摘  要：中國竹林資源豐富，竹文化底蘊深厚，竹材優(yōu)異的柔韌性使竹彎曲家具別具特色，是一種理想的家具材料。竹彎曲家具是指以竹制彎曲件為主要構(gòu)件的一類家具，具有造型獨特、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固等優(yōu)點，其發(fā)展?jié)M足了人們對個性化家具的需求。不同的竹彎曲家具擁有各自的特點，按照竹制構(gòu)件材料及彎曲工藝可以分為圓竹彎曲家具、竹材加壓彎曲家具、竹材膠合彎曲家具和竹材鋸制彎曲家具。通過對竹彎曲家具的類型、結(jié)構(gòu)以及加工方式等進行調(diào)研，對竹彎曲家具的發(fā)展現(xiàn)狀及問題進行分析，歸納總結(jié)竹彎曲家具材料利用率低、設(shè)計缺乏創(chuàng)新性、生產(chǎn)機械化程度低等問題，并提出相應(yīng)的建議，以期助力竹彎曲家具更好發(fā)展。

關(guān)鍵詞：竹家具；彎曲工藝；彎曲構(gòu)件；發(fā)展建議

目前，我國木材資源日益緊缺，但竹材資源豐富，全國竹林面積641.16hm2，約占世界竹林面積三分之一。人們熱愛天然紋理，而且竹材生長周期短，低碳環(huán)保，是速生型的可再生資源，使用竹材有助于減少高耗能產(chǎn)業(yè)的比重，調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，助力實現(xiàn)碳達峰和碳中和。竹材具有材質(zhì)堅韌、易加工、強度高、裝飾性好等很多優(yōu)良性能，這些特點使竹子成為理想的材料，廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括建筑材料、紙漿和紙張、生物質(zhì)能等。竹家具是指以竹材為主要材料加工制成的家具，在家具市場上也受到喜愛。與木材相比，竹材順紋彎曲性有較大優(yōu)勢，這種重要的力學(xué)性能決定竹材更適合彎曲的造型。通過了解并研究竹彎曲家具中的不同類型、結(jié)構(gòu)和工藝，利于其充分發(fā)揮竹材的優(yōu)勢，有助于竹彎曲家具的發(fā)展。

1、竹材結(jié)構(gòu)與彎曲力學(xué)性能特點

竹材是竹子砍伐后除去枝條的主干，又稱竹稈，是制作家具使用的主要材料。在竹稈內(nèi)，維管束的形狀大小和分布呈規(guī)律性變化。竹壁徑向上，竹青部位維管束分布密集且尺寸較小，竹黃部位分布稀疏且尺寸較大，從竹黃到竹青維管束分布密度呈逐漸過渡的狀態(tài)。竹稈縱向上，由竹稈的基部至梢部，維管束數(shù)量和尺寸均逐漸減小。竹子基本組織由2種薄壁細胞組成：垂直的長形細胞和分散在其中的短細胞。長細胞的胞壁較厚，在竹稈成熟過程中逐漸死亡并木質(zhì)化；短細胞則長期保持生活狀態(tài)，直至竹稈死亡。竹稈縱向上，基部的基本組織細胞較短，往上漸增，至梢部最長；竹壁徑向上，竹青處最短，竹黃處次之，中部的最長?；窘M織的細胞直徑在基部較大，中、梢部的則較?。辉谥袂嗵庉^小，竹黃處較大。

竹材的彎曲性能與竹齡、密度、海拔、含水率等因素息息相關(guān)。隨著竹齡的增加竹材的彎曲性能呈增大的趨勢，尤其3年生竹材與2年生竹材相比差異顯著，3年生后的竹材差異不大。竹材的彎曲性能隨著密度、海拔高度的增加相應(yīng)增加，隨著含水率的增加而減小。如今，對竹材彎曲性能的研究逐漸向微觀層次發(fā)展，竹材中維管束和薄壁基本組織幾乎決定了竹材的力學(xué)性能。在竹材中，竹纖維拉伸性能好，明顯優(yōu)于其他木纖維；薄壁基本組織具有較好的壓縮變形能力，二者相結(jié)合是竹材優(yōu)異彎曲性能的根本原因。竹材因微觀結(jié)構(gòu)可被視為功能梯度材料，其節(jié)間彎曲性能也呈現(xiàn)梯度變化。在徑向上，靠近竹青處彎曲性能遠遠高出靠近竹黃處，在中間部分逐漸過渡；沿縱向上，竹稈的彎曲均是隨著高度的增加而逐漸增大。竹節(jié)處因為維管束彎曲、分叉形成復(fù)雜的相互纏繞結(jié)構(gòu)，竹節(jié)處的彎曲性能大于節(jié)間處的竹材。

2、竹彎曲家具類型

竹彎曲家具是指以竹制彎曲件為主要構(gòu)件的一類家具。按照竹制構(gòu)件材料及彎曲工藝可以分為圓竹彎曲家具、竹材加壓彎曲家具、竹材膠合彎曲家具和竹材鋸制彎曲家具。

2.1 圓竹彎曲家具

圓竹彎曲家具主要是指將圓竹竹筒通過加熱或開槽彎曲而制成的一類曲線形家具（圖1）。圓竹家具是我國主要的傳統(tǒng)竹制家具，如今市面上常見的圓竹家具基本上都有彎曲形式的出現(xiàn)。圓竹家具彎曲構(gòu)件的接合方式常使用包接、榫接、并接等，采用此類接合方式的家具框架受力性能良好。Soba竹家具（圖1c）重新詮釋了傳統(tǒng)圓竹家具，運用了開槽彎曲這種方式，而且在其中巧妙地加入了扭轉(zhuǎn)構(gòu)造，制作出質(zhì)感獨特、結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的圓竹彎曲家具。

圖1  圓竹彎曲家具

Fig. 1  Raw bamboo bending furniture

2.2 竹材加壓彎曲家具

竹材加壓彎曲家具是指通過加壓的方法將竹條、竹展平板、竹單板、竹篾、竹絲等直線形的材料制備成曲線形構(gòu)件，進而組裝而成的一類家具。例如：采用竹條加壓彎曲而成曲線形的構(gòu)件組裝成的椅子（圖2）。

竹材加壓彎曲家具可使用較小的加工單元，如竹片、竹條等，展現(xiàn)出竹材天然的紋理特征和物理特性，主要通過榫接合和各種五金連接件進行連接。由Jin設(shè)計制作的IndigoDyedChairn（圖2b），竹條靠背及織物坐墊使椅子看起來與眾不同，更加符合現(xiàn)代審美追求。臺灣設(shè)計師設(shè)計的FLOW竹椅（圖2c），它使用了形態(tài)各異的竹條，形成了獨特的造型。

圖2  竹材加壓彎曲家具

Fig. 2  Bamboo pressed bending furniture

2.3 竹材膠合彎曲家具

竹材膠合彎曲家具是指利用竹條、竹單板、竹展平板、竹篾、竹絲等材料，通過多層膠合彎曲工藝制成的家具。如圖3所示為采用竹條在蒸汽加熱的條件下通過膠合彎曲工藝制備而成的書架和椅子。竹材膠合彎曲家具在結(jié)構(gòu)設(shè)計上既可以使用傳統(tǒng)的榫卯結(jié)構(gòu)進行接合，也可以使用各類連接件，具有拆裝方便、易于運輸?shù)葍?yōu)點，部分加工工藝與木質(zhì)膠合彎曲家具類似。如圖3c所示為椅巴適，石大宇設(shè)計的竹椅，可以看作是向柯布西耶躺椅（LC4）致敬，整體造型體現(xiàn)出結(jié)構(gòu)美和功能美。如圖3d所示為Sagano竹家具，設(shè)計師利用竹片卷出合適的造型，將其組合在一起，充分利用了竹材的彎曲性能，展現(xiàn)環(huán)境保護的設(shè)計理念。

圖3  竹材膠合彎曲家具

Fig. 3  Bamboo glue-laminated bending furniture

2.4 竹材鋸制彎曲家具

竹材鋸制彎曲家具是將竹集成材、竹重組材或竹展平材通過細木工帶鋸或線鋸鋸切成曲線形的毛料，再經(jīng)過銑削而成的一類曲線形家具。如圖4所示是將竹集成材鋸切和銑削成曲線形構(gòu)件，再組裝而成的竹彎曲家具。鋸截彎曲方法雖然簡單，但由于操作過程中竹材的大量纖維將被截斷，所以只能用于曲率較小的零部件的制作。設(shè)計中較為復(fù)雜的彎曲構(gòu)件，需分段鋸制，然后再進行拼接。拼接方式有斜接、榫接等，如果采用平頭對接，需要輔以圓棒榫，用以加強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。如圖4b所示的茶幾腿部分為8段分別鋸制，再將彎曲件與其他零件拼接，腿部圓潤的造型，支撐穩(wěn)固，可以更好地承重。

圖4  竹材鋸制彎曲家具

Fig. 4  Bamboo saw bending furniture

3、竹制彎曲構(gòu)件加工工藝

3.1 圓竹彎曲構(gòu)件加工工藝

圓竹彎曲構(gòu)件的加工具有十分悠久的歷史，主要有2種形式：直接加熱彎曲法和開槽彎曲法。近些年，也有學(xué)者提出工業(yè)化干燥彎曲定型一體化的方法。

3.1.1 直接加熱彎曲

直接加熱彎曲適合口徑較小的竹彎曲件的加工，火烤加熱是歷史最悠久的加工方式之一。圓竹在進行彎曲前需校直，有時需打通竹隔，再灌入金剛砂，以防圓竹受熱過程中腔體內(nèi)熱空氣受熱膨脹破壞圓竹，同時在彎曲時內(nèi)彎竹壁不易被壓潰。加熱時，應(yīng)使彎曲部位的凸面受熱，待需要彎曲的部位用火烤出竹油時，再緩慢用力彎曲到位，并立即用冷水降溫定型。

3.1.2 開槽彎曲

開槽彎曲主要有以下3種方式：并竹彎曲、方折彎曲和開三角槽彎曲，如表1所示。

表1  開槽彎曲

Table 1  Bamboo culm bending by making slot

3.1.3 干燥彎曲一體化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的圓竹家具彎曲構(gòu)件的制作方法已經(jīng)不適應(yīng)現(xiàn)代家具行業(yè)發(fā)展的要求，對于圓竹家具組成的不同單元或構(gòu)件的形狀要求，采用工業(yè)處理罐進行干燥和改性處理，同時在處理罐內(nèi)架設(shè)處理工作臺等，對圓竹材進行直線、彎曲件預(yù)制處理、定型，加工預(yù)制構(gòu)件，并將加工好的標(biāo)準(zhǔn)件倉儲等，已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢，而且也是實現(xiàn)圓竹家具標(biāo)準(zhǔn)化、系列化生產(chǎn)的必要條件。

3.2 竹材彎曲構(gòu)件加工工藝

3.2.1 加壓彎曲

加壓彎曲是指將竹條、竹展平板、竹單板、竹篾、竹絲等直線形材料通過軟化處理之后用模具進行縱向彎曲，再將彎曲后的異型單元，利用螺栓、榫卯和膠等方式連接構(gòu)成零部件。膠合彎曲是加壓彎曲中十分特殊的一種，是將一疊涂過膠的竹條、竹單板、竹展平板、竹篾、竹絲等材料按要求配成一定厚度的板坯，然后放在特定的模具中加壓彎曲、膠合成型而制成各種曲線形零部件的一系列加工過程。加壓彎曲構(gòu)件的加工分為軟化處理、上模彎曲及干燥定型3個過程。膠合彎曲的加工增加了涂膠組坯這一過程，如圖5所示。

圖5  加壓彎曲

Fig. 5  The process of pressed bending

3.2.2 鋸制彎曲

鋸制彎曲是將竹集成材、竹重組材和竹展平板等通過細木工帶鋸或線鋸鋸切成曲線形的毛料，再使用雕刻機銑削成零部件。鋸制彎曲操作簡單，但是因為鋸制彎曲中大部分竹纖維被切割，所以鋸制彎曲構(gòu)件強度較小。

4、竹彎曲家具存在問題及建議

4.1 家具材料

（1）竹材資源豐富，但目前用來制備圓竹家具的竹種只有少數(shù)幾種，如毛竹、紅竹、水竹、筇竹等。隨著加工技術(shù)的發(fā)展和家具造型的變化，需開發(fā)更多適宜圓竹彎曲家具的竹種，尤其是小徑竹。

（2）竹材加壓彎曲構(gòu)件的原料主要是毛竹，加壓彎曲對于竹材的材性要求較高，并非所有毛竹都適合通過加壓彎曲制備彎曲構(gòu)件。因此，需對毛竹結(jié)構(gòu)及性能進行分級，并建立其與加壓彎曲工藝的內(nèi)在關(guān)系，實現(xiàn)原材料的精準(zhǔn)選擇，提高材料利用率及彎曲構(gòu)件品質(zhì)。

4.2 家具設(shè)計

（1）圓竹彎曲家具構(gòu)件連接形式復(fù)雜，自行安裝具有一定難度，安裝后運輸則增加了成本，在保留圓竹彎曲家具特色的同時，將復(fù)雜結(jié)構(gòu)簡化有很大的必要性。通過引進不同材料，借鑒其他家具連接方式，設(shè)計可拆裝結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)綠色設(shè)計。

（2）竹彎曲家具材料單一，通常整件家具都有竹材，在設(shè)計過程中利用竹材優(yōu)異的柔韌性制備彎曲構(gòu)件的同時，也可以與其他材料如木材、金屬、玻璃、紡織品、皮革等進行混搭，能夠體現(xiàn)竹彎曲家具的魅力，增加其風(fēng)格多樣性。

（3）竹彎曲家具功能性單一，現(xiàn)代家具應(yīng)滿足多功能性，多種使用功能不僅滿足消費者的使用需求，而且可以增加家具本身的價值。根據(jù)需求改變造型，利用基礎(chǔ)構(gòu)件進行不同的組合，擁有多樣化功能的竹彎曲家具將得到更多消費者的喜愛。

（4）竹彎曲家具缺乏創(chuàng)新的造型設(shè)計，與木制家具的重復(fù)率較高，應(yīng)結(jié)合市場和目標(biāo)客戶，在加工工藝的基礎(chǔ)上結(jié)合竹材的優(yōu)勢對其結(jié)構(gòu)和造型進行創(chuàng)新設(shè)計。創(chuàng)造具有中國文化標(biāo)簽的竹家具產(chǎn)品，從而讓中國的竹家具設(shè)計能歷久彌新，散發(fā)中國魅力。

4.3 制造工藝

（1）圓竹彎曲家具機械化程度低，多數(shù)是手工操作，需要耗費大量人力。專門生產(chǎn)圓竹彎曲家具的企業(yè)少，規(guī)模小，只有一些基礎(chǔ)設(shè)備，專用的手工工具雖成本低卻限制了生產(chǎn)效率的提高，產(chǎn)品質(zhì)量也不夠穩(wěn)定。因此，需要開發(fā)適合的機械設(shè)備，向機械化、一體化的加工模式轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)彎曲構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的生產(chǎn)。

（2）加壓彎曲和鋸制彎曲的加工技術(shù)需要繼續(xù)發(fā)展，竹彎曲家具與木家具彎曲工藝過程相似又有不同，可結(jié)合竹材本身的結(jié)構(gòu)與性能特點，借鑒學(xué)習(xí)彎曲木制品的工藝過程及優(yōu)勢，發(fā)展適合竹材彎曲構(gòu)件的加工技術(shù)，進一步促進竹材彎曲家具產(chǎn)業(yè)規(guī)模，擴大市場，形成良性循環(huán)。

5、結(jié)  語

在現(xiàn)代家具市場環(huán)境下，消費者的需求個性化提升，竹家具不僅設(shè)計符合大眾審美，滿足消費者使用需求，同時竹材生態(tài)環(huán)保，做到了保護環(huán)境，節(jié)約資源。如今，我國竹材資源豐富，家具產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，竹彎曲家具受各方面影響，其發(fā)展趨于成熟和完善，在不斷解決材料、工藝問題的基礎(chǔ)上，朝著更好的方向發(fā)展。竹彎曲家具發(fā)展越來越好，在保護和傳承竹文化的同時，吸收現(xiàn)代設(shè)計藝術(shù)，巧妙地將傳統(tǒng)與現(xiàn)代結(jié)合起來，創(chuàng)造獨具特色的竹家具。對竹彎曲家具類型、結(jié)構(gòu)和工藝進行梳理，并對其存在的問題著重探討，對竹彎曲家具有全面的認識，以便更好地利用竹材，促進竹家具行業(yè)的進一步發(fā)展。