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1、第六章人体工程学与家具设计,第一节 建筑类家具设计的人体工程学 第二节 人体类家具设计的人体工程学 建筑类家具：衣柜、餐柜、酒柜等与人体接触时间 短的收纳类家具；人体类家具：与人体密切相关的直接影响人体健康 和舒适性的座椅和床等,设计主要依据是：人体身高和动态活动范围(近身空间尺寸)。1.立姿近身空间：立姿上肢活动空间尺度。,第一节 建筑类家具设计的人体工程学,2.人体水平面作业空间尺度：作业台等水平面作 业空间尺度。,3.收纳空间,4.省力操作位置：家具、门等的拉手位置要设置在最省力的位置，也就是能发出最大操作力的位置。,5.坐姿近身空间：,6.作业面高度：作业面高度对作业效率及肩、颈、背及
2、臂部的疲劳影响很大。一般小臂保持水平或稍向下倾最佳。单手作业一般在肘下510cm最佳。,日本文部省对学校学生用椅的尺寸规定的相对标准值：1)椅面高=小腿长2)桌面高=小腿长+1/3坐高3)眼睛与书之间的距离=2/3坐高4)桌面左右宽=坐高5)桌面前后=2/3坐高,第二节 人体类家具设计的人体工程学,一、人体坐姿与座椅设计 坐姿工作的人有1/3以上时间坐在座椅上，所以，座椅设计的合理性影响使用者的舒适性和工作效率。座椅设计=材料和美观+人体坐态生理特征,1.人体坐态生理特征,人最自然的姿势是直立站姿，直立站姿时的脊柱基本上是成S形的。坐姿时，骨盆向后方倾转，使下方的骶骨也倾转，使脊柱由S形(正常
3、形)向拱形变化。,(a)站姿(b)坐姿脊柱形状,*坐姿状态分析 坐姿有利于身体下部血液循环，减少下肢肌肉疲劳，有利于保持身体稳定；坐着工作可提高工作效率，减轻劳动强度。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量减轻血液系统的负担不正确的坐姿对身体健康的影响：坐面设计不合理，会导致大腿受压迫，阻碍下肢的血液循环，造成下肢麻木。坐姿时的脊柱拱形变化，使脊柱的椎间盘受很大压力，导致腰痛等疾病。,椎骨全貌,人体脊骨从上到下分为颈椎、胸椎、腰椎、骶骨、尾骨。椎骨由椎体和椎弓组成，椎体承受压力，椎弓与椎体围成椎孔，上下椎孔连成椎管，管内容纳脊髓。两节椎骨之间有椎间孔，孔内有神经和
4、血管。,坐姿使脊柱的椎间盘受到很大压力，其中第三和第四腰椎间所受的压力最大。,第2腰椎第3腰椎第4腰椎第5腰椎,人体直立时第3腰椎和第4腰椎之间所承受的压力定为100%，躺着时为24%，两种不同的坐姿分别为140%和190%。,腰椎间盘的相对内压力,人体脊柱断面 脊柱活动时，椎骨1和椎骨4加给椎间盘的压力发生变化，椎间盘长期受压会导致腰痛，如果由于椎间盘长期受压发生变形会压迫神经和血管，导致腰部疾病发生。,座椅设计要保证椎间盘所受压力最小,脊柱的椎间盘受压力，不正确的坐姿不但不能减轻腰的负荷，反而加重负荷。直腰坐有利于降低椎间盘内压力，但肌肉负荷增大，弯腰坐有利于肌肉放松，但增加了椎间盘的内压
5、力。因此靠背的倾角和形状都可影响椎间盘和背部肌肉。,2.座椅构造与椎间盘内压不同坐面的倾角会导致不同的椎间盘内压力以及背部肌肉负荷。坐面倾角越大，在办公桌前工作时，身体会用力前倾，因而引起椎间盘内压力和胸部、背部肌肉负荷增大。,坐面和靠背夹角与椎间盘内压力及胸肌收缩电压的关系,腰垫和扶手也可减少椎间盘的内压力。靠背应有垫腰的凸缘，凸缘的顶点应在的3、4腰椎骨之间的部位，即顶点高于坐面后缘1018mm。垫腰有助于保持腰椎自然曲线，垫腰厚度以5cm左右为宜。,3.座椅设计的人体工程学基本原则 座椅设计时应考虑的因素很多，概括起来有以下几点：（1）座椅的形式及尺度和它的用途相关，即不同的用途应有不同
6、的座椅形式和尺度。（2）应根据人体测量数据进行设计。（3）身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担，休息时腰背部也应承担重量。,座椅设计的人体工程学基本原则,（4）减少大腿对椅面的压力（5）应设计靠背、腰部支撑和扶手（6）应能自由地变换身体位置（7）椅垫要有一定厚度，硬度和透气性，确保体重能均匀地分布于坐骨结节区域。,4.座椅分类（1）工作用椅：应保持稳定，有适当腰部支撑，重量分布均匀（2）休息用椅：以减少疲劳为目的，结构要能使身体放松，减少椎间盘内压力（3）多用椅：以多用途为目的。,5.工作用椅的人体工程学设计尺度,设计椅子要根据人体形态尺度和生理特征来设计合理的尺度，要特别注意人体坐下去以后的椅
7、子尺度，因为它决定人体坐姿。轻型装配用工作椅的尺度如图，轻型作业椅主要包括电子装配和学生学习用椅子。其特点是靠背倾角（上身支撑角较小，95），座面倾角0-3，靠背较短。,一般办公椅的基本尺度如下图所示。其特点是座面倾角稍大，约2-5，靠背倾角约110，靠背能支撑上身休息。,由于计算机的普及，VDT(Video Display Terminal)作业环境的人体工程学研究在欧美国家早已成为热点领域。上图是现代办公（计算机办公）室的作业椅需要满足的人体工程学设计尺度，值得注意的是桌底面与椅座面之间必须有大于170mm的空间，这样保证下肢能自由活动。,VDT办公作业椅,1984年由瑞士的 E.Hort
8、 设计，Giroflex公司制造的一种VDT作业椅。该作业椅最大特点是靠背随着倾角的变化能够自动上下移动，保证任何姿势状态下腰部支撑处于最佳位置。研究发现，当靠背倾角由90变化为105时，腰部也相应下移约45mm,传统的椅子在这种状态下就不能保证正确的腰部支撑，这种人体工程椅可以满足要求。,E.Hort设计办公椅,6.休息用椅的人体工程学设计尺度,休息用椅与工作用椅相比，更强调全身肌肉的松弛和脊柱形状的自然。分轻度、中度和高度休息椅。轻度休息椅的设计尺度如图所示，座面高330-360mm，座面倾角5-10，靠背倾角约110，靠背较高，适宜长时间会议和会客用。,轻度休息椅尺度（mm）,中度休息椅
9、的设计尺度，腰部位置较低，适合于家庭客厅和会议室长时间休息和会客用，沙发就属于这一类休息椅。,高度休息椅的设计尺度，靠背倾角较大，一般有头靠和脚凳，可用于轻度睡觉使用,坐面倾斜度：坐面与水平面的夹角休息时，坐姿是向后倾斜，在一定范围内，倾角越大，休息性越强。但倾角过大，起坐时不方便（老年家具）。一般坐椅3-5，休息椅6-15人工作时腰椎及骨盆处于垂直状态，甚至还有前倾的要求，因此工作椅坐面宜呈水平状态或略向前倾,平衡椅,7.座椅设计的其他主要尺寸,挪威的斯托克公司利用人机工程原理设计的新型平衡椅,可调节式多功能椅,靠背倾斜度：靠背与水平面的夹角倾角越大，休息性越强，但倾角过大使其坐不方便。休闲
10、用椅由于靠背长度增加，故倾斜角度也随之增加。对于工作用椅则应将靠背倾斜度减少，接近垂直状态，从而增大活动范围，提高工作效率。一般95-110。,坐倾角、背倾角和靠背支撑点,我国男性膝窝到脚跟垂直距离：407mm，女性：382mm适宜的坐高=小腿腘窝高+鞋厚(20-40mm)-(10-20mm)工作椅坐高较高：400-440mm休息用椅坐高较低：300-380mm,坐深：坐面前沿到后沿的距离坐面过深：超过大腿水平长，腰部缺乏支撑点而悬空，加剧腰部肌肉的活动强度而疲劳；还会使膝窝受压。坐深通常应小于坐姿时大腿的水平长度，使坐面前沿到小腿有60mm的间隙，保证小腿活动自由。,我国坐姿大腿水平长度男性
11、：445mm，女性：425mm一般坐深：380-420mm休息用椅坐深应大一些，软体沙发460-530mm,坐宽：坐面水平宽度坐椅的宽度应使臀部得到全部的支撑并有适当的活动余地，便于人体坐姿的变换。我国人体臀宽男性：309mm，女性329mm一般坐宽不小于380mm,臀部宽度,有扶手的椅子以扶手内宽来作为坐宽的尺寸，一般按人体肩宽尺寸加适当余量。我国人体肩宽男性415mm，女性397mm有扶手椅子坐宽一般不小于460mm。单人沙发：450-480mm，全包沙发：500-600mm,肩宽,靠背高度：椅靠背的作用就是使躯干得到充分的支撑，特别是人体腰椎获得舒适的支撑面。靠背高度一般上沿不宜高于肩胛
12、骨（相当于第9胸椎，高约460mm）。对于专供操作的工作椅，靠背要低些，一般主要支持位置在上腰凹部第2-4腰椎处，高约185-250mm。休息性强的躺椅，靠背倾角大，靠背高超出肩高，则颈部需有支撑，一般不小于660mm。,靠背形状：侧面轮廓应能降低椎间盘内压力和肌肉负荷。,弹性：工作椅座面和靠背不宜过软，以半软或稍硬为宜。休息椅的座面和靠背使用弹性材料可增加舒适性，但软硬要适中。座面过软，则下沉大，体腿夹角挤小，腹部受压，起坐也困难。靠背上部过软，则胸腔被夹压。腰靠过软，则缺乏支持力。,沙发椅的适度弹性,扶手：扶手的高度、倾斜度及两扶手之间宽度对使用的效果均产生很大影响。扶手过高，两肩会耸起，
13、肩部肌肉处于紧张状态。扶手过低，两肘不能自然落在扶手上，也会使肘部疲劳。根据人体尺度，扶手上表面至座面的垂直距离为200-250mm（软椅需注意减去坐时的座面下沉量）,肘部平放高度,扶手前端可略微升高，随座面倾角和靠背倾角的变化，扶手倾斜度一般为10-20，而扶手在水平方向的左右偏角在10，一般与座面的形状吻合。扶手内宽应稍大于肩宽，一般不小于460mm,沙发等休闲用椅可加大到520-560mm。,二、人体卧姿与床类设计,1.影响睡眠的主要因素影响睡眠的主要因素：物质条件：温湿度、通风、照明、空间形态、噪音、寝具的功能等精神、心理因素睡眠质量的客观指征主要有：睡眠深度的生理测量人睡眠时身体不断
14、的运动（睡眠深度与活动频率有直接关系，频率越高，睡眠深度越浅。）,2.人体构造与寝卧姿势：人体头、胸、臀三部分在站立时重力方向 基本重合。卧姿时三重力方向是平行的，分别对脊柱产生弯曲作用。,3.床垫的构造与材料：床面比较硬时，压力分布不均匀，背部接触面减少，局部压力增大。但床面过软，由于重力作用，腰部会下沉，造成腰椎曲线变直，背部和腰部肌肉受力，从而产生不适。床面软硬度应保持背部与床面23cm的空隙最好。,站姿背部形状 卧姿合理背部形状,床垫的缓冲性三层构造,寝具的生命在于缓冲性。寝具的缓冲性构造以三层构造为好。最上层 A层是与身体接触的部分，必须是柔软的，B层是相当硬的一层，保持身体整体水平
15、上下移动，C层要求受到冲击时起柔和的缓冲作用。,也不一定按图的顺序排列A、B、C三层，只要床垫含有A、B、C三要素的功能，即软硬安排得协调就可以。,4.枕头：高度：6-8cm为最佳，为可调节，最好两个枕头，一厚一薄。材料：触感、弹性、散热性、透气性要好。荞麦壳、谷壳、羽毛、棉等,5.床的尺度：,床宽：人处于将要入睡状态床宽需要约50cm。小于50cm时，翻身次数减少约30%，睡眠深度受到明显影响。床宽和翻身次数及睡眠深度有关，窄床比宽床翻身次数减少。通常床宽为人仰卧时肩宽的2.5-3倍。即床宽=2.5-3W，中国成年男性W=43cm，女性W=41cm单人床最小宽不小于800mm，双人床最小不小
16、于1200mm,床长：影响人的睡眠床的长度指两头床屏或床架内的距离，考虑人躺下后的身长外，还须包含放置枕头和被子等的空间。床长L=h1.05+h:平均身高：头前留空量：脚后留空量（、一般取75mm）国标GB3328-82规定，成人床床面净长为1920mm,床高：床高一般和椅坐高度一致，使床同时具有坐卧功能。另外还要考虑人穿衣、穿鞋等动作。一般床高400-500mm。双层床的层间净高应必须保证下铺人在就寝和起床时有足够的动作空间，GB3328-82规定，双层床底床铺离地面高不大于420mm，层间净高不小于950mm。为防止掉下，上层铺须安装安全拦板，长度不短于床长的1/2，高度不低于120mm。,第六章 思考题,(1)建筑类家具设计中要考虑的 人体工程学因素；(2)人体类家具设计中要考虑的 人体工程学因素；(3)人体生理特点对家具设计的影响。,
