu)。目前市場上一些常見的多功能家具產(chǎn)品造型缺乏美感與設(shè)計(jì)感，且其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使功能轉(zhuǎn)換過程十分生硬，再加上金屬材料的選用，使其更像是家具與機(jī)械的結(jié)合，未能從“精”與“巧”上下功夫，從整體上把握最終家具的造型效果。

4）材質(zhì)偏于單一。目前多功能家具主要分為以支撐、憑倚、收納功能為主的三類家具。這些多功能家具大多為木質(zhì)人造板制造，材質(zhì)應(yīng)用較為單一。偶有應(yīng)用多種材料的家具，也多因基本結(jié)構(gòu)的需要，材料組合也較為固定，能將材料特性和美感充分發(fā)揮的多功能設(shè)計(jì)甚少。

5）設(shè)計(jì)缺乏特色。與國外一些產(chǎn)品相比，多功能家具產(chǎn)品在設(shè)計(jì)特色上仍有所欠缺。設(shè)計(jì)師應(yīng)充分利用當(dāng)下層出不窮的新材料、新工藝，與多元化的設(shè)計(jì)環(huán)境，進(jìn)一步拓展對(duì)家具的想象力，創(chuàng)造獨(dú)具一格的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

2 多功能家具結(jié)構(gòu)分析

多功能家具中，以人造板為基材制造的支撐類、憑倚類、收納類家具居多，其結(jié)構(gòu)與木質(zhì)家具的結(jié)構(gòu)大體相似[3]。由于多功能家具有功能多樣性和拆裝便捷性的要求，因此選用的結(jié)構(gòu)類型不宜過于復(fù)雜，大致可以分為榫接結(jié)構(gòu)與連接件結(jié)構(gòu)兩種類型。

2.1 榫接結(jié)構(gòu)

榫接結(jié)構(gòu)是指將一個(gè)部件的榫頭插入另一部件的榫眼（或榫槽）內(nèi)，以榫將兩者結(jié)合起來的結(jié)構(gòu)連接形式[4]。這一結(jié)構(gòu)多用于以收納功能為主的整體式家具，以及框式結(jié)構(gòu)的木質(zhì)家具中。整體式和框式特征也同樣體現(xiàn)在多功能家具結(jié)構(gòu)中，以收納功能為主的靜態(tài)化設(shè)計(jì)的家具和模塊化設(shè)計(jì)的家具，即“一體多能”的多功能家具常用榫接結(jié)構(gòu)。隨著制作技術(shù)與設(shè)計(jì)理念的發(fā)展，榫接結(jié)構(gòu)也逐漸現(xiàn)代化，傳統(tǒng)榫接結(jié)構(gòu)不易拆裝的問題得以解決[5]。

2.2 連接件結(jié)構(gòu)

連接件結(jié)構(gòu)是指零部件之間多采用連接件接合，再最終裝配成家具的結(jié)構(gòu)形式[6]。此結(jié)構(gòu)屬于板式家具的結(jié)構(gòu)形式，適用于拆裝式家具[7]，由于與多功能家具結(jié)構(gòu)上的需求相符，因此，與榫接結(jié)構(gòu)相比，連接件結(jié)構(gòu)在多功能家具中的應(yīng)用更廣泛。多功能家具大多為金屬連接件結(jié)構(gòu)，小部分為連接件與榫接結(jié)構(gòu)并用，結(jié)構(gòu)符合“一體多變”多功能家具的設(shè)計(jì)要求，使其功能變化與拆裝便利方面的需求得到滿足。多功能家具的連接部件并不復(fù)雜，通過幾個(gè)簡單的部件就能實(shí)現(xiàn)若干功能，一般為家具中常見的通用連接件，如連桿機(jī)構(gòu)、柔性連接件、輪子、機(jī)扣、滑道等[8]，按類型可分為緊固件、活動(dòng)件和支撐件[9]，按結(jié)構(gòu)可分為顯形連接件結(jié)構(gòu)，如鉸鏈等，多用于柜體板件、門板；還有隱形連接件結(jié)構(gòu)，如偏心連接件等，多用于旁板、擱板[10]。

3 竹材優(yōu)勢特性對(duì)多功能家具設(shè)計(jì)的啟示

竹材與木材等材料相比有著顯著優(yōu)勢。竹材的生長速度快、成材快、產(chǎn)量大，力學(xué)強(qiáng)度高、易加工，低碳環(huán)保，具有天然的質(zhì)感，因此被廣泛應(yīng)用于家具、建筑等領(lǐng)域[11-13]。竹材的劈裂性、順紋彎曲性等特性[14]使竹制家具的加工方式更為豐富，并且其有良好的聲學(xué)性能與熱學(xué)性能。竹材本有的特性拓展了多功能設(shè)計(jì)的可能性。竹材的優(yōu)勢特性集中體現(xiàn)在“形”“聲”“溫”三個(gè)方面。

3.1 “形”的特性

竹材有 “植物鋼鐵”之稱。其纖維致密，基本密度在0.4～0.9 g/cm3[15]，順紋抗拉強(qiáng)度達(dá)到194.82 MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)64 MPa[16]，是一種輕質(zhì)高比強(qiáng)度的優(yōu)質(zhì)材料。竹材的空心結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度纖維，使其擁有比相同密度的木材高出約1/2的順紋抗拉強(qiáng)度和高出10%左右的順紋抗壓強(qiáng)度[17]。如加工方法合理，竹材硬度可比橡木高25%，穩(wěn)定性比楓木強(qiáng)2倍[18]。同時(shí)，竹材的收縮率小，彈性好、韌性強(qiáng)，耐磨性好，且隨著硬度的增大而增強(qiáng)[19]。具有高度的割裂性，可達(dá)針葉材平均值的2倍[20-21]。竹材 “柔”與“剛”的特性賦予其良好的加工性能，大大拓寬了竹制家具的造型設(shè)計(jì)空間。

設(shè)計(jì)師范承宗與工藝大師陳高明合作的"Flow"Chair（圖1），充分利用了竹材“柔”的特性，設(shè)計(jì)出整體造型具有流動(dòng)感的飄椅；臺(tái)灣設(shè)計(jì)師MengFanson 2010年的紅點(diǎn)獎(jiǎng)作品"Bamboo Cell"Chair（圖2），則表現(xiàn)出竹材“剛”的特性；設(shè)計(jì)師周雨潤和陳高明合作完成的"Bamboo Stool"Chair（圖3），竹編椅面與原竹椅腿相融合，造型“剛”“柔”兼具。竹材優(yōu)良的加工性能和“形”方面良好的可塑性為竹制家具設(shè)計(jì)帶來了廣闊的設(shè)計(jì)空間，將其應(yīng)用于多功能家具，可大大豐富家具樣式。

圖1 飄椅Fig.1 "Flow" Chair

圖2 竹細(xì)胞椅Fig.2 "Bamboo Cell"Chair

圖3 竹凳椅Fig.3 "Bamboo Stool"Chair

3.2 “聲”的特性

竹材具有優(yōu)良的聲學(xué)性能，并隨單位面積質(zhì)量或體積密度的提升而提升。材料密度影響其抗諧振能力，以音箱為例，箱體板材越厚、密度越高，則抗諧振能力越好，音質(zhì)也就越好。國內(nèi)外主流的高端音箱多選用中密度纖維板，而竹材比木質(zhì)材料具有更高的密度、硬度、強(qiáng)度和韌性，制成的高密度板材強(qiáng)度大，可避免聲波產(chǎn)生的振動(dòng)對(duì)音質(zhì)造成的干擾[22]，起到保證音效質(zhì)量、抑制噪聲的作用，因此竹材適合作為聲學(xué)相關(guān)產(chǎn)品的制作材料。

目前竹材的“聲”特性尚未被應(yīng)用于家具的設(shè)計(jì)與制作，只有少量的小產(chǎn)品，如竹質(zhì)音箱（圖4），但這也從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)了利用竹材“聲”特性的可行性?？蓪⒅癫闹苯佑米饕粝涞南潴w材料應(yīng)用于家具，如將音箱嵌入家具制作帶有音箱功能的多功能家具。

圖4 竹質(zhì)音箱Fig.4 Bamboo speaker

3.3 “溫”的特性

竹材有優(yōu)良的熱工性能，其本身的導(dǎo)熱系數(shù)較低，約為0.30 W/(m·K)[23]，是良好的保溫隔熱材料。經(jīng)研究[24]，將竹材與木材置于溫度、密度和含水率相同的環(huán)境中，發(fā)現(xiàn)竹材的導(dǎo)熱系數(shù)略低于木材的導(dǎo)熱系數(shù)。相比其他常見的裝飾材料，如導(dǎo)熱系數(shù)分別為1.99、36～54、0.5～1.0 W/（m·K）的瓷磚、鋼材和玻璃，竹材的導(dǎo)熱速度明顯慢得多。并且竹材的空隙率越大，保溫隔熱的性能越強(qiáng)，因此在保溫隔熱方面，竹材有著天然的優(yōu)勢。

目前這一特性僅在一些小產(chǎn)品上有較多體現(xiàn)。常見的有采用竹材與陶瓷制作的茶具，如瓷竹杯（圖5）就很好地利用了竹材“溫”的優(yōu)勢特性。為充分發(fā)揮竹材隔熱、保溫的優(yōu)勢，可探索將其應(yīng)用于重視功能性的家具，如具有加熱、控溫、烘干相關(guān)功能的多功能家具。

圖5 瓷竹杯Fig.5 Porcelain bamboo cup

4 竹材在多功能家具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用實(shí)踐

多功能家具設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮并運(yùn)用材料特性，本文以竹材“形”“聲”“溫”3 種優(yōu)勢特性作為功能設(shè)計(jì)點(diǎn)，采用2 種或2 種以上設(shè)計(jì)組合（圖6），進(jìn)行多功能家具的設(shè)計(jì)實(shí)踐。

圖6 “形” “聲” “溫”設(shè)計(jì)思路表現(xiàn)圖Fig. 6 Performance diagram of "shape", "sound" and"warm" design ideas

4.1 “聲”與“形”的結(jié)合

隨著人們生活品質(zhì)的提高，音箱、家庭影院，甚至獨(dú)立的家庭影音室成為室內(nèi)設(shè)計(jì)的重要組成部分。人們對(duì)于產(chǎn)品的“聲”功能及其傳遞效果也越來越重視。為充分發(fā)揮竹材的聲學(xué)特性優(yōu)勢與結(jié)構(gòu)之所長，筆者將“聲”“形”結(jié)合的設(shè)計(jì)思路應(yīng)用于多功能家具的設(shè)計(jì)實(shí)踐。如圖7 所示為一款帶有“聲”功能的多功能座椅，這款產(chǎn)品為熱愛音樂或觀影的群體，特別是年輕人設(shè)計(jì)，適用于小戶型住宅。座椅結(jié)構(gòu)采用直角榫連接，下方箱體結(jié)構(gòu)采用企口連接（圖8）。座椅下方空間為封閉式，用于放置音響，不僅使座椅具有整體美感，也為音箱箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了充足的空間；座椅制作采用剛性好的竹材，使構(gòu)成的音箱箱體擁有優(yōu)越的抗諧振性能，以保證音箱擁有優(yōu)質(zhì)的音效；設(shè)計(jì)上追求造型的完整度、連貫性，輕盈的體量感，以及平衡與穩(wěn)定的視覺效果，是一款兼具功能性與美觀性的多功能坐具。這款產(chǎn)品可同時(shí)實(shí)現(xiàn)智能化，如在坐具內(nèi)設(shè)網(wǎng)絡(luò)中心與數(shù)據(jù)中心，方便用戶通過移動(dòng)終端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送、功能切換等操作控制。

圖7 多功能座椅效果圖Fig.7 Multifunctional seat rendering

圖8 多功能座椅結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖Fig.8 Multifunctional seat structure detail drawing

將竹材應(yīng)用于多功能坐具，可在外觀與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分發(fā)揮竹材的彎曲性能，實(shí)現(xiàn)家具形態(tài)多樣化，達(dá)到 “聲”與“形”的完美結(jié)合。

4.2 “溫”與“形”的融合

竹材具有溫和的觸覺特性，優(yōu)良的隔熱保溫性能。竹材多孔的特點(diǎn)，使其具有優(yōu)于木材的吸濕性與吸熱性[25]，能給人們帶來舒適的溫度感受，適用于長時(shí)間與人接觸的家具。將竹材這一特性與竹材優(yōu)良加工特性相結(jié)合應(yīng)用于家具設(shè)計(jì)，使家具不僅有型還有溫度。可以氣溫差異和氣候因素為設(shè)計(jì)點(diǎn)，充分利用竹材的熱學(xué)特性，設(shè)計(jì)與恒溫、保暖相關(guān)的多功能家具，如可調(diào)溫的躺椅或帶有烘干功能的鞋凳等，內(nèi)設(shè)的加熱元件可使用碳纖維紅外加熱系統(tǒng)，并結(jié)合數(shù)字化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)開關(guān)、預(yù)約、調(diào)節(jié)等功能。

圖9所示的多功能鞋凳，發(fā)揮了竹材在“溫”與“形”方面的優(yōu)勢。其設(shè)計(jì)定位是解決鞋子潮濕、難干、發(fā)臭等問題，適合潮濕、梅雨季長地區(qū)的三口之家。該鞋凳的內(nèi)部空間設(shè)計(jì)分為兩個(gè)區(qū)：1）收納區(qū)，用于各種鞋類的收納；2）功能區(qū)，即上方的封閉區(qū)域，可置入功能性電子部件，以實(shí)現(xiàn)烘干、控溫、殺菌等功能。門板采用翻板開啟設(shè)計(jì)，既美觀，又有助于保溫。鞋凳直線面板與弧形面板的接合采用燕尾榫連接，并輔以膠接，以保證連接強(qiáng)度，內(nèi)部構(gòu)件采用直角榫連接，凳腳采用企口插接，鞋凳門板使用鉸鏈連接，便于頻繁的翻開與關(guān)閉（圖10）。與市面上方形的鞋凳相比，溫凳的圓弧造型顯得更為靈動(dòng)，更具整體性、順滑，簡約又不呆板。

圖9 多功能鞋凳效果圖Fig.9 Multifunctional shoe stool rendering

圖10 多功能鞋凳結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖Fig.10 Multifunctional shoe stool structure detail drawing

4.3 “柔”與“剛”相并存

多功能家具造型設(shè)計(jì)是不可忽視的環(huán)節(jié)。竹材自身特性決定了其加工方式的多樣性，且其可“剛”可“柔”。在多功能家具設(shè)計(jì)中，可借鑒現(xiàn)有竹家具的造型設(shè)計(jì)，充分利用竹材宜曲宜直的特點(diǎn)，靈活運(yùn)用彎曲技術(shù)，避免單純使用直線形導(dǎo)致家具造型偏于生硬，在保證基本功能的前提下，將造型的可能性發(fā)揮到極致。

圖11的多功能小型凳設(shè)計(jì)針對(duì)居住空間有限、有收納需求的家庭。座面為直線與曲線相結(jié)合，“柔”與“剛”的融合避免了整體造型過于生硬；側(cè)面具有律動(dòng)排列的竹板，構(gòu)成椅腿部分，形成竹林的視覺效果。座面曲線部分與直線部分采用燕尾榫連接，側(cè)面竹板以螺絲連接，便于自行拆裝（圖12）。竹林凳采用模塊化設(shè)計(jì)，通過相同單元的變化組合，實(shí)現(xiàn)如矮凳、高凳、邊桌之間的功能轉(zhuǎn)換。側(cè)面竹條高度不一的組合形式，形成部分具有高度差的空間，以此作為提手，便于搬動(dòng)，同時(shí)使得多功能小凳造型更為生動(dòng)。這款多功能小型凳的設(shè)計(jì)充分利用了竹材的美學(xué)特性與加工特性，并且在拆分或組合、使用或收納時(shí)都具有一定裝飾性。

圖11 多功能小型凳效果圖Fig.11 Multifunctional small stool rendering

圖12 多功能小型凳結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)圖Fig.12 Multifunctional small stool structure detail drawing

5 結(jié)語

隨著家具需求量的日益增長，木材資源的短缺，用綠色環(huán)保竹材設(shè)計(jì)制作家具將是今后的發(fā)展趨勢之一。多功能家具符合新興家具市場需求，有著廣闊發(fā)展前景。但多功能家具的設(shè)計(jì)不應(yīng)局限于市面上常見的“1+1=2”的功能堆疊而忽視材料特性，應(yīng)充分了解材料的特點(diǎn)，基于材料性能進(jìn)行針對(duì)性的家具功能設(shè)計(jì)，從而使材料優(yōu)勢最大化，家具功能表現(xiàn)更強(qiáng)，用戶操作與產(chǎn)品使用體驗(yàn)更為舒適，由此達(dá)到“1+1＞2”的設(shè)計(jì)效果。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步發(fā)掘現(xiàn)代消費(fèi)者對(duì)家具功能的實(shí)際需求，充分考慮其對(duì)家具功能、價(jià)格、結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)感等綜合考量的購買思路，進(jìn)行竹材在多功能家具中的多元化創(chuàng)新應(yīng)用，使多功能家具更加多樣化、人性化，從而提升多功能家具的產(chǎn)業(yè)競爭力。