竹材在多功能家具設計中的應用?

鄭 儀 吳義強 李新功 鄭 霞

（中南林業科技大學，湖南 長沙 410004）

1 多功能家具設計現狀

多功能家具系指在保證家具基本功能的前提下，同時具備其他功能的復合型家具[1]。其優點在于可有效提高空間利用率，滿足中小戶型住宅環境的家居需求，在提供更多功能的同時，為人們帶來更多的設計與創意體驗。多功能家具主要分為兩類：“一體多能”的靜態化設計類型與“一體多變”的動態化設計類型[2]。“一體多能”靜態化設計體現在家具具備可同時使用的多種功能；“一體多變”動態化設計表現為通過對家具進行推拉、折疊等操作，使家具形態產生變化，實現不同的功能。

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

1）功能設計未能抓住消費者的需求點。一些多功能家具的設計局限于功能堆疊，或僅為追求形式而進行的設計。在保證基本功能的同時，未能挖掘新的設計點以滿足消費者需求。

2）家具變化操作時體驗不佳。功能轉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頻繁互動的過程，尤其對多功能家具進行動態操作時，人與家具之間的互動更為緊密。因此在設計時應遵循直覺設計與人性化設計原則，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的設計，同時也取決于內部結構。目前市場上一些常見的多功能家具產品造型缺乏美感與設計感，且其結構設計使功能轉換過程十分生硬，再加上金屬材料的選用，使其更像是家具與機械的結合，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人造板制造，材質應用較為單一。偶有應用多種材料的家具，也多因基本結構的需要，材料組合也較為固定，能將材料特性和美感充分發揮的多功能設計甚少。

5）設計缺乏特色。與國外一些產品相比，多功能家具產品在設計特色上仍有所欠缺。設計師應充分利用當下層出不窮的新材料、新工藝，與多元化的設計環境，進一步拓展對家具的想象力，創造獨具一格的產品設計。

2 多功能家具結構分析

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，其結構與木質家具的結構大體相似[3]。由于多功能家具有功能多樣性和拆裝便捷性的要求，因此選用的結構類型不宜過于復雜，大致可以分為榫接結構與連接件結構兩種類型。

2.1 榫接結構

榫接結構是指將一個部件的榫頭插入另一部件的榫眼（或榫槽）內，以榫將兩者結合起來的結構連接形式[4]。這一結構多用于以收納功能為主的整體式家具，以及框式結構的木質家具中。整體式和框式特征也同樣體現在多功能家具結構中，以收納功能為主的靜態化設計的家具和模塊化設計的家具，即“一體多能”的多功能家具常用榫接結構。隨著制作技術與設計理念的發展，榫接結構也逐漸現代化，傳統榫接結構不易拆裝的問題得以解決[5]。

2.2 連接件結構

連接件結構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構形式[6]。此結構屬于板式家具的結構形式，適用于拆裝式家具[7]，由于與多功能家具結構上的需求相符，因此，與榫接結構相比，連接件結構在多功能家具中的應用更廣泛。多功能家具大多為金屬連接件結構，小部分為連接件與榫接結構并用，結構符合“一體多變”多功能家具的設計要求，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雜，通過幾個簡單的部件就能實現若干功能，一般為家具中常見的通用連接件，如連桿機構、柔性連接件、輪子、機扣、滑道等[8]，按類型可分為緊固件、活動件和支撐件[9]，按結構可分為顯形連接件結構，如鉸鏈等，多用于柜體板件、門板；還有隱形連接件結構，如偏心連接件等，多用于旁板、擱板[10]。

3 竹材優勢特性對多功能家具設計的啟示

竹材與木材等材料相比有著顯著優勢。竹材的生長速度快、成材快、產量大，力學強度高、易加工，低碳環保，具有天然的質感，因此被廣泛應用于家具、建筑等領域[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性能與熱學性能。竹材本有的特性拓展了多功能設計的可能性。竹材的優勢特性集中體現在“形”“聲”“溫”三個方面。

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]，順紋抗拉強度達到194.82 MPa，抗壓強度達64 MPa[16]，是一種輕質高比強度的優質材料。竹材的空心結構和高強度纖維，使其擁有比相同密度的木材高出約1/2的順紋抗拉強度和高出10%左右的順紋抗壓強度[17]。如加工方法合理，竹材硬度可比橡木高25%，穩定性比楓木強2倍[18]。同時，竹材的收縮率小，彈性好、韌性強，耐磨性好，且隨著硬度的增大而增強[19]。具有高度的割裂性，可達針葉材平均值的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計空間。

設計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，設計出整體造型具有流動感的飄椅；臺灣設計師MengFanson 2010年的紅點獎作品"Bamboo Cell"Chair（圖2），則表現出竹材“剛”的特性；設計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。竹材優良的加工性能和“形”方面良好的可塑性為竹制家具設計帶來了廣闊的設計空間，將其應用于多功能家具，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

竹材具有優良的聲學性能，并隨單位面積質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，音質也就越好。國內外主流的高端音箱多選用中密度纖維板，而竹材比木質材料具有更高的密度、硬度、強度和韌性，制成的高密度板材強度大，可避免聲波產生的振動對音質造成的干擾[22]，起到保證音效質量、抑制噪聲的作用，因此竹材適合作為聲學相關產品的制作材料。

目前竹材的“聲”特性尚未被應用于家具的設計與制作，只有少量的小產品，如竹質音箱（圖4），但這也從一個側面體現了利用竹材“聲”特性的可行性。可將竹材直接用作音箱的箱體材料應用于家具，如將音箱嵌入家具制作帶有音箱功能的多功能家具。

圖4 竹質音箱Fig.4 Bamboo speaker

3.3 “溫”的特性

竹材有優良的熱工性能，其本身的導熱系數較低，約為0.30 W/(m·K)[23]，是良好的保溫隔熱材料。經研究[24]，將竹材與木材置于溫度、密度和含水率相同的環境中，發現竹材的導熱系數略低于木材的導熱系數。相比其他常見的裝飾材料，如導熱系數分別為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，因此在保溫隔熱方面，竹材有著天然的優勢。

目前這一特性僅在一些小產品上有較多體現。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”的優勢特性。為充分發揮竹材隔熱、保溫的優勢，可探索將其應用于重視功能性的家具，如具有加熱、控溫、烘干相關功能的多功能家具。

圖5 瓷竹杯Fig.5 Porcelain bamboo cup

4 竹材在多功能家具設計中的應用實踐

多功能家具設計應充分考慮并運用材料特性，本文以竹材“形”“聲”“溫”3 種優勢特性作為功能設計點，采用2 種或2 種以上設計組合（圖6），進行多功能家具的設計實踐。

圖6 “形” “聲” “溫”設計思路表現圖Fig. 6 Performance diagram of "shape", "sound" and"warm" design ideas

4.1 “聲”與“形”的結合

隨著人們生活品質的提高，音箱、家庭影院，甚至獨立的家庭影音室成為室內設計的重要組成部分。人們對于產品的“聲”功能及其傳遞效果也越來越重視。為充分發揮竹材的聲學特性優勢與結構之所長，筆者將“聲”“形”結合的設計思路應用于多功能家具的設計實踐。如圖7 所示為一款帶有“聲”功能的多功能座椅，這款產品為熱愛音樂或觀影的群體，特別是年輕人設計，適用于小戶型住宅。座椅結構采用直角榫連接，下方箱體結構采用企口連接（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，也為音箱箱體內部結構設計提供了充足的空間；座椅制作采用剛性好的竹材，使構成的音箱箱體擁有優越的抗諧振性能，以保證音箱擁有優質的音效；設計上追求造型的完整度、連貫性，輕盈的體量感，以及平衡與穩定的視覺效果，是一款兼具功能性與美觀性的多功能坐具。這款產品可同時實現智能化，如在坐具內設網絡中心與數據中心，方便用戶通過移動終端，實現數據傳送、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 多功能座椅結構細節圖Fig.8 Multifunctional seat structure detail drawing

將竹材應用于多功能坐具，可在外觀與結構設計上充分發揮竹材的彎曲性能，實現家具形態多樣化，達到 “聲”與“形”的完美結合。

4.2 “溫”與“形”的融合

竹材具有溫和的觸覺特性，優良的隔熱保溫性能。竹材多孔的特點，使其具有優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，適用于長時間與人接觸的家具。將竹材這一特性與竹材優良加工特性相結合應用于家具設計，使家具不僅有型還有溫度。可以氣溫差異和氣候因素為設計點，充分利用竹材的熱學特性，設計與恒溫、保暖相關的多功能家具，如可調溫的躺椅或帶有烘干功能的鞋凳等，內設的加熱元件可使用碳纖維紅外加熱系統，并結合數字化控制技術實現開關、預約、調節等功能。

圖9所示的多功能鞋凳，發揮了竹材在“溫”與“形”方面的優勢。其設計定位是解決鞋子潮濕、難干、發臭等問題，適合潮濕、梅雨季長地區的三口之家。該鞋凳的內部空間設計分為兩個區：1）收納區，用于各種鞋類的收納；2）功能區，即上方的封閉區域，可置入功能性電子部件，以實現烘干、控溫、殺菌等功能。門板采用翻板開啟設計，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，以保證連接強度，內部構件采用直角榫連接，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，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 多功能鞋凳結構細節圖Fig.10 Multifunctional shoe stool structure detail drawing

4.3 “柔”與“剛”相并存

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

圖11的多功能小型凳設計針對居住空間有限、有收納需求的家庭。座面為直線與曲線相結合，“柔”與“剛”的融合避免了整體造型過于生硬；側面具有律動排列的竹板，構成椅腿部分，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計，通過相同單元的變化組合，實現如矮凳、高凳、邊桌之間的功能轉換。側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，同時使得多功能小凳造型更為生動。這款多功能小型凳的設計充分利用了竹材的美學特性與加工特性，并且在拆分或組合、使用或收納時都具有一定裝飾性。

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

圖12 多功能小型凳結構細節圖Fig.12 Multifunctional small stool structure detail drawing

5 結語

隨著家具需求量的日益增長，木材資源的短缺，用綠色環保竹材設計制作家具將是今后的發展趨勢之一。多功能家具符合新興家具市場需求，有著廣闊發展前景。但多功能家具的設計不應局限于市面上常見的“1+1=2”的功能堆疊而忽視材料特性，應充分了解材料的特點，基于材料性能進行針對性的家具功能設計，從而使材料優勢最大化，家具功能表現更強，用戶操作與產品使用體驗更為舒適，由此達到“1+1＞2”的設計效果。在此基礎上，進一步發掘現代消費者對家具功能的實際需求，充分考慮其對家具功能、價格、結構、設計感等綜合考量的購買思路，進行竹材在多功能家具中的多元化創新應用，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業競爭力。