839結構強度與材料強度

839結構強度與材料強度

    在837篇有談到榫頭大小的原則，請先參閱。

    本篇的說明相片與資料源自於宋銘浩先生的作品，經宋先生本人同意後轉載使用，感謝他的無私允用，也感謝他義務協助管理拙園的部落格，木作這個圈子是充滿溫馨的，有木工案子不彷找他做，心思蠻細的年輕人。宋先生的資料引用來源，臉書：https://www.facebook.com/lesliesung522。

圖839-1結構稱為走馬梢，這張是母榫部分。它的用途是可拆卸的構件，例如羅漢床的靠背、圍欄；紅眠床的隔欄等等。引用的範例中使用這種榫接方式是為了將數片大桌板搬到定位之後方便組合成一大片。經詢問宋先生得知這幾片又厚又長又重的桌板在併接之後是膠合固定的，那麼原始目的是定位而不是可拆卸，這麼做只能說太厚工了，再少賺一筆，定位用圓形木釘最快，電鑽一鑽就完成了；傳統則是用四方形木釘(正方形和長方形，等同於半通榫的功能)，這比圓形木釘費事些，但其防止變形與定位的功能較圓木釘來得大。

839-2這張是公榫

839-3完成之作品

839-4鳩尾榫塊

839-5細部解說

   單榫榫頭是材料厚度的1/3，榫頭增大結構力增加是一般的認知，但是往往會忽略了木屬材料的特性，由於纖維走向的關係容易在材料強度不足時撕裂木理，所以本篇所欲述說的部分著重在材料強度，所謂三等份是讓榫頭做成1/3，榫孔兩邊也各留1/3如此將會使纖維被切斷的部位維持在相等大小，其材料的強度才會相等。所以單純的加大榫頭不一定正確，只有榫孔材料大於榫頭材料的時候才可以加大榫頭來增加結構力。當製作雙榫時則為1/5，於類推。

   如圖鳩尾榫塊的底端開槽，目的是增加膠合面積以增加結構力，單純就膠合面積的部分而言會增加結構力是對的，這部分絕無疑義，問題出在這一塊鳩尾榫塊的『材料強度』，由於所開的榫槽已經接近(或等於)鳩尾榫的根部位置，但是木材有纖維撕裂的缺陷特性，(C)的部位容易在施力時斷裂，因此在考慮增加結構力時不能犧牲材料強度。

    東西方在結構力上有些相異的觀念，東方的傳統榫接在鋸切與鑿孔之後是不修飾的，保持其粗糙面，這個做法是讓榫接有摩擦力，明代迄今的家具依舊風采堪用就是明證。現今手工木作則較多將榫頭榫孔修飾光滑，這是因為膠合劑以平整光滑面的膠合力較粗糙面膠合力大的原因，併板的膠合力以光滑平整面大於粗糙面可以得證。所以兩者取得結構力的相異之處是摩擦力或膠合力，這不是對錯的問題而是方法不同，實際上應該追求的前提是施工的『精密度』，一個鬆垮垮的榫接，談摩擦力或膠合力都是空泛無稽。

    就這一塊鳩尾榫塊來說，是可以不必開槽來增加膠合力的，完整的一塊結構力就夠了。假設需要開槽時，槽的深度(D)約為寬度的1/3(B)，也就是這個孔為正方形，槽開越深相對的兩邊的材料強度會越弱越容易斷，1/3的理論基礎與端邊減榫相同。

    還有一個問題，就是這塊鳩尾塊的纖維方向，應該如圖5的方向或者應該是直的方向？我會選擇直向。感覺上直向容易將鳩尾榫的斜度撕裂？先就構件組裝時的狀況來說，組合角度正確時鳩尾榫並不太受力，到了定位就剩下衝擊力了(例如撞到)，此時的抗力以直向纖維大於橫向纖維，所以應該是直向優於橫向。橫向纖維還有一個困擾，鳩尾榫塊組合時應該要夠緊才不至於引拔(將榫頭拔出來)，榫頭夠緊敲擊鳩尾榫塊時橫向就容易裂，這裡的需求與舌接剛好相反。