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传统家具的继承和创新关键在榫卯构造上,它不仅是传统家具的主要结构并具有一定的艺术价值,也是传统家具的生命能否延续的重要指标。以往对传统家具的研究忽略了结构的重要性,大多以造型为外观特征作为探讨文化意象的切入点,文化因素多止于图案或线条的应用。传统家具尤其结构中所蕴含的精神与技术特质并没有呈现在意象转化的过程中。本文试图从更广泛的意义上理解和应用传统家具的榫卯结构,将原有单一考虑生产改造的直线式的研究模式拓展为动态的、多元化的改造方式。通过对传统家具榫卯连接的起源、类型、文化内涵等进行系统的归类整理和综合应用理论力学和木材科学的理论和方法对传统家具的结构特性的深入分析,验证榫卯结构的科学性与艺术性,从文化、功能及生产方式的角度探讨传统家具结构系统现代化的可能途径与设计方法,让传统家具融入现代生活方式和生产方式。本论文完成的主要工作如下:(1)提出“关键接点”的概念,从生产的角度将传统家具的接合形式分为面板接合、面板与框架的接合、框架的接合及装饰性构件的接合四类,这种分类方法成为后续对传统家具结构进行改造的基础。(2)建构以榫卯为主的造型方式,将传统家具的榫卯结构视为文化脉络或系统中的符号,以此为载体赋予传递意义的功能,以引起人们的文化共鸣。(3)借鉴建筑中梁和梁的补强结构设计原理,分析传统家具的框架结构和整体性。传统家具中梁的应用可分为变截面梁、伸臂梁、连续梁三种;梁的补强有三种结构方式,即横向枨、霸王枨和角牙,补强结构主要体现在腿、束腰与面板的接合关系上。(4)选取传统家具中比较具有代表性的四种接合形式,即45°角度接合(二维)、格肩榫、粽角榫、走马梢进行力学试验和分析。试验结果表明:在现代胶粘剂的作用下,45°角度接合(二维)的抗弯强度极值排列为揣揣榫>直角榫>传统夹角榫接结构,但与其他接合形式相比,传统夹角榫接结构抗弯耐久性较好,结构发生破坏后强度并非立刻丧失,而是经过几段反复后强度逐渐降低;格肩榫的抗弯强度略高于直榫,格肩榫(有虚肩)的设计主要是为解决传统家具中枨容易拔出的结构问题,而并非为增强抗弯强度;传统粽角榫抗弯强度极值较大,抗弯耐久性较好,需要注意的是夹持长边得到的抗弯强度极值要大于夹持短边的抗弯强度极值。这从另外一个角度说明传统粽角榫结构中腿子的端部开长短榫的设计是合理的,除了有避榫的因素,更有结构强度上的考虑;走马梢的引拔强度较低,不适合用于承重的部位,其引拔强度的大小与榫孔材选用材料的顺纹抗剪强度相关,榫孔材纵裂并同榫孔角剪断是走马梢接合构件最常出现的破坏模式。(5)在拆装结构的应用方面,Clamex P系统具有较大的潜力,但该系统目前只适合厚度大于16mm、宽度大于85mm的构件连接。根据强度试验可知,Clamex P系统的连接强度取决于连接件本身的强度,构件宽度的大小对连接强度几乎没有影响。下一步有必要对Clamex P系统的塑料材料及塑料与金属挂钩件的连接部位做进一步的加强,使这一新型连接系统能在传统家具中得到更广泛的应用。(6)在粽角榫接合改造的探讨上,本研究以6组30个试件,通过模拟桌角损坏的抗弯强度试验,进行不同改造方式的比较,结果显示各种连接方式的强度大小排序依次为:双圆棒榫>栽榫>传统粽角榫>燕尾>单圆棒榫>磁性螺丝。Invis磁性螺丝强度较低的原因是目前磁性螺丝系统的设计仅针对板式家具中密度板的连接,并未考虑实木的连接方式,预埋螺母件长度、牙型高度较低,螺距较大,下一步可考虑针对实木接合做进一步的改进。(7)本研究从节点分析的角度,将传统家具的榫卯结构分为二维榫卯和三维榫卯。通过比较二维和三维榫卯结构抗弯试验的载荷-位移曲线,发现破坏后三维榫卯不会立刻下降,而是呈现缓慢下降的曲线,说明三维榫卯因结构的层层互锁、互相制约,抗弯耐久性较好。