钢木结合榫卯连接柜设计研究

李文

摘要：本文设计了一种钢与实木结合的榫卯连接柜，包括钢制置物架。其特征为：在钢制置物架外侧罩有实木柜体，将钢制置物架罩在内部，所述实木柜体与钢制置物架通过榫卯结构连接在一起。这种柜子，抗震能力强、美观，非常适于文物及重要物品的收纳。

关键词：钢木结合;榫卯结构;实木柜体;钢制内框架及置物架

Abstract： This paper discloses a steel-solid wood mortise and tenon cabinet， with a steel shelf housed inside; it is featured by that the steel shelf is housed by the solid wood cabinet， and the solid wood cabinet body and the steel shelf are connected together through a mortise and tenon joint structure. This cabinet has strong vibration resistance and beautiful appearance， and is very suitable for the storage of cultural relics and important items.

Key words： Steel-wood structure; Mortise and tenon structure; Solid wood cabinet body; Steel shelf

一提到“榫卯”结构，大家马山就会联想到中国传统家具的工艺：榫卯结构。本文采用这种工艺形式，将其应用到钢与实木的结合设计上[1-7]。传统家具的榫卯结构是实木与实木的结合，本文榫卯结构采用钢与实木结合的榫卯连接工艺。钢木家具已经有了20多年的历史，其采用钢腿加人造板;或在人造板桌面中，上、下两层之中覆有钢衬;或在人造板桌面下覆有钢梁[8-11]。本文设计的钢与实木结合的柜子，是采用我国传统榫卯结构工艺，实现钢与实木的榫卯结合，达到钢与实木之间不采用胶黏剂，也不采用螺丝等紧固件进行连接，而是采用榫卯连接形式。通过设计一种钢木结合卯榫结构连接柜，旨在为钢木家具的发展提供新思路。

1.研发背景分析

在故宫等博物馆，保存着贵重的文物、工艺品，对摆放文物和工艺品的架子或柜子有明确的抗震要求，避免地震时架子或柜子因振动损坏或被倒塌的建筑砸坏，因此现在一般都是由钢等金属制成[12-18]。然而，无论是文物还是工艺品，除了价值高昂以外，通常还具有艺术和文化属性，因此保存单位希望保存这种文物和工艺品的柜子有艺术性，或遵循中华传统文化，而金属的硬、冷的特点，难以满足妥善保管的要求。有关专家提出采用中国传统实木家具，以赋予其中华文明的内涵，然而，实木家具难以满足抗震要求[19-23]。有鉴于此，特开展钢木结合卯榫结构连接柜的设计研究。

2.设计研发内容

本设计目的在于开发一种钢与实木结合的榫卯连接柜，以结合钢与实木家具的优点，解决博物馆等单位的实际需求[24-27]。本设计的钢与实木结合的榫卯连接柜，包括钢制置物架，在钢制置物架外侧罩有实木柜体，将钢制置物架罩在内部，所述实木柜体与钢制置物架通过榫卯结构连接在一起。

对于所述榫卯结构，包括实木柜体上的燕尾形卯眼，以及钢制置物架上的燕尾榫，所述燕尾榫卡入实木柜体的卯眼内。为了便于安装，所述实木柜体上的燕尾形卯眼采用水平截面为燕尾状的竖向长槽，长槽下端宽度不小于燕尾榫最大宽度，以形成插入口[29-32]。

所述燕尾榫为焊接在所述钢制置物架侧面上的钢制燕尾块;卯眼可以设置在实木柜体两侧山板上，优选设置在实木柜体四角的立柱上;钢制置物架通过滑轨安装有推拉式置物搁板;卯眼下端水平宽度不小于所述燕尾榫最大宽度。

本设计的这种钢与实木结合的榫卯连接柜，外观为实木柜体，以满足外观要求，特别是采用传统榫卯结构和工艺的实木柜体，融入了传统文化元素，还可以雕花、镂空。内部钢制置物架，以满足文物保存的抗震要求。实木柜体与钢制置物架通过榫卯结构连接，使两者连接为一个整体，同时进一步提高了实木柜体本身的连接强度，又可以避免实木柜体的变形，并使整体抗震性能加强。

3.设计案例详解

如图1—4所示，是本设计的钢与实木结合的榫卯连接柜示意图，内部为钢制置物架，用于放置文物和实现抗压、抗震。在钢制置物架外侧罩有实木柜体，将钢制置物架罩在内部，为了提高抗压、抗震性能，钢制置物架和实木柜体均通过自己的腿部直接放置在地面上，即实木柜体没有底板，钢制置物架底部不是被实木柜体托住，这对于提高整个组合连接柜的抗压和抗震性能很重要。

实木柜体由四角的立柱10、前面通过四付合页12安装的两扇双开式柜门（可平开180度）13，在两侧面通过竖枨14和与其呈“十”字形的横枨以及上方和下方的横枨与前后立柱10通过榫卯结构形成框架结构，中间有侧山板11通过四边插在框架结构的插槽内，形成实木柜体两侧部。如图4所示，在后面有背板插在实木框架构成的插槽内，形成实木柜体后身，顶部有顶板。如图4和图5所示，在两侧的侧山板上加工有卯眼，卯眼水平截面形状如图4所示为燕尾形，如图5所示卯眼下端水平方向的宽度略大于燕尾榫最大宽度，以便于钢制置物架上的燕尾榫27从该端插入卯眼内，且越插越紧。

如图3所示，钢制置物架由不锈钢材质的竖向方管21和水平方管20焊接成一个立方体框架，中部有固定式的水平搁板22，以及通过滑轨26安装的推拉搁板23，推拉搁板23用于放置大件文物、沉重文物等，搁板23采用双层搁板，可以拉出且可以把首层搁板取出，便于取放文物的操作，下部由四个角部的竖向方管21構成立于地面的腿部。在钢制置物架两侧面的竖向方管21上，每侧焊接有四个燕尾椎27。

推拉搁板23前部有前档板24和抠手25，前档板24避免在推拉过程中上面的文物掉下，抠手25便于手抠操作。

如图4所示，钢制置物架的燕尾榫27是嵌入实木柜体两侧的侧山板11内的燕尾结构的卯眼内，将实木柜两侧部嵌卡在钢制置物架两侧，利用强度好、不易变形的钢制置物架将实木柜体两侧的侧山板向内拉住，进而实现将实木柜与钢制置物架装配连接在一起。

采用图5卯眼结构的有益效果是：（1）便于安装，将通过榫卯结构组装好的实木柜两侧的侧山板11上的四个卯眼如图7所示，以卯眼下端最大宽度位置对正燕尾榫27插入，同时将实木柜前后面顶部和底部水平横枨、后方的背板通过榫卯结构和插槽装配在一起，然后向下压该侧山至图8所示位置，直至实木柜侧部的下部到达地面，将实木柜左右两侧的侧山均安装到钢制置物架两侧后，安装实木柜顶部和前脸的柜门。这样不仅将实木柜体与钢制置物架装配在一起，而且是实木柜罩住钢制置物架。（2）实木柜与钢制置物架分别通过自己的腿部立在地面上，既不是实木柜体的重量压在钢制置物架上，也不是钢制置物架的重量压在实木柜体上，两者不能在水平方向上相对移动，而又可以上下有一定的相对移动能力，这对于抵抗地震时抗压破坏以及地面开裂、摇摆、波浪式变形产生的破坏非常有利（钢木结合卯榫结构连接柜效果图见图6）。

4.设计思路解析

4.1材料与配置

采用实木制作外柜体，内框架龙骨采用优质25 mm×25 mm不锈钢方管，龙骨壁厚1.5 mm，不锈钢搁板厚度1.0 mm。

实木柜体，根据保存具体文物的需求，柜子设有通体对开门、上下对开门、单面开或双面开门;外观明清风格，青龙雕花工艺处理;黄铜五金配件;配不锈钢整块式搁板，搁板可调节层高，搁板折弯厚度25 mm，底部配加强筋。采用专用铰链，门的开度可达到 180°。

4.2结构

实木部分与不锈钢部分连接采用榫连接，不使用螺钉、螺栓和黏合剂等其他方式。所有金属架采用满焊结构。在钢木部分的连接方式上，运用了现代技术和传统榫卯工艺。这项先进工艺使钢和木两种不同材料制成的部件在不采用胶水、螺钉和螺栓的情况下实现了有效连接，柜架外形美观、环保性能极佳，装配便捷。

4.3实木工艺与饰面工艺

采用实木制作，对木材蒸煮杀菌等定型处理后，再干燥至8%—12%的含水率出炉，加工制作流程为原材购进→开料→烘干→下料→拼接→画线→开榫→开槽→组装→打蜡（或油漆），全部柜身采用榫卯工艺结构。表面正面采用环保油漆涂饰，经检砂→头度底漆（干燥）→较粗砂纸打磨→二道底漆（干燥）→中粗砂纸打磨→三道底漆（干燥）→细砂纸打磨→面漆（干燥）→細砂打磨→面漆（干燥）等10多道工序，确保产品品质;背面采用打蜡工艺处理，即在实木制品上经木工、组装、刮磨、反复打磨之后的一套手工工艺，不仅很好的展现了木材优美的自然纹理，还能在木材表面形成一层保护膜，防止外界环境对木材腐蚀，而由于抚摸、擦拭和空气作用等原因，时间越久越靓丽。

表面涂饰采用烫蜡工艺。烫蜡须使用蜂蜡，并经过水磨白茬、磨活、烫蜡、擦蜡打光这4道工序。

4.4防震说明

内置25 mm×25 mm不锈钢龙骨，以此增强柜体的抗震性和耐压性，在地震及其他极端情况下可有效地保护档案（文物），使毁伤程度降至最低。

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