圆竹家具连接结构探索 圆竹作为一种生长周期短、可再生能力强、繁殖速度快的绿色资源，在建筑、家具等行业已得到了广泛的应用，在家具方面有替代木质的巨大潜力。但由于在现有的制造工艺和传统连接方式等方面的限制，传统圆竹家具至今无法实现大批量标准化的工业化生产。通过对现有圆竹家具及圆竹建筑的各种连接方式进行广泛而深入的研究之后，尝试设计新型的圆竹连接结构，以进一步推动圆竹家具的开发和发展，降低生产成本。 1 圆竹家具基本连接方式 1.1 包接 1.1.1 方折包接 方折包接（如图1圆竹家具基本连接方式中A所示）连接结构主要有箍和头两部分组成。弯曲的是箍，被包的是头，两部分组成部件后，部件是几边形就称之为几方折，方折一般为单头方折，但一方折例外，一方折可以有二头或多头形式。 1.1.2 嵌接 选择一根首尾直径基本相同的竹竿，在首尾的位置采用正劈或者斜削的方式切去一部分，使两端可以相切合，再将竹材弯曲成圈，将原本切去一部分的两头相嵌合，再用竹销钉固定。（如图1B） 这种两种方法工艺简单、加工方便、绿色环保，但适用范围有限，仅适用于丁字或一字形连接，对于其他结构则不适用。 1.2 槜接 槜接分为暗槜接合和明槜接合（如图1C），主要通过槜头是否贯穿来进行区别。暗槜接合指槜头部贯穿，隐藏在竹壁内，采用竹销钉固定，而明槜接合则与其刚好相反，槜头贯穿，且有十字接和斜接之分。 1.3 圆木芯接 1.3.1 端接 将事先制作好的圆木芯涂上胶水，然后塞在两个需要被连接的竹竿的连接端，两根竹竿的连接端必须直径基本一致。（如图1D） 1.3.2 丁字接 将两根竹竿成一定角度相连接称之为丁字接。（如图1E） 1.3.3 十字接 根据两根要连接的竹材的直径，在另一根较粗竹材上开孔，再将两根竹材穿过孔后通过圆木芯粘接。（如图1F） 1.3.4 L字接 将两根直径基本一致的竹材削成需要的角度，对切削后的竹断进行处理，保持端面的平滑完整，再将事先按照需要角度处理好的圆木芯涂上胶水塞在两根处理好的竹竿的连接端，完成连接。（如图1G） 1.4 并接 选择直径较小的竹材，将竹材的接触面处的竹节削平整，以此来使竹材平行连接时减少缝隙，将处理好的竹材紧密平行摆放在一起，在合适的位置打孔，再将木螺钉打入打好的孔中使他们连接在一起。 1.5 缠接 在竹材的结合处利用藤皮、塑料带、竹篾等进行缠绕以此来增加竹材结合的牢固的程度。这一传统连接方法的不足之处在于工艺过程繁琐，不适用于机械化、批量化生产。（如图1H） 以上几种连接方法一般不能单独使用，常需要几种方法搭配使用或以其他方法加以辅助，工艺复杂，以手工生产为主。 1.6 竹销钉连接 用竹材制作成一端为圆锥状的竹销钉，在竹材的结合处打孔，将竹销钉打入孔中，削去多余的部分，以此来加强竹材的连接强度。这是目前竹家具最常用的连接方法之一，但竹材在打孔后表面容易产生裂纹，并且木销钉在使用过程中会产生湿胀干缩、霉变等现象，易引起接合部位开裂、松动，影响家具的稳定性。（如图1I） 1.7 连接件连接 木螺钉常用于固定直径较小的竹材，为了增加结合的强度，在实际操作过程中人们时常将在竹腔内塞入木头，这样可以增加螺钉与基材的接触面积，进而增大螺钉与孔壁之间的摩擦力。 螺栓连接常用于直径比较大的竹材连接和需要高强度连接的部件，这类连接件与竹材的结合不是通过螺纹与竹材直接作用，而是靠对基材的间接作用，一般表现为对竹材的剪切、拉伸和压缩，主要靠连接件螺纹的强度，也就是靠连接本身的强度来完成连接，因而具有较大的结合强度。 除此之外，还有一些专用的五金件连接，多用于某些特定的竹材连接，这要根据具体竹材的竹壁厚度、竹竿直径等具体进行加工制作，生产效率不高。在根据古老竹家具的结构进行改进后，出现了一些新的连接如内置式连接件和套接式连接件以及金属片连接件，但这些连接虽然可以满足可拆卸化，但在生产中，由于竹材的直径不定，在连接前还是必须根据每根竹材的直径进行挖槽、圆整等，工艺过程仍然比较繁琐，无法实现大规模生产。在新型竹连接结构研究开发过程中，国外也有在竹材内注入水泥，或是在主材内塞入金属圆管，再填入特殊胶水的方式，使圆竹的端口形成标准件的方法。 图1 圆竹家具基本连接方式 2 圆竹在建筑行业应用中的连接方式 在现代的竹材应用之中，竹建筑也是竹材被有效利用的一种形式。在一些竹子生长茂盛、竹材资源丰富的地区，竹子作为一种可再生的、美观的和结构性能优良的天然材质，具有木纤维长、密度大、韧性好的特点，所以时常用来作为一种建筑材料使用，以替代砖瓦、钢筋、水泥等通用建材。现有的竹建筑的搭建及竹连接基本方式如下。 2.1 缠接 在竹材需要连接的部分，在较粗的竹材上根据另外一个竹材的直径做出需要开槽的大小，然后将竹材插入其中，根据需要的角度，利用藤皮、竹篾、塑料带等进行固定。与竹家具中的缠接相似。 2.2 包接 选择两根直径不同的竹材，在较粗的竹材的上根据较细的竹材的结合端的直径切去一部分，形成一个半圆形的槽和一部分条状部分。再将较细的竹材的结合端卡入半圆槽内，在将条状部分弯曲包在较细竹材结合端的槽外部分，用绳或藤皮等固定。（如图2圆竹建筑连接方式中A） 2.3 螺栓连接 在竹材的连接端打符合螺栓直径大小的通孔，将螺栓一端穿过通孔，然后拧上螺帽。这种连接方式目前手机到的有两种，一种是将竹材直接叠在一起，在固定的位置用钻头打出通孔，穿上螺栓，另一种则是在竹材内壁套入连接件，通过螺栓将连接件和竹壁连接起，再通过连接件连接。（如图2B） 2.4 套接 通过金属套连接。金属连接件形状由两个金属圆管相交接合而成，金属连接件分成对称的两部分，再通过螺栓固定夹紧。（如图2C） 2.5 其他连接方式 （1）在竹材的连接端根据缩小后的直径所需切出方形的槽，采用钢丝将竹材开好槽的连接端扎成圆台状，并在内壁中填入填充物，放入带螺纹的金属杆螺纹作为与其他连接件连接，再通过多向连接件互相连接。（如图2D） （2）先将竹材切成长条行竹片，然后编织成墙，在竹墙的外侧涂上石灰、粘土等材质，制成支撑墙。（如图2E） 图2 圆竹建筑连接方式 3 新型连接件的设计 图3 金属环连接件 根据上面的分析，目前的圆竹家具和建筑的连接方式主要有包接、缠接、竹销钉等方式，除此之外也有一些专用的五金件，但这些连接件在生产制造过程中传统的手工生产方式占的比重较大，难以实现规模化大批量生产。因此，新的连接件的设计方向应该着重从以下方面来实现：（1）可反复拆卸，容易组装，最好可以制成各个模块，方便在使用和维修中零件的更换；（2）能够制作成标准件，在生产中可以更多的使用机械设备进行加工，提高生产效率，扩大生产规模。（3）避免过多的连接件外露，尽量保持圆竹天然的纹理结构。（4）在保证家具的安全性和稳定性的前提下，尽量使连接件部分简（下转第211页）（上接第193页）洁、美观。 在这样的原则下，我们尝试设计了一套金属环连接件，主要解决了圆竹纵向的连接和延伸，并为其多向与其它金属件连接打下了基础，如图3所示。 4 结语 本文试图通过对现有圆竹家具及圆竹建筑的各种连接方式进行广泛而深入的分析，发现相关连接件的优缺点，在此基础上提出新的连接件的设计原则，并尝试设计新型的圆竹连接结构，以进一步推动圆竹家具的开发和发展，以此来提高圆竹家具的生产效率和安装便捷性，实现标准化和批量化的工业化生产，实现更大的经济效益。 项目基金：校大学生科技创新活动项目（2011100406），浙江省高校优秀青年教师资助计划（2035160001） |
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