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家具设计不仅是外观!这3个因素你考虑到了吗?

时间:2019-08-13 00:22 来源: 作者: 点击:

今天人们说家具设计,好像只谈外观的美学设计,许多设计专业都设在美术学院,家具设计与美学外观画上了等号。

对应这一状态,我们的设计师在外表上也和画家看齐,不是光头就是留长发、蓄胡子,然后穿唐装,比外国的设计师还有“范儿”。

其实,家具设计应该包括三个部分:

一、美学外观

二、应用功能

三、结构力学

美学外观就不说了,已经有太多人说了,并且还有了“行为艺术”。

功能设计,也有不少人涉猎了,功能设计应包含:应用、尺寸、安全

今天人们说应用功能,不单单说桌子、椅子、床,更多的是说智能化什么的。比如床可以收起来,更可以变成三座位的沙发;厅柜、电视柜里安装电器;可以用遥控器来开门关门、开灯关灯……

行业也规定了许多标准尺寸,比如桌子的高度,椅子的高度,床的内径:(queen size:1500mm×2000mm, king size:1800mm×2000mm)等等。但少有人讨论人体工程学之外的尺寸是不是应该使用,比如衣柜的高度超过2200mm,一直到天花板,这些所谓的定制衣柜。

超过2200mm的柜子,必须研究:

——2200mm以上的上柜的使用率,应该进行一项市场调查,假如使用率低过20%,那就没有多大的使用功能了。

——假如使用率超过20%,那就相当危险了,功能设计要顾及安全,在使用上柜时,必须站在椅子上,甚至用梯子,可能会造成“家庭伤害”,更可怕的是,老人和小孩居家的时间比较多,因此受伤害的机会比较大,对老年人造成的伤害,可能是“无可挽回”的。

因此功能设计中,安全方面也相当重要,除了与尺寸有关系,和结构也有关系。宜家的五斗柜,因为小孩子顽皮,踩在抽屉上往上爬,结果倾覆,造成6个小孩死亡,宜家因此赔偿5000万美元,庭外和解。

结构设计

结构设计除了必须顾及安全之外,主要是研究家具的载荷,就是家具的零件,应该用多大的材料才能安全使用。

结构设计必须知道一件家具将如何被人使用,还必须知道它将如何被“不合理”的使用。

比如沙发,我们必须知道人们坐下,向后靠时所承受的力,也必须知道移动沙发、搬运、运输时所产生的力,甚至在地板上推动、抬起……等等对沙发可能造成的损害。

家具的结构设计,和其他历史悠久的构造物(比如房子、桥梁)的设计一样,都是通过不断的尝试,从中不断吸取经验和教训(比如房子倒了、桥塌了)而进化发展的。但问题是,家具之外的其它结构科学,分析程序已经相当完善了,我们可以安心地住进房子、放心地过桥梁,但科学的家具结构,却未能引起注意,甚至不知道有这么一回事。

美国的卡尔·艾克曼(Carl A·Eckelman)是第一个将家具的量化结构科学介绍到家具设计上来,他认为设计师必须知道,当一个人坐在椅子上,向后倚靠、转动等情况下,椅子上的载荷是多少?以及这些载荷发生的频率是多少?

这就关系到椅子上的每一个零件的尺寸大小,该如何计算,当然除了应付载荷,也必须顾及成本,要在这之间取得平衡。

结构设计当然还包含榫卯的设计,这方面有许多专文,我就不再这里多说了。

在设计结构时,还必须顾及功能及美学外观,不能一意孤行。

延伸阅读:全户型通吃的疯狂设计!看完我只想装个榻榻米!

我们就以一把椅子的结构设计为例:

假设:125斤的体重

椅子的深度是44厘米

另一端承受的内力为5500斤·厘米

鹅掌楸:我们所使用的构件材料为鹅掌楸,

当其含水率为12%时,许用设计应力如下:

椅子边档与后柱的计算方法如下:

一、边档的设计:

由图可知:边档末端所受的弯曲力为:

代入式中整理得:

由于进口美国的鹅掌楸厚度加工后为2.2cm,因此我们选用2.2cm*4.5cm作为边档尺寸。

我们的设计,约为木材许用剪切应力的1/21倍,如果体重为300斤:

同样,这样的设计所承受的应力也小于许用应力很多。

二、后柱的设计:

我们分上下段,各为40.5cm

上段:假设后靠力为70斤

木材厚度w=2.2cm

则作用于该构件底部的弯曲力为:

而许用剪切应力为木材极限剪切应力的1/3,即397psi,

剪切应力远小于许用值,符合要求。

通常设计椅子的后腿,下部都会有点向后倾斜,为的是重心后移,椅子更稳固,轴向力也因此会更大,假设体重为125斤,那轴向力要大于125斤。

70斤—假设后靠力

2.2×4.0—椅子后柱所用材料尺寸

木材顺纹的许用压缩强度为:

根据计算结果,22.14psi远小于3695psi,表明我们设定的构件尺寸有足够的纵向强度。

如果坐在椅子上的人的体重是300斤,后靠力是150斤:

轴向应力51.10psi还是远远小于设计所用的尺寸,木材顺纹的许用压缩强度3695psi,证明我们的结构设计和材料尺寸的选择达标,保障了家具在使用时的安全性、耐用性和稳定性。

家具的结构设计可以应用其它学科已有的分析程序,而不必靠经验与教训,使人们可以安心地使用。至少,通过这个简单的案例分析,设计师们应该认识到,家具设计不单单是外观美学,它包含了科学。

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