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1、第四章 人体与家具设计,主要内容,一、概论二、工作面设计三、座椅设计四、卧具设计,一、概论,1.家具人类生活中“衣、食、住”所必需的物质器具具有“实用性”和“精神性”两大功能,一、概论,2.家具的发展史1）商、周、战国时，先辈席地跪坐的生活习性使矮式家具开始形成,一、概论,2）到了汉代，矮式家具得到了大力发展，初见高式家具端倪,3）两晋、南北朝至隋唐时期，受民族大融合和佛教文化传入的影响，出现了高、矮式家具并存的局面。,一、概论,一、概论,4）宋代时，垂足而坐的方式得以普及，高式家具得到了长足发展。,5）明清家具是我国古代家具成熟的代表。,一、概论,圈椅,南官帽椅,太师椅,四出头官帽椅,6）古
2、代西方的家具发展变化较大，有代表性的是：拜占庭式、古罗马式、哥特式、文艺复兴式、巴洛克式、洛可可式等。,一、概论,7）近现代家具设计以西方为主导，注重“以人为本”的设计理念。19世纪中叶新艺术运动的发展和影响德国“包豪斯”学院的影响,一、概论,一、概论,3.家具的类型1）按照人体使用时的行为和动作姿势可分为：立式家具坐式家具卧式家具,一、概论,a)立式家具：在家具尺度的设计中，家具高度的测量和设计是以人体站立时的行为动作为基准点的，即为立式家具。如衣柜、书柜、货架、厨房吊柜及各种组合柜等。,b）坐式家具：是以人体坐位（坐骨结节点）为基准点进行测量和设计的家具。如椅、凳、沙发、书桌、餐桌等。,一
3、、概论,一、概论,一、概论,c）卧式家具：是以人体卧位为基准点进行测量和设计的家具。如床、沙发床等。,2）按照人体工程学原理与家具的使用关系，可分为三类：人体家具类建筑家具类准人体家具类,一、概论,a）人体家具类主要指支持人的身体，承受人体重量的坐卧性家具，如椅、沙发、床等。坐卧性家具的基本功能是满足人们人们坐的舒适，睡得安宁和提高工作效率，使人在使用家具时静疲劳降到最低限度。,一、概论,b）建筑家具类主要指附属于建筑物上贮存性壁柜、搁板、隔断等，与人体接触时间短。,一、概论,c）准人体家具类：也叫凭倚性家具，它是人们工作和生活所需的辅助性家具，介于人体家具类和建筑家具类之间。它虽然不需要支持
4、人的身体，但人需在其上进行操作。如餐桌、写字台、梳妆台、茶几以及柜台、收银台、讲台与各类工作台等。,一、概论,一、概论,4.人体工程学与家具的关系确定家具的最优尺寸为设计整体家具提供依据,二、工作面设计,1.定义：工作面是指工作时手的活动面，它可以是工作台的台面，也可以是主要的作业区。,二、工作面设计,2.分类人体处于静态时的肢体的活动范围（作业域）人体处于动态时的全身的动作空间（作业空间）,二、工作面设计,1）作业域人的动作在某一限定范围内均呈弧形，形成包括左右水平面和上下垂直面动作范围一定的领域叫做人的作业域（workingare）。,二、工作面设计,作业域的类型水平作业域：水平作业域是人
5、于台面前，在台面上左右运动手臂而形成的轨迹范围，手尽量外伸所形成的区域为最大作业域。,二、工作面设计,二、工作面设计,垂直作业域：指手臂伸直，以肩关节为轴作上下运动所形成的范围。,特殊人群,二、工作面设计,作业域受下列情况的影响：在活动空间内是否有工作用具是否要保持一定的活动过程手的操纵方式是持着载荷还是移动载荷是否任何地方都是能触及目标的最佳位置,二、工作面设计,2）作业空间（人体的活动空间）人体本身随着活动的需要而移动位置，这种姿势的变换和人体移动所占用的空间即构成了人体活动空间。人体活动空间大于作业域，对于工业生产、军事设施中的作业活动空间确定很有用，因此也叫“作业空间”。,基本姿态人体
6、的活动时有不同的姿态，归纳的基本姿态有四种：立位、坐位、跪位和卧位。,二、工作面设计,二、工作面设计,二、工作面设计,姿态变换姿态的变换集中于正立姿势与其他的可能姿态之间的变换。姿态的变换所占用的空间并不一定等于变换前的姿态和变换后的姿态占用空间的重叠。,二、工作面设计,二、工作面设计,二、工作面设计,人体移动人体移动占用的空间不应仅仅考虑人体本身占用的空间，还应考虑连续运动过程中由于运动所必须的肢体摆动或身体回旋余地所需的空间。,二、工作面设计,人与物的关系人体在进行各种活动中，很多的情况下是与一定的物体发生联系的，这些物体大致可分三类：用具、家具、建筑构件等。,二、工作面设计,二、工作面设
7、计,二、工作面设计,作业空间受到下列因素的影响动作的方式在各种姿态下工作的时间工作的过程和用具服装民族习惯需保持一定的活动过程并非任何地方都是能触及目标的最佳位置,3.主要尺寸1）站立作业面2）坐姿作业面3）坐立交替式作业面4）斜作业面,二、工作面设计,二、工作面设计,1）站立作业面：站立工作时，最佳工作面高度为肘下5-10厘米。按人体尺寸考虑，男性最佳作业面高度为95-100cm。女性的最佳作业面88-93cm。,不同性质作业对作业面高度的不同要求:精密作业，作业面应上升到肘高以上5-10cm放置工具的作业面，高度应降到肘高以下10-15cm若作业体力强度高，作业面应降到肘高以下15-40c
8、m,二、工作面设计,2）坐姿作业面作业面高度的决定因素：视觉距离、手部工作的要求、椅面与桌面的距离、桌下腿的活动空间,二、工作面设计,最低工作台高度可由下式求得：LH=k+R+T LH最低工作台高度 k 膑骨上缘高 R 活动空隙 T 工作台面厚度,二、工作面设计,坐姿作业面建议高度值（cm）,二、工作面设计,二、工作面设计,学生用椅尺寸的相对标准值（日本）椅面高=小腿长桌面高=小腿长+1/3坐高眼睛与书之间的距离=2/3坐高桌面左右宽=坐高,3）坐立交替式作业面指工作者在作业区内，既可坐也可站立。适合需要频繁站立的工作。,二、工作面设计,二、工作面设计,4）斜作业面,由于视线倾斜的角度包括头的
9、倾斜和眼球转动两个角度，头倾斜角度为站立822，坐姿1729。,二、工作面设计,二、工作面设计,斜作业面的优缺点：倾斜桌面有利于保持躯体自然姿势，避免弯曲过度；倾斜桌面还有利于视觉活动。放东西困难，设计时亦应予以考虑。,绘图桌的设计应符合以下要求：高度和倾斜度都可调；桌面前缘的高度应在65-130cm内可调；桌面倾斜度应在0-75内可调。,二、工作面设计,二、工作面设计,可调工作台是理想的人体工程学的设计。如果操作人员是坐着工作的，调节坐椅的高度。如果操作人员是站立工作的，可在脚下设置不同高度的踏脚板或铺设不同张数的地毯，以调节高度。,二、工作面设计,4.自动化办公设计1）自动化办公诱发疲劳,
10、画面显示,约束,操作性,作业时间,作业难度,作业空间,姿势,噪声,办公室作业人员,二、工作面设计,2）自动化办公作业台空间布置与作业姿势,作业台空间尺度的建议值,二、工作面设计,舒适作业姿势,二、工作面设计,3）办公照明a）传统办公室：工作视野中，不应直接看到光源桌面不要使用易反光的材料和颜色,二、工作面设计,b）自动化办公室：亮度不能相差太大消除或减少二次眩光,三、座椅设计,人类最早使用座椅完全是权力地位的象征，座的功能是次要的。之后座椅又逐步发展成一种礼仪工具，不同地位的人座椅大小不同。座椅的地位象征意义至今仍然存在。,座椅对人的益处：减轻腿部肌肉的负担；防止不自然的躯体姿势；降低人的耗能
11、量；减低血液系统的负担。,三、座椅设计,1.坐的生理学不正确的坐姿不但不能减轻腰的负荷，反而加重负荷。椎间盘有问题的大都有过腰痛的体验，不正确的作业姿势和坐姿可能加速椎间盘退化，引起种种病痛。,三、座椅设计,座姿时的脊柱：,位置的变化改变了背椎受力状态，因而造成了椎间盘内应力的增大。,三、座椅设计,立姿与坐姿的脊柱变化,不同姿势时脊柱形状,从坐姿的矫形学来看，在良好的坐姿状态下，压力适当地分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的静负荷。,三、座椅设计,当处于非自然姿势时，椎间盘内压力分布不正常，形成的压力梯度，严重的会将椎间盘从腰椎之间挤出来，压迫中枢神经，产生腰部酸痛、疲劳等不适感。,三、座椅
12、设计,人体姿势是决定椎间盘内压力的主要因素，椎间盘内压力过高是损坏椎间盘的直接原因。,三、座椅设计,结论：人的背在后仰和放松时，椎间盘内压力最小靠背倾角越大，肌肉负荷越小,三、座椅设计,2.舒适座椅的初步探讨1）座椅的硬度及形状2）背垫的硬度及形状3）背垫与座垫的关系4）身体支撑的舒适度和座面的舒适度5）座椅的透气程度,三、座椅设计,3.座椅尺寸选用原则上身应保持稳定；座位的高度应不使大腿肌肉受压；可以变换或调节坐姿，座面高度应与桌面相配合，尽量减少身体的不舒适感。,三、座椅设计,与座椅有关的舒适程度和功能效用是它们的设计要点，主要考虑以下几个方面的因素。,座高,座深,座宽,斜度,扶手高度,重
13、量分布,侧面轮廓,4.座椅设计,三、座椅设计,三、座椅设计,1）座椅的高度根据工作面高度决定坐椅高度。通常的高度是375400mm为宜。,2）座椅的深度取决于座椅的类型，一般情况下，深度应该适应小个子，高度应该适应大个子。通常的深度是370410mm为宜,不应超过430mm。,三、座椅设计,3）座椅的宽度最小的椅子宽度是400mm再加上50mm的衣服和口袋装物的距离。座宽建议在450mm左右。,三、座椅设计,4）靠背靠背由肩靠、腰靠两部分构成，大部份工作场合，腰靠最主要。靠背的最大高度可达480630mm，最大宽度可达350480mm。从脊柱正常形态来看，靠背角为115较为合适。实际应用中，建
14、议取：阅读用椅101104，休息椅105108，工作椅100 以内。,三、座椅设计,5）重量的分布当一个人坐在椅子内，身体的重量集中在两块坐骨的小范围内。,三、座椅设计,三、座椅设计,6）身躯的稳定性太软太高的座椅造成身体不易平衡和稳定。身体的稳定性也可以扶手来帮助。对于有扶手的座椅，扶手高度自椅面以上200为宜，应该是能使手臂自然的垂下的高度。,三、座椅设计,7）侧面轮廓对人体影响最大的是座椅的侧面轮廓。在座椅的设计过程中，必须进行实验来确定座椅的侧面轮廓。座椅的侧面轮廓若能降低椎间盘内压力和肌肉负荷，并且降到尽可能小的程度，就能产生舒服的感觉。,三、座椅设计,三、座椅设计,5.座椅的类型休
15、息椅工作椅多用椅,1）休息椅（懒椅）休息椅应保证脊柱保持正常形状,椎间上的力最小，并且背部肌肉有最大可能的放松。,三、座椅设计,设计要点：为防止臀部前滑，座面后倾一个角度，一般为14-24靠背倾斜角度：相对于坐面为105110；相对于水平面为110l30靠背应有垫腰的凸缘，保持腰椎柱自然曲线的作用,三、座椅设计,三、座椅设计,休息椅的类型：轻度休息椅中度休息椅高度休息椅,a）轻度休息椅座面高：330-360mm座面倾角：5-10靠背倾角：110靠背较高适宜长时间会议和会客用,三、座椅设计,b）中度休息椅座面高：280-340mm座面倾角：5-10靠背倾角：110-115靠背更高些适合于家庭客厅
16、和会议室长时间休息和会客用。,三、座椅设计,c）高度休息椅座面高：210-290mm座面倾角：15-23靠背倾角：115-125靠背更高一般有头靠和脚凳，可用于轻度睡觉使用。,三、座椅设计,休息椅设计的其它要求：应有很好的铺垫和饰面，以此来分解压力。可调节的休息椅。,三、座椅设计,休息椅设计,座椅侧面轮廓（每格100 100 mm）,2）工作椅人工作时坐着的座椅叫工作椅。工作椅并不一定需要靠背，这取决于工作性质。,三、座椅设计,办公人员的坐姿,三、座椅设计,办公人员调查结果：座椅高度为380540mm能使躯体上部感觉舒服。造成大腿疼痛的原因主要是工作时体重在大腿上，其次是座椅的高度。如果座椅可
17、调并备有脚垫台，桌子高度应为740780mm，以提供最大的调节范围。倒在靠背上的时间占整个工作时间的42%，说明靠背的重要。,三、座椅设计,工作椅设计要点：高度可调。防止座椅滑动和翻到。椅脚应设计5个，平分在直径为4045厘米的圆周上。保证腿的活动空间。座面的材料应透气不打滑，以增加坐面的舒服感。,三、座椅设计,工作椅设计要点：可不设扶手，允许使用者的手臂自由活动。坐面应为平的或略显凹状。从坐面到桌面的距离为270300mm，坐面到桌面下沿至少190mm的距离。高的靠背，其高度自接触点垂直向上550600mm，带有略显凸状的腰垫，并于胸高处略成凹状。,三、座椅设计,坐面的高度可采用下列数值：不
18、能调节且无踏脚 380400mm不能调节但有踏脚 450480mm坐位的调节范围 380530mm坐垫的厚度不大于2030mm，坐垫材料应具有良好透气性。,三、座椅设计,高靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸(mm),中靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸（mm）,3）多用椅坐面最深点以上100200mm处，有一柔和的突出的靠背。臀部下应做成略成臀部的形状，大腿下前面是平的，后面略有高起。坐深不应超过430mm，坐宽应为400mm。前缘最高点应达到430mm，并应略带弧度，平的坐面高度为440460mm。衬垫为2040mm厚泡沫塑料。硬塑料材质的则可在座面和靠背上打洞。,三、座椅设计,多功
19、能座椅设计实例,座椅侧面轮廓（每格100 100 mm）,综合来说：理想的椅子靠背应在水平（座面）和垂直（座高）两个方向均可调节、旋转并具有稳定性和安全性。,三、座椅设计,4）其他要点对于普通工作椅来说，座深可适当浅点，而休息椅子座深可略深一些，躺椅座深则更大。,三、座椅设计,根据设计需要，如座椅高度需升高（如酒吧椅），应在适当的高度设计踏脚垫。,三、座椅设计,脊柱和指纹一样，是因人而异的。每个人都有各自的“脊柱纹”，而且这个“脊柱纹”会随着姿势的变化而变化。,三、座椅设计,动态座椅：其设计特点是座椅能对坐者的动作与姿势做出自动响应。,三、座椅设计,6.沙发为人们提供休闲、交流的倚靠，它为人提
20、供的活动范围相对较大，所以沙发在功效尺寸方面与一般的座椅有所不同，但设计仍然要符合人体的基本尺度和生理行为特征。,三、座椅设计,单人沙发宽度不能小于480mm，沙发座面的高度约在360420mm之间，沙发的靠背高一般距离地面700900mm左右，沙发座面的深度应在480600mm范围内，沙发扶手的高度在座面以上200mm左右为宜。,三、座椅设计,多人沙发其座面深度、座面和背高高度均无多大变化。但其座面宽度则因人与人坐在一起，没有扶手相隔，所以其坐宽的尺寸有所不同。双人式约12601500mm；三人式约12501960mm；四人式约23202520mm。,三、座椅设计,三、座椅设计,三、座椅设计
21、,四、卧具设计,床供人们睡眠以达到消除疲劳、恢复体能的目的。所以，人的睡眠质量的好坏，与床的设计密切相关。,四、卧具设计,1.影响睡眠的主要因素,2.人体的睡眠特点睡眠时人体的脊椎处于松弛的伸展状态，人体各部分重量是竖直向下的，同时人体各体块重量的不同，导致人平躺时与床接触而产生的体压（下沉量）也不同。,四、卧具设计,床垫很软时 身体呈W形，椎间盘内压力增大。,四、卧具设计,3.人体的睡眠舒适度（姿势变换）使用过软的床时约8%的时间处于仰卧状态软硬适中45%时间仰卧偏硬的床30%时间仰卧,四、卧具设计,仰卧时背部的等高线图（左侧为软床垫，右侧为硬床垫）,4.床垫的三层构造（缓冲性）A层是与身体
22、接触的部分，必须是柔软的B层是相当硬的一层，保持身体整体水平上下移动C层要求受到冲击时起柔和的缓冲作用,四、卧具设计,5.枕头枕头的高度68cm最佳。枕头材料：中国人和日本人一般用荞麦壳做枕心；西方人喜欢羽毛、木棉等材料做枕心。,四、卧具设计,6.床的尺寸 1）人在睡眠时的身体活动空间大于身体本身。,四、卧具设计,睡眠时的姿势,四、卧具设计,2）床宽47cm的宽度大于人体的最大尺寸。考虑翻身所需要的空间，床宽的最低限度应为70cm。设计值考虑肩宽的2.5-3倍。,四、卧具设计,3）床长与床高人在躺下时的肢体的伸展，实际比站立的尺寸要长一点，再加上头顶和脚下要留出部分空间，所以床的长度比人体的最
23、大高度要多一些。一般成人床长应在2000mm左右。,四、卧具设计,计算公式床长：L=h1.05+a+b a=10,b=5床宽：W=2.5w w=肩宽（男43cm，女41cm）床高：40-60cm,四、卧具设计,四、卧具设计,设计常用尺寸,7.床垫的材料1）缓冲性2）振动特性,四、卧具设计,思考题,1、作业面的高度如何进行确定？2、简述座椅的设计与人的坐姿的关系。3、座椅设计的考虑因素有哪些？4、舒适的寝具应从哪些方面进行考虑？,园椅设计：根据人体尺寸及座椅设计的理论与原则，设计一款适用于湘潭木鱼湖公园、具有鲜明特色的园椅。提交的成果：A3图纸，1个平面，2个立面（标明基本尺寸）、透视、附简单的文字说明,课堂作业,
