家具力学性能稳定性研究

■李芳菲，张 磊，黄 伟，逄智宏，谢明舜 Li Fangfei & Zhang Lei & Huang Wei & Pang Zhihong & Xie Mingshun

(上海市质量监督检验技术研究院（国家家具质量监督检验中心），上海 201114）

力学性能稳定性是指家具在外加载荷作用下具有的抗倾翻的能力[1]。稳定性是家具力学性能检测中最重要的检测项目之一，稳定性检测主要针对柜架、桌几、椅凳及双层床等家具，稳定性不达标将严重影响使用者的安全，同时也会对企业造成不良影响和经济损失。调查显示，1990到2007年，在美国由家具倾翻引起的事故多达264 200起，主要是对青少年儿童的伤害。平均下来每年在10万人中就有近21人因家具倾翻受伤，而且家具倾翻引起的受伤人数还在以每年40%的速度上升[2]。

在我国，市场监管部门对家具产品质量持续监管。2018年，北京市市场监督管理局对北京市场上在售的家具类产品进行监督抽查，发现3批次稳定性不合格的家具产品，其中2批次柜类稳定性不合格，1批次椅凳类稳定性不合格。2017年，天津市滨海新区市场和质量监督管理局对流通领域的木家具开展了监督抽查，发现1批次木家具桌类稳定性不合格。由此可见，稳定性不合格是我国家具产品不合格的主要原因之一。

本文将以家具检测中最常见的家具稳定性不合格为例，对其不合格原因以及家具产品结构设计上存在的问题进行分析，并结合国家标准提出合理改进方案，为消费者使用安全保驾护航。

1 检测标准及方法分析

随着国内家具行业的不断发展以及消费者不断提升的功能需求和审美需求，我国家具产品不断推陈出新，家具产品在材料、结构和外观设计上都有了很大的变化，现行有效国家标准GB/T 10357.2-2013《家具力学性能试验 第2部分：椅凳类稳定性》、GB/T 10357.4-2013《家具力学性能试验 第4部分：柜类稳定性》、GB/T 10357.7-2013《家具力学性能试验 第7部分：桌类稳定性》等的发布和实施，正顺应了家具产品的不断革新和变化。该三项标准适用于大多数木制、金属、塑料家具等的稳定性检测。

1.1 椅凳类稳定性

椅凳类稳定性涉及椅凳类家具的使用安全，椅凳类稳定性不合格会引起使用者落座后椅凳倾翻，导致使用者摔伤，特别是行动不便的老人以及身体肥胖者，使用时受伤的风险更高。根据国家标准GB/T 10357.2-2013 《家具力学性能试验 第2部分：椅凳类稳定性》[3]，椅子的稳定性试验分为椅子向前倾翻试验、无扶手椅侧向倾翻试验、扶手椅侧向倾翻试验和椅子向后倾翻试验。标准要求试验过程中，椅子不应倾翻。以向前倾翻试验为例，要求在座面中心线距离前沿60mm处施加600N的垂直力，然后在垂直力的施力部位向外施加20N的水平力，至少保持5s，椅子不应倾翻。

1.2 柜类稳定性

柜类稳定性涉及柜类家具使用安全性，如果柜类稳定性不合格，会造成柜类倾翻，导致柜内物品的损坏甚至砸伤使用者，对于精力旺盛的儿童来说，被柜类砸伤、压伤的风险尤为突出[4]。在国家标准GB/T 10357.4-2013《家具力学性能试验 第4部分：柜类稳定性》中[5]，柜类稳定性分为搁板稳定性、非固定柜空载稳定性、非固定柜加载稳定性和固定柜稳定性。搁板稳定性适用于全部有搁板的柜类家具，其余三项稳定性适用于高度大于600mm，且重心高度（单位：m）和柜体质量（单位：kg）的乘积大于6的柜类家具。搁板稳定性试验分为搁板水平加载稳定性和搁板垂直加载稳定性。柜类稳定性要求柜体和搁板在试验过程中不应倾翻或脱落。

1.3 桌类稳定性

桌类稳定性涉及桌类家具使用安全，桌类稳定性不合格，会造成桌类家具在使用中倾翻，导致桌上放置物品的损坏，也可能砸伤使用者，桌类通常和椅类配合使用，在使用者起身以及工作时需要提供足够的支撑，因此，桌类稳定性非常重要。根据GB/T 10357.7-2013《家具力学性能试验第7部分：桌类稳定性》[6]，桌类稳定性分为垂直加载稳定性试验、垂直和水平加载稳定性试验。垂直加载稳定性，要求当规定的垂直力施加在最不稳定边的桌面边沿中心向内50mm处，无桌腿离开地面。垂直和水平加载稳定性，要求100N的垂直力施加在最不稳定边的桌面边沿中心向内50mm处，同时以规定的向外的水平力施加在该边桌面中点，无桌腿离开地面。标准规定的力值如表1所示。

表1 桌类稳定性加载力

2 常见稳定性不合格项目分析

2.1 弓形椅稳定性

椅子作为日常生活中不可或缺的一种家具，随着社会的发展和人们需求的变化，不仅要提供使用功能，在美学层面需要有更深远的意义[7]。目前，市场上流行着一种弓形椅，如图1中左图所示，弓形椅外形简洁时尚，一体的框架包覆软体材质的座面、扶手和椅背，为了追求外形的美观，通常座面水平延伸到框架以外，椅腿与地面接触处被设计为弧形，并配有脚垫，防止椅子移动过程中刮花地板。

弓形椅重心靠前，使用者落座于座面前沿时，弓形椅有倾翻的风险，容易造成椅子向前倾翻试验不合格。标准要求，600N垂直向下的力和20N水平向外的力，同时作用于椅座面中心线距离前沿60mm处至少5s，椅子不应倾翻。

对于弓形椅，为了降低稳定性不合格的风险，应从产品设计方面进行改进。如图1中右图为一种对稳定性不合格的弓形椅提出的一种改进设计，其改进设计的要点在于：首先，座面前沿不应超出框架过多，前沿不超出框架最为安全；其次，脚垫的位置应尽量设置在椅腿最前方，阻止椅子向前的倾翻趋势。

■图1 弓形椅及其改进设计

■图2 一种常见搁板支承结构

■图3 一种搁板支承的改进结构

2.2 柜类活动搁板稳定性

随着城市人均住房面积的进一步压缩，板式家具应运而生，以柜类家具为代表，人们希望拥有更多以及更加合理的收纳空间，柜类活动搁板设计能够满足人们对于收纳空间的个性化需求。如图2所示为一种板式家具中常见活动搁板支承结构，此结构采用简易搁板支承件，支承件一端嵌入旁板，活动搁板搭在支承件的另一端，且未配备限位和防脱离装置。该结构的特点是接合简单、灵活可调、成本低廉。但缺点也很明显，一方面，搁板与旁板之间在水平方向上无力的约束，当在搁板上放置较重的物体时，旁板可能会被压溃[8]。另一方面，搁板采用活动连接的方式直接搭在支撑件上，搁板向上、以及前后运动时缺乏约束力，容易引起柜类搁板稳定性不合格。

不合格的产品，一方面由于搁板质量较轻、支承件表面光滑，搁板与支承件之间摩擦力较小，当搁板自重50%的向外的水平力作用于空载搁板前沿时，搁板会被拉出脱落，造成搁板水平加载稳定性不合格。另一方面，搁板支承件设置的位置较深，当100N的垂直力作用在空载搁板前沿25mm处，搁板会倾翻，造成搁板垂直加载稳定性不合格。

为了避免发生以上不合格现象，建议尽量将搁板固定在旁板上。如需采用活动搁板设计，如图3所示，可以在搁板下表面开槽，使支承件落入搁板下表面的槽内，增加搁板与支承件在水平方向上的约束力，降低搁板水平加载稳定性不合格的风险；另一方面，建议外侧支承件的位置与搁板外沿的水平距离应不大于25mm，这样能有效降低搁板垂直加载稳定性不合格的风险。此外，也可以增设防脱落装置。

■图4 独脚桌稳定性试验过程

2.3 茶几稳定性

近些年来，极简主义开始盛行，精炼的设计、独特的结构往往能够吸引更多年轻人的眼球，设计成独脚桌的茶几深受当代年轻人的喜爱[9]。独脚桌是指其支承点连线所成的面积与桌面面积之比小于65%的桌子。独脚茶几外形素雅小巧、简洁清秀，结构简单、整体感较强。但市场上的独脚茶几常常出现“头重脚轻”“上大下小”的现象，设计稍有不慎，稳定性就会徘徊在安全线左右。另外，考虑到防止桌脚刮伤地板和静音设计，多数独脚茶几在桌脚下设置脚垫，脚垫使用不慎，也会降低稳定性。当重物放置于茶几边沿时，茶几有倾翻的危险。

独脚桌稳定性试验过程如图4所示。标准要求，当200N的垂直力施加在桌边向内50mm处，应无桌脚翘离地面，且100N的垂直力和30N向外的水平力同时施加在桌边向内50mm处，应无桌脚翘离地面。在检测过程中，许多独脚茶几在100N的垂直力的作用下即会倾翻，稳定性问题较为严重。

对于独脚茶几，外形上“头重脚轻”的不足，可以通过用材上“头轻脚重”去弥补，为了避免稳定性不合格现象，桌面尽量采用轻质材料，桌腿和桌脚尽量采用密度较大的材料，必要时，可以在桌脚上增加额外的配重。同时，需要将支撑脚尽量向外延伸，提供给桌面足够的支撑。对于平面式支撑脚，应慎用脚垫，脚垫不应过厚，设置的位置也应当与支撑面外沿平齐，不应处于支撑面内部。

3 结语

随着市场监管的进一步加强以及消费者安全意识的逐步提升，家具质量问题受到了越来越多的关注[10]，稳定性是历年监督抽查中必检的项目也是最常见的不合格项目之一[11-13]。家具稳定性与家具使用安全息息相关，家具稳定性不合格不仅会造成财物的损坏，还会影响使用者的人身安全[14-16]。稳定性不合格问题归根结底是由于家具的重心过高、重心靠外、自重过轻等，解决稳定性不达标问题的一般原则就是降低重心、重心向形状中心靠近、增加自重等。