刘雨璐 姜夏旺,2 孙德林 邹伟华 王张恒

（ 1.中南林业科技大学材料科学与工程学院，长沙 410004； 2.湖南工业大学包装设计艺术学院，株洲 412007）

重组竹材质坚硬、色彩丰富、不易开裂变形，是硬质木材的良好替代品。重组竹家具已经成为重要的家具品类之一。折叠家具因可缩小体积、减少空间占用以及折叠变形所带来的新奇感深受消费者青睐，而重组竹的诸多特性正迎合折叠家具对所需材料的要求。

已有诸多有关重组竹用于家具制造的研究,如林举媚[1]对重组竹用于家具制造的机械加工性、尺寸稳定性和漆膜附着力等做出检测评估；刘学莘[2]等以重组竹板为基材，分析不同连接方式对板材连接强度的影响；俞君宝等[3]认为重组竹虽可适用于板式家具，但其材料特性更符合框式家具对材料的要求，利用重组竹打造的新中式家具更加新颖时尚、工艺简单、性价比高；黄圣游[4]探讨重组竹在新中式家具造型中的适用性，并根据材料特点和成型工艺进行重组竹家具设计。在折叠家具方面，张福昌[5]指出马扎的结构是折叠家具设计中被运用最多的一种结构形式；范雪地[6]探讨折叠家具的设计要素，即结构简单、便于收纳、操作简便、空间利用率高，并强调用户在使用过程中的体验感；薄蕾[7]在蒙古族折叠家具研究中，根据游牧民族的生活方式对便携的折叠家具进行探讨。

在上述已有研究中，较少涉及重组竹在折叠家具设计与应用方面的内容。本文对重组竹的力学特性与视觉特性、折叠式家具的结构要素进行总结归纳，根据重组竹高强度、高硬度、高密度的特性，结合折叠家具的特点与结构优势，分别对轻量化、便携化、扁平化、功能多样化的重组竹折叠家具进行设计实践，以期为重组竹折叠家具设计提供一些基本思路。

1 重组竹力学与视觉特性

重组竹又名重竹，由碾压成竹丝束的竹材经干燥、胶压而成，是我国最先自主研发并形成产业化的一种新型竹质人造板材[8]。根据重组竹的力学特性与视觉特性，在其作为家具用材时可在一定程度上用作珍贵木材的替代品[9]。

1.1 力学特性优异

与普通木质人造板相比，重组竹具有优良的物理力学性能，最为显著的优势是强度高、质量重、硬度大，经高温炭化产生的色彩可改善其表面装饰性。

1）强度高：重组竹的强重比为2.74～2.94 N·m/kg左右，高于木材、混凝土和普通钢材，且各个方向的强度数值高，稳定性能好。经试验检测，普通慈竹制成的重组竹板材顺纹抗拉压强度高于杉木、落叶松等常见木材，横纹抗压强度更是高出2～5 倍[10-11]。

2）质量重：重组竹的密度一般在1.1 g/cm3以上，与檀木相近，大于普通家具用木材，因此内外质地紧密，质量较重，可加强家具自身稳定性，且抗弯弹性模量和静曲强度在人造板中处于较高水平，适合用于制造部件结构纤细的家具产品[12-13]。

3）硬度大：作为一种高密度材料，重组竹硬度可达到常用家具木材的2 倍以上，属于强耐磨性材料，非常适合用于折叠、拆卸、移动这一类对节点要求较高的家具[14-15]。

1.2 视觉特性宜人

视觉特性在很大程度上体现出材料的设计属性，主要反映于材料的色彩、肌理、光泽、质感、形态等方面。重组竹的视觉特性主要表现为色彩温润、质感宜人及纹理多样。

1）色彩温润：受加工工艺和竹材本身颜色的影响，重组竹可不经染色就能拥有独特的暖调色彩，如浅黄本色、碳化褐色及混色。同时，可通过选择不同的工艺对色彩进行调控，如增加碳化温度和时间，其颜色可逐渐由浅至深而呈现出与红木相似的色彩[16-17]；若调整竹束单元的排列方式和比例，还可呈现出类似斑马纹样深浅交织的色彩。

2）质感宜人：重组竹结构致密且表面光滑，有着与木材相似的宜人质感，加之其主要原材料源于竹材，因此在一定程度上继承天然竹材舒适宜人的触感。同时，还可以通过调整竹束的用量来调节材料的质感。

3）纹理多样：重组竹的纹理主要是通过竹丝束的排列形成，因此可以设计并制造出不同的纹样。其中，纵向纹理与竹束的排列方向一致，所呈现的纹理方式最为多样，也是重组竹纹理最直观的体现，如可表现为深浅不一的斑马条纹和虎皮纹（如图1 所示），甚至可呈现出竹节或虫洞等天然特征[18]。

图1 重组竹板材纹理Fig. 1 Texture of recombinant bamboo board

2 折叠式家具结构要素

2.1 基本结构类型

折叠结构是折叠家具的重要组成部分，也是一种历史悠久、结构形式丰富、普及范围广泛的家具结构形式，其赋予家具便携的特性。结构类型以收启式折叠为主，同时包含插接式、卡扣式等多种类型。折叠强调灵活性和功能性，即一物多用、便于收纳、轻便易携等优势。图2 所示为家具中最常见的折叠结构形式，其中轴心转折式结构是折叠家具结构中使用范围最广、最具代表性的一种，有“折扇型”折叠结构之称。它以旋转轴点为中心带动连杆实现收启动作，按照轴心的数量分为单轴心转折和多轴心转折，并由此演变出平行滑动式、伸缩式等收启式结构[19]，如图2c、d所示。

图2 折叠结构形式Fig. 2 Classification of folding structures

2.2 主要功能特征

折叠家具作为一种便携类家具，其功能形态主要表现为简洁实用的外观与轻便小巧的体量，具有功能多样、便于携带、易于存放等功能特征。

1）造型简洁：由于折叠家具有着注重便携性的特殊要求，因此在满足稳定性和基本使用需求的基础上，造型设计更趋于简洁实用，为实现携带和存放方便创造条件。

2）功能多样：功能多样是折叠家具最为突出的特性，也是其在中小户型用户中最受欢迎的一点，可以通过叠加、组合或变形等方式实现。多强调使用功能的多样化，表现为一物多用，通过不同功能来解决家具产品的使用方式和空间利用的问题[20]。如图3a中的折叠桌，通过多轴旋转来调节高度，实现一桌多用。

3）便于携带：绝大部分折叠家具携带方便，可供居家出行两用。其设计更偏重于体量轻巧和结构稳固。如图3b中的折叠椅，采用单轴心转折结构，通过简单的旋转即可实现收启，方便实用。

4）易于存放：折叠的目标之一就是从造型与结构上有效缩小体积，以达到节约存放空间的目的，使家具在闲置状态时便于折叠堆放，更有效地减少占地面积。如图3c中所示的椅子，采用旋转与折叠相结合的方式使其成为平面状态，可极大地节约空间。

图3 折叠家具Fig. 3 Folding furniture

3 重组竹折叠式家具设计实践

以重组竹为基材，根据其材料特性，遵循折叠结构的设计理念，从结构轻量化、便携、扁平化、快拆快装以及多功能等方面开展重组竹折叠家具设计。

3.1 轻量化折叠家具设计

轻量化设计是以减轻产品物理自重和视觉自重为目标的产品设计，即在不牺牲审美需求的前提下增加使用的有效性，同时减少材料用量，或实现材料的替换来提高产品的可操控性与性价比[21-22]。重组竹的强度与密度能与部分金属材料相媲美，与常用木质材料相比，在承载力要求相同的条件下，重组竹作为家具构件，能以更小的体量满足所受载荷需求，因此其轻量化设计在视觉表现上更具优势。通常情况下，通过减少不必要结构、优化造型及简化操作来达到减轻物理自重的目的，获得纤细、飘逸的视觉轻量感。

3.1.1 减轻自重

由于重组竹的密度较大，重组竹折叠家具的第一个设计难题是降低家具产品的自重。在无法改变重组竹自身重量的情况下，减少材料用量为最直接的手段之一。以图4 中所示折叠椅为例，构件比常规更显纤细，座面用单轴心转折结构，横枨通过卡槽转动实现多轴心转折，坐面板材为空心板，整体形态轻盈。这些方法的采用，可有效减轻物理自重。

图4 轻薄型折叠椅Fig. 4 Lightweight folding chair

3.1.2 材料替代

在折叠家具中，重组竹可作为主体结构件和主要承重件来替代金属构件，也可以在部件的转动和连接部分使用重组竹替代更重的金属配件，这样既可提升整体强度和家具载重，也能实现不同材料的搭配，彰显产品个性。如图5 所示的折叠椅，就是使用重组竹代替原本金属构件，采用轴心转动与伸缩式折叠结构相结合来实现产品的折叠功能，在保证强度的同时可以体现竹材的天然特征，也减轻了重组竹椅子的重量。

图5 与布料搭配的折叠椅Fig. 5 Folding chair with fabric

3.2 便携式折叠家具设计

绝大多数情况下，折叠结构与便携特征相辅相成。折叠家具通过减小体量、结构变化来实现其便携性，例如使用折叠结构收缩大体量的家具，或将立体的家具拆卸成扁平化状态，同时使用薄板等方式达到便携效果。如图6 所示的便携式重组竹折叠桌，桌面使用薄板边部加厚，桌腿以抽插的形式连接于背面卡件处，侧板设卡槽；桌腿抽出后可收纳于面板背面，桌面板采用卡槽转轴的单轴心转折结构，背面卡件处的提绳可令折叠后的折叠桌轻松携带。这种将折叠与拆装巧妙结合的设计，可应用于很多便携式折叠家具中[23]。

图6 便携式折叠桌Fig. 6 Portable folding table

3.3 扁平化折叠家具设计

扁平化折叠结构多基于插接式和卡扣式结构，其特点在于零部件之间的节点通过部件自身相互卡挂或插接栓榫实现固定，且结构上能快速组合，无需钉、胶与连接件，闲置状态可折叠存放提升空间利用率[24-26]。由于需要经常装配与拆卸，对材料要求较高，尤其是接口部分，重组竹的高强度正符合这种要求。常用的插接结构主要有十字直插和角度斜插，最大的优势是能实现产品的扁平化储存运输。图7 的插接式凳子即采用扁平化的设计方法，拆装后为扁平的板件，易于收纳，便于运输，同时也具有便携的特点。

图7 插接式凳子Fig. 7 Plug-in stool

4 结语

本文将重组竹显著区别于普通木材及木质人造板的优异性能与折叠家具多功能、易携带的结构要素相结合，发挥材料在强度、纹理、色彩上的优势，克服自重大的不足，并从轻量化、便携化、扁平化和功能多样化的角度出发，为重组竹在折叠家具中的设计应用提出新的思路和案例，这对于拓宽重组竹的应用范围和折叠家具结构的展现形式，更好地适应家具市场的变化与需求具有现实意义。