第三期：如何通過結構設計防止木材變形？

在通過科學方法進行切割（弦切/徑切/刻切）和乾燥木材（窯干/風乾）後，大部分的木材變形問題都已經解決掉了。然而有好的材料和充分的準備之後，我們還需通過科學合理的設計去完成整個作品。慶幸的是我們有前人幾千年累積下來的成體系的榫卯結構去參考學習，只要肯花點時間，這一切已經相對簡單了。下面我們看看具體的一些最常見的結構。

框架結構，例子：門板。

這是十分常見的房門結構，很簡單，易於我們去理解。下圖我們將其進一步簡化：

在最簡化的情況下就只剩下4條木方和一塊薄板了。紅色箭頭顯示了我們安裝的時候木紋的方向，藍色箭頭顯示了木材收縮膨脹時候主要的變化方向。虛線部分是榫頭，榫眼和榫槽。另外圖中兩個術語定義：大邊是出榫的木方；抹頭是鑿榫眼的木方。

木紋方向和木材主要的收縮膨脹方向成90度，那是因為木紋方向比較穩定，基本不變（跟木材的細胞形狀和排列有關）。木材主要變動來自於年輪方向。而這個框架架構可以防止因為收縮膨脹而引起的拉裂和散框。在整個結構安裝起來之後，這個框架結構的門板的橫截面是以下這樣子的：

中間的薄板四邊需要打薄，然後大邊和抹頭開出榫槽讓打薄的板能藏到榫槽中。在環境濕度的影響下，濕度降低，薄板會往中間收縮，因為有榫槽的關係，薄板有了收縮的空間；當濕度上升，薄板往兩邊膨脹，因為有榫槽的關係，薄板有了膨脹的空間。整塊薄板就像是「漂浮」在兩條木方的榫槽之間自由活動。值得注意的是，榫槽與薄板的接合處不宜太緊也不宜太松。緊了，容易拉裂；鬆了，感覺搖搖欲墜。然後在安裝之前可以先在薄板的邊沿用小的油漆掃塗上一層煮溶的蠟，這樣起到了「潤滑」的作用，保護薄板的邊沿不易拉裂。至於打槽打多深，這個需要計算。上兩周我們有提及到一個神器可以根據提供的【木材種類+寬度+厚度+初始濕度+最後濕度+切割方法】去計算木材的收縮程度（有興趣可添加微信公眾號huacuijiaju回復「神器」獲得）。通過計算我們可以更好的預知木材收縮膨脹的程度，從而更好地設計我們的作品。

當然了，以上的例子是最簡單的結構了，因為木門是掛在牆上的，所以不用擔心板面承重問題。如果是桌面或者坐面，我們就需要更可靠的結構了。我們可以在以上框架結構的基礎上多加一條方，叫穿帶。穿帶是一條帶有燕尾榫的木方，用於1）有效防止木板翹變；2）有效增加承重能力。下圖為增加了穿帶的具體結構：

為何能防止翹變？

一般來說跨度越大的板，翹變的幾率越大。雖然抹頭和大邊的榫槽能起到一定的限制作用，但隨著薄板跨度的增大，榫槽對其的限制會逐漸減弱。如果加入了穿帶結構，就能增強限制，防止變形。下圖中我們可以清晰看到穿帶的具體結構是利用燕尾榫的極好拉結力去限制薄板的翹變。燕尾榫是最牢固的榫卯之一，十分常見也十分穩定。下圖就是從穿帶的端頭看其安裝在薄板後的效果，可以清晰看見薄板上對應有燕尾形的榫槽（紅色框出部分）。

為何能增加承重能力？

下圖中紅色為薄板的承壓。同等壓力的情況下，有穿帶的結構將薄板等承壓區域平均分成兩份，減輕了板的負擔。而且穿帶在中間起到了承重的作用，就像房子中的梁一樣。所以使用穿帶大大增加了承重能力。

傢具結構是一門工程學，通過設計可以有效地限制木材並且大大地增加傢具的耐用性。榫卯結構博大精深，值得每個木匠去深究理解。我們活在很好的時代，有前人幾千年的沉澱，也有互聯網這個好平台去專業學習，關鍵就是要take action。由於本文篇幅有限，以上提及的是最最基本的結構，日後還有機會跟大家分享更多精彩的榫卯。

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