木材之间靠什么连接的,以及木材的连接方式有哪些
一、榫卯连接。中国古代匠师创造的一种连接方式(见中国古代木结构)。其特点是利用木材承压传力,以简化梁柱连接的构造;利用榫卯嵌合作用,使结构在承受水平外力时,能有一定的适应能力。
二、木结构连接。也叫胶黏剂连接 ,至今仍在中国传统的木结构建筑中得到广泛应用。其缺点是对木料的受力面积削弱较大,用料不甚经济。
三、齿连接。用于桁架节点的连接方式。将压杆的端头做成齿形,直接抵承于另一杆件的齿槽中,通过木材承压和受剪传力。为了提高其可靠性,要求压杆的轴线必须垂直于齿槽的承压面并通过其中心。这样使压杆的垂直分力对齿槽的受剪面有压紧作用,提高木材的抗剪强度。为了防止刻槽过深削弱杆件截面影响杆件承载能力,对于桁架中间节点,应要求齿深(h0)不大于杆件截面高度的1/4;对于桁架支座节点应不大于1/3。
受剪面过短容易撕裂,过长又起不了应有的作用,为此宜将受剪面长度(lv)控制在4~10h范围内。并应设置保险螺栓,以防受剪面意外剪坏时,可能引起的屋盖结构倒塌。
四、螺栓连接和钉连接。在木结构中,螺栓和钉的工作原理是相同的,即由于阻止了构件的相对移动,而受到其孔壁木材的挤压,这种挤压还使螺栓和钉受剪与受弯,木材受剪与受劈。为了充分利用螺栓和钉受弯、木材受挤压的良好韧性,避免因螺栓和钉过粗、排列过密或构件过薄而导致木材剪坏或劈裂。在构造上对木料的最小厚度、螺栓和钉的最小排列间距已有规定。
五、键连接 。有木键和钢键两类。近些年来,木键已逐渐被淘汰,而为受力性能较好的板销和钢键所代替。钢键的形式很多,常见的有裂环、剪盘、齿环和齿板等四种。均可用于木料接长,拼合和节点连接,其承载能力通过试验确定。
明式家具的榫卯结合
明式红木家具有榫卯结合近百种,常见的有格角榫、托角榫、粽角榫、燕尾榫、夹头榫、抱肩榫、龙凤榫、楔钉榫、插肩榫、围栏榫、套榫、挂榫、半榫与札榫等。
抱肩榫:抱肩榫是有束腰家具的腿足与束腰、牙条相结合时使用的榫卯结构。也可以说是家具水平部件和垂直部件相连接的榫卯结构。
抱肩榫是结构复杂的榫卯结构,因为要解决腿足与面板、腿足与束腰、腿足与腿足之间的连接。以有束腰的方桌为例,腿足的上端,做出两个相互垂直但不连接的半榫头、这是与桌面相连的。在与束腰相接的部位,要做出45度角的斜肩,并凿三角形榫眼,以便与牙条的45度的斜尖及三角形的榫舌相接。斜尖上还留做上小下大、断面为半个银锭形的“挂销”,与开在牙条背面的槽口套挂。
明及清前期的有束腰家具,牙条与束腰是用一块独木做出的,凭此挂销,可使束腰及牙条和腿足牢固地连接在一起。这是抱肩榫的标准做法。清中期以后,抱肩榫的做法就开始简化,挂销省略不做了,为了省料,牙条和束腰也改为用两块木条单独做了。到清代晚期,抱肩榫的做法进一步简化,连牙条上的榫舌也没有了,只靠用胶粘合。桌子的牢固程度大大降低。
我国从古至今在工程建筑上的成就一直都非常高,且不说世界奇迹长城,故宫,近年更是被世界称之为基建狂魔,无数建筑桥梁奇迹都诞生在中国人手中。取得这些成就的背后,离不开大国工匠们的不懈努力。中国人的文化,秉承开放融合,与世界各国建筑技术文化进行融合,一直在创新发展。我们的许多建筑技术都影响着其他的国家和民族,始终被传承。这些优秀传承,有一个不得不提,就是榫卯技术。
榫卯最早追溯到我国距今约7000年前的河姆渡时期的木质建筑中,当时已经有了非常明显的设计应用工程。我们的祖先从巢居到干栏式的居住进化过程中,诞生了此项应用技术。榫卯技术的应用,来自于木材本身,木材的弹性在长期使用中,会结合的越来越紧密。更能够达到很好的抗震效果。榫卯被称作中式家具的“灵魂”,由于连接构件的形态不同,由此衍生出千变万化的组合方式,使中式家具达到功能与结构的完美统一。
随着科技的进步,出现了很多能够替代榫卯结构功能的材料,例如铝材、玻璃纤维等,不仅制作简单,而且一定程度上还能降低成本,能够让家具一次成型,不需要再使用榫卯连接,操作麻烦、成本高还浪费材料。另外榫卯结构的作用就是用来连接板材,从而保证家具的强度。榫卯结构对于材料的硬度和质量要求比较高,一般只有红木、楠木才能够使用榫卯结构制作,而国内红木价格较高,在加上榫卯结构工艺的复杂度,因而现在很少能够见到了。
最常见的就是格肩榫。制作格肩榫时,需要在木块中间开口一个方形的榫头,然后在榫头旁边做出两个倾斜的斜面,称为榫肩。其中,带了皮夹的被称为''虚肩'',不带皮甲的被称为''实肩''。皮夹的存在主要是为了加大木块之间的摩擦力,所以带着皮夹的''虚肩''更为牢固一些。正是由于这种结构的特殊性,使得木块很难用外力扭动,使物体更加经久耐用。
中国作为一个历史悠久的国家前辈们传承了很多游戏文化,建筑就是其中之一,有些建筑已经流传至今几百年依然坚固不已,这些都是我们优秀的历史文化遗产。由于时代限制当时建房主要采用石料和树木,为了使房屋结构更加稳定先人们发明了榫卯,至今榫卯结构依然被广泛应用,下面我们就来了解一下榫卯的拼接原理以及结构:
榫卯中的积木拼接原理榫卯结构在生活中运用频繁,尤其是我们现代所见到的积木就是充分利用了榫卯结构,榫卯就是两个零件采用凹凸结合的方式连接,其中突出部分为榫凹进去部分叫做卯,原理就是利用凹凸结合以及高低长短间的巧妙组合有效限制物体间的扭动,这种拼接原理让单薄的构件组合起来整体承受压力,这种组合方式不在于个体的强大而是相互结合相互支撑而强大。
榫卯的结构分为三种穿斗式
榫卯结构中穿斗式很早就出现了,直到汉代时期才成熟,在我国南方应用较多。穿斗式是沿着更深方向布柱子整体柱子小且密,建筑不需要梁,用贯穿的方式,优点是用料少抗风,缺点就是室内空间较小。
抬梁式
抬梁式的隼牟结构在春秋时期成熟主要在北方使用,抬梁式主要是在柱子上架梁,在梁上立瓜柱,架短梁,最上是脊瓜柱,构成一屋架,这种结构优点就是室内空间大柱子较少,因此也形成了北方独特的空间较大豪迈的风格,缺点就是梁柱消耗木材数量较多。
井干式
井干式榫卯结构在一般人家中所见较少,但是在古装剧中我们很常见,她的将圆木或者是半圆木两端凿成凹榫,组合成矩形的木框,然后相互叠加形成一层一层的墙壁,就是木质承重墙,所消耗材料比其他两种结构都要打,并且还会受到木材长度的限制因此应用并不广。
榫卯,凸出来的部分称为“榫”,凹进去的部分叫做“卯”,利用榫卯实现连接。
榫卯结构历史悠久,早在7000多年前的河姆渡新石器时代,我们的祖先就已经开始使用榫卯了。受制于矿石开采和金属冶炼技术,钉子是很奢侈的,榫卯工艺以其高精度高强度,并且成本低廉被广泛使用,并流传下来。
榫卯结构较之钉子连接有以下优势:
1、更坚固耐用,可以承受木件之间各个方向的扭动;
2、不易锈蚀,榫卯常用于红木家具中,做好防虫防潮工作就可以保存上千年完好,可是使用钉子是绝不可能达到的;
3、易于拆装,便于运输和维修;
4、钉子容易造成木料劈裂。
现在虽然钉子的使用更为普及,但是榫卯工艺仍然保持着其不可替代的优势,并且作为世界文化遗产得以传承,和京剧一并被海外华人视为“国粹”。真正上好的红木家具一定都是使用榫卯的,绝不会有一颗钉子。
1、直角榫接合:榫肩面与榫颊面互相垂直或基本垂直的都属于直角榫。接合牢固可靠、加工难度相对较低,是应用最广的榫接合形式。
2、燕尾榫接合:其榫头呈梯形或半圆锥形,端部大而根部小,接合牢固紧密、但加工及装配难度较大。用于实木家具中箱框类零件的角接合(如柜体角接合、抽屉角接合等)。
3、圆棒榫接合:系一类插入榫,其形状为圆柱形。具有简化加工工艺、易装配、节约材料、适合大批量生产等优点。
但接合强度及稳定性相对较差。在框式结构中圆榫可用于框架的联接接合,而板式结构中用于板件间的固定接合和定位。
4、梳齿榫接合:又叫指形榫,其形状类似于梳齿(或指形)。主要用于短料接长,如方材及板件接长、曲线零件的拼接等。
5、燕尾榫接合:在众多榫卯结构之中,燕尾榫是公认最牢固的榫接方式,也是最结实一种连接木板末端的结合方式。
这种榫接方式有一些非常重要的优点,比如可以在木材膨胀或收缩时确保家具的完整性。传统的燕尾榫采用宽燕尾头和窄插接头的组合,且燕尾头做在水平部件上。
参考资料来源:百度百科- 榫接
参考资料来源:百度百科-榫卯