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杆件化插接视角下的瓦楞纸家具装饰设计研究
类别:家具广场 | 录入者:fid | 发布时间:2023-12-12 [373]

中国传统木作装饰与家具在结构设计上自成体系,其精妙的榫卯咬合关系、多样而富有秩序的视觉效果处处体现着中华民族的智慧。另一方面,瓦楞纸作为家具设计材料已有较长的应用历史,其轻便、低碳、易操作的优点在设计领域备受推崇,但受限于板片逻辑的处理方式,这一材料在诠释中国传统木作家具装饰设计上的潜力还未被充分发掘。因此,本文依托类型学理论,对瓦楞纸插接结构类型进行系统的梳理和分析,运用新的策略拓展其应用方式,探索瓦楞纸材料对中国传统木作家具装饰设计适宜的转译方法,力求在文化自信回归的当下[1],拓宽中华优秀传统文化的转译路径。

类型学在设计领域的早期定义是由法国理论家昆西(Quatremere de Quincy)在《建筑百科辞典》中描述的,类型作为抽象的概念,指代某些具有相同本质的事物。类型并不意味着对事物形象的抄袭和完全的模仿,而是意味着某一共同因素[2]。类型学理论发展至今,更为关注某一类型生长的前因后果,该理论对于探索和梳理瓦楞纸家具装饰设计的各类结构特征有积极的意义。

目前已有不少学者在瓦楞纸家具装饰设计领域开展了研究。如毕留举、王所玲归纳并分析了瓦楞纸家具四种主要的结构设计特征[3-4];陈书琴将常见瓦楞纸民用家具设计的优劣和成因做了梳理[5];陈虹羽、张华平对瓦楞纸在建筑空间中的创新应用途径做出了探索[6]。依据这些研究成果可知,层面排列式、断面插接式、折叠式、组合式是目前四类主要的瓦楞纸结构方式,其中断面插接式结构因其广泛的造型适应性和丰富的视觉效果而广受设计师和使用者的青睐。


在瓦楞纸家具装饰设计领域,板片化插接是最为主要的结构形式语言。该形式运用抽象意义上的板片要素[7]进行多样的插接,既满足视觉上的审美需求也能够在结构、功能上起到较为重要的作用。按照设计意图和视觉效果的不同,瓦楞纸板片化插接可分为密集插接、拟态插接、蒙皮插接三种常见类型。

1.1 密集插接

该类型指将预先开好企口的瓦楞纸板按某种规律密集排列插接的板片插接方式。通常这一方式优先考量的是产品的坚固程度,往往会以标准化的思路设计每个板片的开口形式,大量板片进行多方向密集交叉以形成使用界面。由于插接板片密集,能获得较好的结构承载力,也具有相对广泛的适应性,但最终的设计成品往往重量较大、孔洞较多,瓦楞纸板片边缘容易产生形变和损坏情况。

1.2 拟态插接

该类型指通过对瓦楞纸板形态和企口的设计,以插接后的形象模拟原型对象特征的板片插接方式。拟态插接既可以从某一平面、立面视觉上进行模拟也可以在空间上对整体特征进行拟态,因此,既能够实现富有秩序的瓦楞纸二维装饰界面,也能获得具有原型特征的瓦楞纸三维空间设计产品。但其板片的边缘相较密集插接式更易发生形变和损坏,造型耐久度较差。

1.3 蒙皮插接

该类型指通过企口设计,将瓦楞纸板变为“皮肤”蒙在产品使用界面上的板片插接方式。蒙皮插接与前两种类型主要使用板片断面的逻辑不同,该方式对于板片作为完整界面的特性也有所兼顾,能将支撑结构和使用界面上存在的大量孔洞和缝隙包裹起来,使用界面的视觉效果因此变得更为平整,配合瓦楞纸材料本身的观感、触感,能够给使用者带来近似木作家具的使用体验(图1)。

 ▲ 图1 板片逻辑下的三种瓦楞纸断面插接方式


运用上述瓦楞纸断面插接能够获得多样的家具设计产品。然而,单一板片插接逻辑下的家具构件在体积感上普遍偏弱,尽管蒙皮插接能够带来相对厚重、扎实的使用体验,但板片插接的瓦楞纸家具设计产品在操作体验、成品视觉效果和使用效果方面都与中国传统木作家具产品存在较大差异。



在中国传统建筑及家具设计领域,实木材料往往被加工成各类杆件和体块发挥结构与装饰作用,这与瓦楞纸板片插接方式在设计和使用逻辑上均有显著差异,因此,预设的研究策略希望在实践中转变对瓦楞纸的使用逻辑,将板片转化为杆件,将单一转变为复合,共置于现代审美语境下,并尝试让这一策略产生的瓦楞纸杆件插接结构获得较为广泛的适应性。

单一板片插接按其断面特征可以定义为I型断面插接,在这一断面插接方式下,能够呈现富有秩序感的线性装饰界面,常见的插接断面形式能够形成十字型、三角型、米字型交叉等基本效果(图2)。在中国传统室内装饰与家具设计领域,线性装饰元素大都由实木杆件彼此插接形成多样的图案纹样,用以诠释内在的文化含义。在此次设计研究中,基于类型学理论将瓦楞纸I型断面发展为L型、U型断面,并对其装饰效果和插接方式做系统化研究,有助于发掘瓦楞纸材料诠释传统木作装饰设计的潜力,进而探究在瓦楞纸杆件插接逻辑下,传统木作装饰形态的实现方式以及适用场景,研判不同类型杆件插接后整体形态、细部节点的合理性和适应性,引导当代设计师持续研究本土设计实践的参与和实现方式。

▲ 图2 I型断面瓦楞纸插接的三种装饰界面效果


2.1 L型断面杆件

L型断面的瓦楞纸杆件由瓦楞纸板片经强化加工而成。按照I型插接的断面装饰形态,将原板片构件替换为L型断面杆件,在使用界面上能够让原本过于轻薄、纤细的瓦楞纸断面线条变得更为端庄、厚重,形成更为多样且有节奏变化的视觉效果。经设计实验可知L型断面的瓦楞纸杆件基本可以对应I型板片插接逻辑,每一构件开槽的位置与I型能够保持一致,因此在I型板片逻辑下能够实现的装饰效果,L型杆件均可以进行较好的转译,但这一方式在纵向上仍为单片瓦楞纸板插接逻辑,且轴测角度的视觉效果仍与中国传统木作存在较大差异,不易让人产生对传统木作装饰的联想(图3)。


 ▲ 图3 L型断面瓦楞纸杆件三种基本插接的节点特征和整体装饰效果


2.2 U型断面杆件

U型瓦楞纸杆件在L型杆件基础上进一步加工得来,与L型杆件相比,U型杆件在视觉上更为完整。如果将U型杆件开口倒置,能让人产生完整封闭构件的视错觉[8-9]。其色彩和形态与传统实木材料效果相近,杆件本身的结构强度也大于单一板片。通过设计实验可知,开口方向相同的U型杆件能够对两个插接方向的装饰形态较好地呈现,两个杆件插接在节点处所形成的平面夹角范围在30度至150度之间较为适宜。而如果这一方式的节点处面临多个方向的U型杆件,受限于普通瓦楞纸材料的性能,其节点处强度会相应降低。此时可以将一组开口方向相反的构件与之彼此插接,一方面减轻节点处的磨损和变形,一方面能够形成更富有节奏变化的瓦楞纸装饰物。尤其适合将中国传统木作装饰纹样中的线性元素题材做抽象转译,获得饱含传统文化的中式瓦楞纸装饰设计效果,其形成的装饰造型适宜应用于室内空间及家具的界面,让使用者在潜移默化中感受中国传统文化的魅力(图4)。


 ▲ 图4 U型断面瓦楞纸杆件插接形成的带有传统意向的界面装饰效果

除对中国传统木作装饰图案有较大的转译潜力,运用U型杆件插接也能对现代抽象图形做出创新演绎,使其呈现一定的本土工艺特征。运用若干组开口相对的瓦楞纸杆件彼此插接,简洁抽象的线条设计语言决定了其插接形成的装饰形态仍然是高度抽象而富有秩序的,U型杆件本身相对宽而平整的表面、更为扎实的构件插接体验也能带给使用者传统木作的意向。U型杆件插接节点处自然留有出头而不做装饰处理,让人联想起早期中国木构本真、朴素的美感。但该类型也存在一定问题,例如在多个方向进行插接时,各方向杆件交接处的出头在视觉上显得琐碎,且边缘容易变形和损坏(图5)。


 ▲ 图5 I型插接与U型插接的对应转化以及节点处的不同处理


2.3 口型断面杆件

口型断面杆件可以采用经强化处理的瓦楞纸预制构件实现,也可以通过设计普通瓦楞纸的展开面,运用预压、折叠的方法实现。该类杆件在视觉上较之U型杆件更为完整,除可以保证外观的杆件意象,还可以在局部形成多层瓦楞纸板,增加侧壁厚度,相较以往单一板片的断面插接,极大提升了交接处的强度,构件之间的咬合关系也更贴近传统木作榫卯的厚重体验。构件卯口处尽管有局部透空,但通过横纵卯卯交接,恰好可以将此处隐藏,提升了视觉美感。如需进一步提升节点强度和造型耐久度,在横纵相交处,可以依托清式斗栱中的大斗构件特征,参照清式斗栱各构件权衡尺寸表[10],设计四向开口的瓦楞纸构件插接到节点处,用以强化该类节点强度,在丰富产品装饰效果的同时带给人们更多传统木作工艺的联想(图6)。预压、折叠式口型断面杆件需要对构件展开面做较为复杂的设计,存在插接操作上的困难,完成产品的自重较大,需根据具体情况选用。

▲ 图6 折叠式口型断面瓦楞纸杆件与大斗的插接组合形式


为使设计师更为高效地掌握各类瓦楞纸杆件插接的特性,有必要针对瓦楞纸断面插接的认知信息进行较为系统地梳理、归纳,建立起类型化的认知系统,方便设计师结合具体使用场景,选择适宜的杆件插接方式进行设计实践,提高工作效率。该系统的建立同样有助于引导设计师关注杆件逻辑下的瓦楞纸家具装饰形态、材料性状、结构性能等方面的可持续创新途径。

通过对瓦楞纸杆件插接基础信息的收集整理,在“节点强度”“断面装饰潜力”“空间装饰潜力”“杆件形态完整度”“插接操作难易度”“传统图案适应性”“传统木作关联度”等维度下将不同断面类型的特征信息做进阶梳理,对每一维度下各型插接的表现做出分级评价,能够拓展出一套瓦楞纸杆件插接认知系统,有助于设计师分级权衡各型瓦楞纸杆件插接的优势与劣势,对设计对象拟采用的杆件插接类型进行有效率的筛选和演绎。此外,由于认知信息中加入了对传统文化的考量维度,可以对各型杆件潜在的文化载体价值以及转译操作的难易程度进行较为高效的研判,有助于设计师发展出更多有中国本土文化特征的瓦楞纸杆件插接类型(表1)。


设计师需要应对的设计任务是具体而多样的。对于不能直接按插接类型认知表选型的场景,可以依据该表提供的基础信息进行持续地思辨,探讨瓦楞纸杆件插接新的组合创新方式。将实践中反馈的信息和数据做详细记录并分析,有助于瓦楞纸插接认知系统的不断完善,实现瓦楞纸杆件化家具装饰设计的可持续更新。

4.1 属性融合与提升——波浪型联合杆件插接  

以中式茶几设计为例,传统的中式木作茶几在视觉感受上通常会给人端庄、均衡、厚重的印象,在结构上以实木杆件支撑使用面的力学逻辑非常明确。目前在瓦楞纸家具设计领域,尽管也有运用I型断面进行密集插接设计的茶几产品,但是由于在板片逻辑下,使用面与支撑物是一整块材料,其插接形成的使用界面纤细、密集,很难让人联想起传统木作茶几端庄、厚重的视觉美感;传统木作杆件插接的力学逻辑也未能清晰表达。

通过对瓦楞纸断面插接认知信息的检索可知,在传统木作关联度方面,U型断面插接和口型断面插接有较好的适应性,杆件的视觉完整度和结构承载力都表现较好,如果设计师希望在瓦楞纸设计产品中凸显传统木作特征,选用这两种类型的杆件插接相对更容易达成设计目标。预压折叠的方式能够形成中空口型断面杆件,杆件通过开口实现卯卯交接,在观感上较为贴近传统木构榫卯的效果。但该方式对于预制瓦楞纸构件的展开面设计较为复杂,弯折过程也相对繁琐,在应对一些复杂形态时往往力不从心。U型断面杆件加工操作较为方便,但在视觉形象上始终不够完整,其开口方向的两翼也极易产生破损和形变,应该在设计转译过程中结合对象特征,探索更有针对性的处理方式,将两种类型杆件各自的优势适度融合。

在中式茶几系列化的转译实践中,作者团队优先选取U型、口型瓦楞纸杆件插接进行特征融合,对I型插接形态进行转化,首先对原I型插接下的瓦楞板片数量进行精简,对插接位置进行优化,而后通过重组演绎的方式拓展出新的波浪型断面插接方法(图7)。将两块波浪型瓦楞纸板按互为翻转关系做展开面设计,通过横纵卯口咬合的方式形成兼具体积感且富有秩序的连续杆件意象,在使用体验上,U型杆件插接的特征大部分得以保留,U型杆件开口处的不完整观感也得以改善。波浪型连续杆件插接形成端庄、均衡的使用界面,在其视觉与触觉体验上都更为完整。更具体积感的瓦楞纸插接也诠释出中国传统木作榫卯的美感,其整体形式相较于传统家具更为简洁,促成了传统文化内涵在现代家具设计中的表达(图8)。在使用界面完成波浪型插接后,运用四个预设企口的U型杆件进一步强化波浪型插接,使其杆件承重的逻辑更为清晰。能够让茶几使用界面与支撑结构共同达成视觉上的均衡与统一,也较好地满足了茶几作为家具的功能(图9)。

▲ 图7 瓦楞纸茶几使用界面插接方式的优化

▲ 图8 瓦楞纸波浪型构件展开图及其形成的茶几使用界面

 ▲ 图9 瓦楞纸波浪型插接完成的中式茶几轴测图及细部


波浪型瓦楞纸杆件同时吸取了U型杆件和口型杆件的优势,相较于U型杆件插接而言,波浪型杆件插接因构件需要同时进行多处交接,插接对于开口的精度要求更高,此外,由于波浪型杆件对U型逻辑下的多个杆件进行了合并,插接结构的整体性更好,能更好的防止产品的结构形变。

4.2 数据检验与思辨——波浪型杆件插接的有限元分析

在中式茶几设计实验中,构件均使用未经强化处理的普通瓦楞纸作为材料,旨在探索边压强度较小情况下[11],瓦楞纸杆件对传统木作榫卯的转译效果。如果在此条件下实验结果能够成立,则在使用强化处理后的瓦楞纸材料时,也能保障此类设计产品具有较好的坚固性和造型耐久度。此外,运用力学分析模型检验新型结构的性能[12],进一步提取重要的数据信息用于研判其属性优劣,对于帮助设计师在设计实践中达成形式、结构、功能之间的平衡,持续完善瓦楞纸杆件插接认知系统同样具有积极的意义。

力学实验分析所采用的软件为通用软件Ansys,设定瓦楞纸材料参数弹性模量E=3.6e7,泊松比为0.3。在U型杆件插接状态下,施加100 kg载荷时,Mises应力的最大应力发生在结构未交互部分,最大应力为102.367 kPa,最大位移矢量为2.67 e-1 mm,相比载荷只施加在交互部分的情况,最大应力是其2倍多,最大位移矢量是其4倍多,最大应力与体积比为90.175E3(kPa/m3)。在波浪型杆件插接状态下,施加100 kg载荷时,Mises应力的最大应力发生在结构未交互部分,最大应力为109.187 kPa,最大位移矢量为2.65 e-1 mm,相比载荷只施加在交互部分,最大应力是其3倍,最大位移矢量是其6倍,最大应力与体积比为117.66e3(kPa/m3)(图10)。

 ▲图10 U型插接与波浪型插接全面施加100kg载荷下Mises应力云图 (上排)与位移矢量云图(下排)

从力学分析反馈的基础数据来看,未经强化处理的瓦楞纸材料在进行波浪型插接时,其节点处的承载力有所下降(表2),另一方面,由于波浪型构件的整体性相较U型构件更好,其断面处的形变隐患要小于单纯的U型杆件插接[13-14]。节点处强度的提升可以通过施加瓦楞纸大斗类预制构件来进行强化,也可以使用经强化处理的瓦楞纸预制构件加以解决[15-17]。在设计实践中,设计师可以将此类分析数据纳入瓦楞纸杆件插接认知系统表进行综合思考,根据具体任务需求选择或创新适宜的杆件插接形式。

在中华民族伟大复兴的背景下,应积极拓宽中国传统文化传承的路径,探寻更多具有本民族文化内涵和审美特征的设计方法。瓦楞纸作为一种常见包装材料在经过杆件化处理后,表现出易加工、价格低、传统文化适配度高等一系列优势,适宜将其发展成为一种传统木作工艺的转译和传承载体。通过转变对瓦楞纸的设计和使用策略,系统分析、归纳各类杆件插接特性,以设计实践持续完善并提升杆件化瓦楞纸设计产品的转译效果,有效简化了设计师在各类使用场景中对瓦楞纸插接类型的筛选过程,便于设计师在实践过程中不断孕育出有时代精神的本土化创新设计产品。此外,在互联网购物高度发达的今天,大量闲置的瓦楞纸包装箱也有了新的二次设计和应用的可能性。设计师和广大民众之间能够通过这样一种共通的传统文化研学载体形成良性互动,一同探究中国传统技艺传承与发展的新途径。


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注:本文来自《家具与室内装饰》杂志2023年第08期。










 
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