竹材在多功能家具设计中的应用∗

郑 仪 吴义强 李新功 郑 霞

（中南林业科技大学，湖南 长沙 410004）

1 多功能家具设计现状

多功能家具系指在保证家具基本功能的前提下，同时具备其他功能的复合型家具[1]。其优点在于可有效提高空间利用率，满足中小户型住宅环境的家居需求，在提供更多功能的同时，为人们带来更多的设计与创意体验。多功能家具主要分为两类：“一体多能”的静态化设计类型与“一体多变”的动态化设计类型[2]。“一体多能”静态化设计体现在家具具备可同时使用的多种功能；“一体多变”动态化设计表现为通过对家具进行推拉、折叠等操作，使家具形态产生变化，实现不同的功能。

多功能家具用材多为木质材料，或因功能或美观需要采用金属、玻璃等复合材质，以满足家具功能需求和消费者审美需求。在造型上趋于多样化、现代化，在功能上多元化，视觉效果美观，使用便捷舒适。新材料、新工艺的研发与多元化的设计，使多功能家具具有突破传统印象的设计特色，极大地推动了多功能家具市场的发展，拓展了人们对家具的想象力。然而，多功能家具仍存在以下问题：

1）功能设计未能抓住消费者的需求点。一些多功能家具的设计局限于功能堆叠，或仅为追求形式而进行的设计。在保证基本功能的同时，未能挖掘新的设计点以满足消费者需求。

2）家具变化操作时体验不佳。功能转换操作繁琐是目前多功能家具较为常见的问题。使用家具的过程是人机频繁互动的过程，尤其对多功能家具进行动态操作时，人与家具之间的互动更为紧密。因此在设计时应遵循直觉设计与人性化设计原则，注重操作的指向性与舒适性。

3）造型较为呆板。家具造型不只是取决于外观形态的设计，同时也取决于内部结构。目前市场上一些常见的多功能家具产品造型缺乏美感与设计感，且其结构设计使功能转换过程十分生硬，再加上金属材料的选用，使其更像是家具与机械的结合，未能从“精”与“巧”上下功夫，从整体上把握最终家具的造型效果。

4）材质偏于单一。目前多功能家具主要分为以支撑、凭倚、收纳功能为主的三类家具。这些多功能家具大多为木质人造板制造，材质应用较为单一。偶有应用多种材料的家具，也多因基本结构的需要，材料组合也较为固定，能将材料特性和美感充分发挥的多功能设计甚少。

5）设计缺乏特色。与国外一些产品相比，多功能家具产品在设计特色上仍有所欠缺。设计师应充分利用当下层出不穷的新材料、新工艺，与多元化的设计环境，进一步拓展对家具的想象力，创造独具一格的产品设计。

2 多功能家具结构分析

多功能家具中，以人造板为基材制造的支撑类、凭倚类、收纳类家具居多，其结构与木质家具的结构大体相似[3]。由于多功能家具有功能多样性和拆装便捷性的要求，因此选用的结构类型不宜过于复杂，大致可以分为榫接结构与连接件结构两种类型。

2.1 榫接结构

榫接结构是指将一个部件的榫头插入另一部件的榫眼（或榫槽）内，以榫将两者结合起来的结构连接形式[4]。这一结构多用于以收纳功能为主的整体式家具，以及框式结构的木质家具中。整体式和框式特征也同样体现在多功能家具结构中，以收纳功能为主的静态化设计的家具和模块化设计的家具，即“一体多能”的多功能家具常用榫接结构。随着制作技术与设计理念的发展，榫接结构也逐渐现代化，传统榫接结构不易拆装的问题得以解决[5]。

2.2 连接件结构

连接件结构是指零部件之间多采用连接件接合，再最终装配成家具的结构形式[6]。此结构属于板式家具的结构形式，适用于拆装式家具[7]，由于与多功能家具结构上的需求相符，因此，与榫接结构相比，连接件结构在多功能家具中的应用更广泛。多功能家具大多为金属连接件结构，小部分为连接件与榫接结构并用，结构符合“一体多变”多功能家具的设计要求，使其功能变化与拆装便利方面的需求得到满足。多功能家具的连接部件并不复杂，通过几个简单的部件就能实现若干功能，一般为家具中常见的通用连接件，如连杆机构、柔性连接件、轮子、机扣、滑道等[8]，按类型可分为紧固件、活动件和支撑件[9]，按结构可分为显形连接件结构，如铰链等，多用于柜体板件、门板；还有隐形连接件结构，如偏心连接件等，多用于旁板、搁板[10]。

3 竹材优势特性对多功能家具设计的启示

竹材与木材等材料相比有着显著优势。竹材的生长速度快、成材快、产量大，力学强度高、易加工，低碳环保，具有天然的质感，因此被广泛应用于家具、建筑等领域[11-13]。竹材的劈裂性、顺纹弯曲性等特性[14]使竹制家具的加工方式更为丰富，并且其有良好的声学性能与热学性能。竹材本有的特性拓展了多功能设计的可能性。竹材的优势特性集中体现在“形”“声”“温”三个方面。

3.1 “形”的特性

竹材有 “植物钢铁”之称。其纤维致密，基本密度在0.4～0.9 g/cm3[15]，顺纹抗拉强度达到194.82 MPa，抗压强度达64 MPa[16]，是一种轻质高比强度的优质材料。竹材的空心结构和高强度纤维，使其拥有比相同密度的木材高出约1/2的顺纹抗拉强度和高出10%左右的顺纹抗压强度[17]。如加工方法合理，竹材硬度可比橡木高25%，稳定性比枫木强2倍[18]。同时，竹材的收缩率小，弹性好、韧性强，耐磨性好，且随着硬度的增大而增强[19]。具有高度的割裂性，可达针叶材平均值的2倍[20-21]。竹材 “柔”与“刚”的特性赋予其良好的加工性能，大大拓宽了竹制家具的造型设计空间。

设计师范承宗与工艺大师陈高明合作的"Flow"Chair（图1），充分利用了竹材“柔”的特性，设计出整体造型具有流动感的飘椅；台湾设计师MengFanson 2010年的红点奖作品"Bamboo Cell"Chair（图2），则表现出竹材“刚”的特性；设计师周雨润和陈高明合作完成的"Bamboo Stool"Chair（图3），竹编椅面与原竹椅腿相融合，造型“刚”“柔”兼具。竹材优良的加工性能和“形”方面良好的可塑性为竹制家具设计带来了广阔的设计空间，将其应用于多功能家具，可大大丰富家具样式。

图1 飘椅Fig.1 "Flow" Chair

图2 竹细胞椅Fig.2 "Bamboo Cell"Chair

图3 竹凳椅Fig.3 "Bamboo Stool"Chair

3.2 “声”的特性

竹材具有优良的声学性能，并随单位面积质量或体积密度的提升而提升。材料密度影响其抗谐振能力，以音箱为例，箱体板材越厚、密度越高，则抗谐振能力越好，音质也就越好。国内外主流的高端音箱多选用中密度纤维板，而竹材比木质材料具有更高的密度、硬度、强度和韧性，制成的高密度板材强度大，可避免声波产生的振动对音质造成的干扰[22]，起到保证音效质量、抑制噪声的作用，因此竹材适合作为声学相关产品的制作材料。

目前竹材的“声”特性尚未被应用于家具的设计与制作，只有少量的小产品，如竹质音箱（图4），但这也从一个侧面体现了利用竹材“声”特性的可行性。可将竹材直接用作音箱的箱体材料应用于家具，如将音箱嵌入家具制作带有音箱功能的多功能家具。

图4 竹质音箱Fig.4 Bamboo speaker

3.3 “温”的特性

竹材有优良的热工性能，其本身的导热系数较低，约为0.30 W/(m·K)[23]，是良好的保温隔热材料。经研究[24]，将竹材与木材置于温度、密度和含水率相同的环境中，发现竹材的导热系数略低于木材的导热系数。相比其他常见的装饰材料，如导热系数分别为1.99、36～54、0.5～1.0 W/（m·K）的瓷砖、钢材和玻璃，竹材的导热速度明显慢得多。并且竹材的空隙率越大，保温隔热的性能越强，因此在保温隔热方面，竹材有着天然的优势。

目前这一特性仅在一些小产品上有较多体现。常见的有采用竹材与陶瓷制作的茶具，如瓷竹杯（图5）就很好地利用了竹材“温”的优势特性。为充分发挥竹材隔热、保温的优势，可探索将其应用于重视功能性的家具，如具有加热、控温、烘干相关功能的多功能家具。

图5 瓷竹杯Fig.5 Porcelain bamboo cup

4 竹材在多功能家具设计中的应用实践

多功能家具设计应充分考虑并运用材料特性，本文以竹材“形”“声”“温”3 种优势特性作为功能设计点，采用2 种或2 种以上设计组合（图6），进行多功能家具的设计实践。

图6 “形” “声” “温”设计思路表现图Fig. 6 Performance diagram of "shape", "sound" and"warm" design ideas

4.1 “声”与“形”的结合

随着人们生活品质的提高，音箱、家庭影院，甚至独立的家庭影音室成为室内设计的重要组成部分。人们对于产品的“声”功能及其传递效果也越来越重视。为充分发挥竹材的声学特性优势与结构之所长，笔者将“声”“形”结合的设计思路应用于多功能家具的设计实践。如图7 所示为一款带有“声”功能的多功能座椅，这款产品为热爱音乐或观影的群体，特别是年轻人设计，适用于小户型住宅。座椅结构采用直角榫连接，下方箱体结构采用企口连接（图8）。座椅下方空间为封闭式，用于放置音响，不仅使座椅具有整体美感，也为音箱箱体内部结构设计提供了充足的空间；座椅制作采用刚性好的竹材，使构成的音箱箱体拥有优越的抗谐振性能，以保证音箱拥有优质的音效；设计上追求造型的完整度、连贯性，轻盈的体量感，以及平衡与稳定的视觉效果，是一款兼具功能性与美观性的多功能坐具。这款产品可同时实现智能化，如在坐具内设网络中心与数据中心，方便用户通过移动终端，实现数据传送、功能切换等操作控制。

图7 多功能座椅效果图Fig.7 Multifunctional seat rendering

图8 多功能座椅结构细节图Fig.8 Multifunctional seat structure detail drawing

将竹材应用于多功能坐具，可在外观与结构设计上充分发挥竹材的弯曲性能，实现家具形态多样化，达到 “声”与“形”的完美结合。

4.2 “温”与“形”的融合

竹材具有温和的触觉特性，优良的隔热保温性能。竹材多孔的特点，使其具有优于木材的吸湿性与吸热性[25]，能给人们带来舒适的温度感受，适用于长时间与人接触的家具。将竹材这一特性与竹材优良加工特性相结合应用于家具设计，使家具不仅有型还有温度。可以气温差异和气候因素为设计点，充分利用竹材的热学特性，设计与恒温、保暖相关的多功能家具，如可调温的躺椅或带有烘干功能的鞋凳等，内设的加热元件可使用碳纤维红外加热系统，并结合数字化控制技术实现开关、预约、调节等功能。

图9所示的多功能鞋凳，发挥了竹材在“温”与“形”方面的优势。其设计定位是解决鞋子潮湿、难干、发臭等问题，适合潮湿、梅雨季长地区的三口之家。该鞋凳的内部空间设计分为两个区：1）收纳区，用于各种鞋类的收纳；2）功能区，即上方的封闭区域，可置入功能性电子部件，以实现烘干、控温、杀菌等功能。门板采用翻板开启设计，既美观，又有助于保温。鞋凳直线面板与弧形面板的接合采用燕尾榫连接，并辅以胶接，以保证连接强度，内部构件采用直角榫连接，凳脚采用企口插接，鞋凳门板使用铰链连接，便于频繁的翻开与关闭（图10）。与市面上方形的鞋凳相比，温凳的圆弧造型显得更为灵动，更具整体性、顺滑，简约又不呆板。

图9 多功能鞋凳效果图Fig.9 Multifunctional shoe stool rendering

图10 多功能鞋凳结构细节图Fig.10 Multifunctional shoe stool structure detail drawing

4.3 “柔”与“刚”相并存

多功能家具造型设计是不可忽视的环节。竹材自身特性决定了其加工方式的多样性，且其可“刚”可“柔”。在多功能家具设计中，可借鉴现有竹家具的造型设计，充分利用竹材宜曲宜直的特点，灵活运用弯曲技术，避免单纯使用直线形导致家具造型偏于生硬，在保证基本功能的前提下，将造型的可能性发挥到极致。

图11的多功能小型凳设计针对居住空间有限、有收纳需求的家庭。座面为直线与曲线相结合，“柔”与“刚”的融合避免了整体造型过于生硬；侧面具有律动排列的竹板，构成椅腿部分，形成竹林的视觉效果。座面曲线部分与直线部分采用燕尾榫连接，侧面竹板以螺丝连接，便于自行拆装（图12）。竹林凳采用模块化设计，通过相同单元的变化组合，实现如矮凳、高凳、边桌之间的功能转换。侧面竹条高度不一的组合形式，形成部分具有高度差的空间，以此作为提手，便于搬动，同时使得多功能小凳造型更为生动。这款多功能小型凳的设计充分利用了竹材的美学特性与加工特性，并且在拆分或组合、使用或收纳时都具有一定装饰性。

图11 多功能小型凳效果图Fig.11 Multifunctional small stool rendering

图12 多功能小型凳结构细节图Fig.12 Multifunctional small stool structure detail drawing

5 结语

随着家具需求量的日益增长，木材资源的短缺，用绿色环保竹材设计制作家具将是今后的发展趋势之一。多功能家具符合新兴家具市场需求，有着广阔发展前景。但多功能家具的设计不应局限于市面上常见的“1+1=2”的功能堆叠而忽视材料特性，应充分了解材料的特点，基于材料性能进行针对性的家具功能设计，从而使材料优势最大化，家具功能表现更强，用户操作与产品使用体验更为舒适，由此达到“1+1＞2”的设计效果。在此基础上，进一步发掘现代消费者对家具功能的实际需求，充分考虑其对家具功能、价格、结构、设计感等综合考量的购买思路，进行竹材在多功能家具中的多元化创新应用，使多功能家具更加多样化、人性化，从而提升多功能家具的产业竞争力。