中國榫卯結構與傢具中的應用創新

知識 04-08

綜述

榫卯結構是中國古典建築和傢具的傳統連接方式，是中國傢具對世界傢具文化的獨有貢獻。本文介紹了榫卯的起源、分類和加工方式，引申出古典傢具到現代傢具結構的演變和連接方式的改變，以及整木定製的連接方式和問題。在對比了歐美櫥櫃行業的連接方式之後，從榫卯工藝傳承角度對美國木得易隱形連接件做了比對分析，並介紹了中國整木定製行業對它的創新應用。

1. 榫卯與中國傢具

榫卯結構起源於中國。目前考古發現最早的榫卯結構來自於寧波的河姆渡文化遺址，距今已經有7000年歷史。當時的木結構建築使用干欄式，使用最基本的榫卯來連接木質構件，是後來各種複雜榫卯的起源。

隨著中國木質建築工藝水平的發展，榫卯結構也演變得越來越複雜和精巧。目前看到的古建築基本都是用木樑柱作為框架，樑柱之間使用複雜的斗拱結構結合。榫卯結構在中國發展到了巔峰，這在木結構歷史上是獨一無二的，世界上沒有任何一個民族發展出如此複雜的建築構架方式。

歷史上，傢具的發展一直深受建築的影響，無論是在材料、風格、結構，還是在工藝上都是如此。因此中國古典傢具也是樑柱構架，並使用榫卯連接，經歷多年的發展，榫卯結構在明清時代達到風格和工藝的巔峰，成為中國古典傢具的代表。

明清傢具簡約、內斂、優美的風格，和榫卯結構是分不開的。榫卯結構的連接完全隱藏在傢具部件內部，傢具部件本身就是連接件，不需要額外使用連接件，傢具的造型流暢簡潔。榫卯可以在較小的部件上實現最大的結構強度，所以傢具用料才可以精簡到極致，達到減之一分則少的設計境界。

在中國傢具達到巔峰的明清時期，歐洲也正處於文藝復興階段的高峰，巴洛克風格（1600-1750）和洛可可風格（1700-1800）正在歐洲風行，並對歐洲隨後的藝術、建築、傢具、裝飾風格產生了深遠的影響。

歐洲建築材料以石材為主，受其風格影響，歐洲傢具以塊面結構為主，曲線多變，雕刻華美，描金塗漆。

巴洛克風格傢具

在傢具的結構上，歐洲傢具的連接方式比較簡單，大多使用木釘和木棒隼，並使用膠粘加固，雖有簡單的榫卯應用，但仍處於非常初級的水平，也並非是傢具的主要結構連接方式。

綜上所述，榫卯起源於中國，雖然並非中國獨有，但只在中國才從結構、形制、加工工藝、藝術價值方面發展到了前所未有的高度，並成為中國建築和傢具文化中核心的部分之一。

2. 榫卯的分類

隨著傢具製造工藝的發展，傢具榫卯發展和衍生出了許多不同的種類，用於實現傢具部件的製造和部件之間的連接。因為尺寸和強度所限，總體來說傢具榫卯要比建築榫卯簡單得多，但是根據應用需要發展出了很多特有的結構，很多結構除了具有實用性之外，還有很高的工藝美術價值，是傢具設計風格中非常重要的組成部分。

按照用途，傢具中的榫卯可以分為以下幾個大類：

2.1 拼板

拼板工藝用於將較窄的板材拼成寬板，比如桌面、椅面、門芯板等。拼板至今仍是木業備料的基本工序，拼板的質量和穩定性對成品品質有著重要影響。除了最簡單的側面拼接之外，對品質要求更高的工廠往往會採用人字槽拼、搭口拼和穿條拼等工藝來增加膠合面積，提高產品穩定性。

2.2 拼板嵌端

拼板嵌端用於在直拼板的端頭加裝橫板，如桌面板端頭、門板的邊框等。除了遮蓋木材端頭使其更美觀之外，也有固定拼板寬度方向防止變形、增加穩定性的作用。

2.3 直料縱向接長

將短料縱接成長料也是一種榫卯工藝，現代傢具基本都會使用指接工藝，適合用設備進行批量高效生產。在手工業階段，則完全要通過榫卯結構來實現。

2.4 彎曲件的製作

在中國古典傢具上，普遍使用彎曲和弧形部件，加工時用榫卯將短料接長，或將彎曲部件連接。

2.5 框架的連接——平面嵌入

在傢具部件連接時，平面嵌入或者開口嵌入是最簡單的連接方式，對工藝精度要求最低，可以節約人工，但強度和耐用性也是最低的。

2.6 框架的連接——開口插入

開口插入是開口嵌入的升級，比嵌入增加了結構接觸面積。通過過盈配合，在榫頭和卯眼之間產生摩擦力，使傢具的結構更加穩固。

2.7 框架的連接——夾角連接

夾角連接是在製作「L」型或者邊框型部件時，發展出來的特有連接方式。

2.8 箱框結構

代表性的箱框結構有抽屜盒、柜子櫃體等平板連接而成的箱式結構，稱為箱框結構。需要用榫卯將平板連接在一起。其中應用最廣泛的就是各種各樣的燕尾榫，堅固、美觀、耐用。

2.9 方材三方向連接

將長、寬、高三個方向的方材部件連接在一起，這是工藝難度最高，也是最具美感的榫卯結構。尤其是其中的綜角榫，代表著中國傢具榫卯的工藝巔峰。在綜角榫連接完成後，整個傢具渾然一體，結構流暢自然，完全看不到連接點，是明清傢具的重要特徵。

3. 榫卯的加工

傳統工藝完全是由工匠手工加工，榫卯的複雜程度和精度也是傢具價值的重要組成部分。加工榫卯的工具仍然是木匠的傳統工具：刨、鑿、鋸、鑽、銼等，只是根據榫卯的特點，發展出專業形制和尺寸的工具。工匠手工作業的速度很慢，每個榫卯都要從計算、劃線開始，先初步下料，再一步步精修、試裝和微調，直到達到完美效果才可以。一旦任何一步加工失誤整個部件就報廢了，又要從頭開始。

對熟練工匠的依賴一直是制約榫卯結構大範圍應用的瓶頸，複雜手工勞動帶來的效率低下也大大增加傢具製造的人工成本。近幾年，國內已經開發出專用的榫卯加工中心，可以加工出包括綜角榫在內的複雜榫卯。常用榫卯的參數已經預存在設備裡面，只要根據部件規格輸入尺寸參數即可自動完成加工，普通工人經過培訓即可操作，生產效率比手工大大提高，是紅木傢具企業實現工業化和批量化的加工利器。

4. 現代傢具的連接方式

4.1 板式和框式結構

當傢具的原材料從木材變成了刨花板、中纖板、膠合板等人造板之後，傢具的外形和結構也發生了根本性的變化，我們稱之為現代傢具。現代傢具和古典傢具最大的不同是結構的變化。古典傢具是框式結構，使用木材方材作為原材料，通過榫卯結構組成框架支撐全部荷重，再圍合板件於框架之上，用於分隔和封閉空間，板材是不承重的。現代傢具使用標準尺寸的人造板加工成板式部件，再以專門的連接件將部件結合裝配成箱式結構，板件既是承重構件，又起分隔及封閉空間的作用。因為人造板的強度和厚度所限，榫卯結構無法使用於板式傢具。

4.2 板式結構的連接方式

板式結構使用專業的金屬連接件來連接，目前應用最廣泛的為偏心式連接件，市場一般稱之為三合一連接件。它在兩個部件上分別預埋螺桿和偏心螺母，組裝時通過旋轉偏心螺母鎖緊螺桿，完成部件的連接。三合一連接件基本已經成為行業標準，各種設備、軟體、工藝和標準的設計都以它為基礎，它的應用成熟、資源豐富、價格低廉、配套完善，是板式結構的重要組成部分。從業人員對其認知度也很高，對企業來說完全沒有學習和培訓成本。

5. 整木定製的連接方式

三合一連接件最初是為刨花板、中纖板等材質的板式傢具設計的，在板式成品傢具上的應用成熟廣泛，已經被市場廣泛認可。但板式傢具因為成本較低，在市場中一直處於中低端定位。最近幾年以來，隨著中國中產階級消費能力的提升，實木傢具成為中端市場的主流，只要經濟條件允許，一般消費者都會首選實木產品。跟隨市場的需要，原來板式定製的櫥櫃、衣櫃、書櫃、室內門等也發展為實木定製，統稱為整木定製。最近五年，整木定製在中國進入了黃金髮展期。

整木定製雖然使用了實木製作門板、裝飾線條等，但櫃體仍然是板式結構，即使是使用實木拼板，其規格和人造板是一樣的，生產工藝和連接方式仍然習慣性沿用板式傢具模式。然而，直接將三合一連接工藝應用到整木定製產品，會帶來以下的問題：

（1）外觀無法滿足消費者對實木傢具的期望。三合一連接件會在傢具表面留下很多螺絲孔，而一般消費者心目中的實木傢具都應該是榫卯結構的渾然一體。外觀問題會大大影響產品的價值感。為了達到傳統傢具的外觀效果，少數高端實木定製企業堅持使用榫卯和木棒榫工藝，整裝出廠，但生產和運輸成本都大大增加。

（2）實木的濕漲干縮遠大於刨花板，傳統傢具都會留有伸縮縫來吸收變形。而板式結構是不需要有這方面的考慮的，三合一是完全的剛性連接，沒有漲縮的餘地。因此在實木定製產品上木材的輕微變形就會造成三合一連接結構的破壞。

既然三合一併不是整木定製的理想連接方案，那麼整木行業到底需要什麼樣的連接件呢？根據行業的特點，簡單來說最好能夠滿足以下要求：

（1）加工簡單，不像榫卯加工那麼費時費力；

（2）堅固耐用，至少要達到三合一的強度；

（3）彈性結構，可以適當吸收實木變形；

（4）無孔外觀，提升產品的外觀價值；

（5）快速安裝，部件出廠後可以進行現場快速安裝，節約安裝人工費；

（6）多次拆卸，考慮到實木產品較高的售後幾率，任何一個部件最好都可拆卸，方便有問題出現時單獨返廠。

那麼，究竟有沒有滿足上述要求的產品呢？

6. 歐美櫥櫃行業的連接方式

在發展多年的歐美家居行業，傢具製造中已經很少使用三合一來連接。一方面三合一工藝有上述提到的弱點，另一方面也是差異化競爭的需要。以美國櫥櫃市場為例，前三大櫥櫃品牌佔據了市場份額的80%，企業的規模足以支撐開發自己專有的工藝結構和連接件，形成自己獨有的產品特點和競爭力。下圖是美國兩家櫥櫃企業的產品，其結構連接方式是完全不一樣的，都是自己的專有結構。

下圖是一家義大利櫥櫃企業的櫃體結構，仍然使用木棒榫打膠的方式現場連接，完成之後的結構一樣堅固耐用，只是不能拆卸。

7. 榫卯結構的替代連接件

美國木得易公司（Modular System Inc）位於美國的汽車城底特律，前身是創立於1928年的一家機車修造廠，在機械加工和金屬熱處理方面積累了豐富的經驗。1965年後轉型為傢具連接件製造商，一直根據行業的發展研發新型產品。上世紀70年代，美國家具行業從傳統結構發展到板式結構，也面臨與今天中國整木定製企業一樣的連接問題。木得易將原來的實木傢具連接件經過改造開發，使之也可以用於板式結構，不僅解決了三合一的缺陷，並且具有和框式結構同樣的強度。之後的幾十年里，木得易成為北美板式實木傢具企業的主流產品，並行銷歐洲和全球市場。

即使是第一眼，我們也很容易發現木得易隱形連接件和榫卯結構的傳承關係。

下面這枚「小鋼炮」，是不是和木棒榫道理一樣呢？木棒榫通過吸膠膨脹產生摩擦力緊固連接，小鋼炮本身就是彈性材質，被壓縮時即產生巨大的膨脹力，無需打膠也無需等待，可馬上完成連接。

傳統榫卯結構產品部件就是連接件，木得易則是專用連接件；傳統榫卯連接材質是木材，木得易則是高強度的金屬材料；正是因為材料強度更高，與傳統榫卯相比，木得易的尺寸大大縮小了。

木得易在實木板式產品，也就是實木定製行業中能夠得到廣泛應用，是因為它解決了以下問題：

（1）加工簡單。工廠的工作量和使用三合一時相當。尤其對於沒有數控設備開孔的工廠，計算孔位的工作非常簡單，開孔出錯率很低；

（2）堅固耐用。高強度金屬材質強度是三合一的三倍，是目前強度最高的連接件，基本可以實現榫卯的強度和穩定性；

（3）彈性結構。金屬榫卯均為內凹的彈性造型，榫卯之間連接是有伸縮餘量的，可以在一定範圍內吸收實木的膨脹收縮；

（4）無孔外觀。和榫卯一樣，安裝完成後連接件不可見，外觀流暢整潔；

（5）快速安裝。部件預埋出廠後，現場安裝只需要插入鎖定即可，節約50%左右的工作量；

（6）多次拆卸。任何一個部件都可單獨抽出。

8. 鋼榫卯在中國整木定製行業的特別應用

中國的整木定製行業在全球都是一種獨一無二的現象，歐美絕大部分的實木家居，如櫥櫃、衣櫃、木門、樓梯、木飾面等都是標準規格，批量生產，倉儲銷售。中國則不同，因為現在還缺乏統一的建築標準，家居產品也無法按標準批量生產，只能根據每家每戶的尺寸單獨設計定製生產。所以中國整木定製行業的工藝需求和歐美有明顯的差異。正是因為產品和工藝不同，木得易在中國被用於很多創新領域。

比如，實木牆板的內部連接。以前牆板只能是整片出廠，尺寸很大，運輸安裝都不方便，遇到售後問題拆卸返廠更是麻煩。做成拆裝結構之後，運輸更加方便。部件之間可以互換，便於快速補貨。如遇售後問題更換部件即可，再也不需要整件返廠。