家具与人体工程学

1第四章家具功能设计与人体工程学一、人体基本知识二、人体基本动作三、人体尺度四、人体生理机能与家具的关系设计家具就是设计生活，这里包含着两层含义，一是：生活途径，二是：舒适性。要实现这一目标就需要对人类行为与家具的使用特性做科学的分析。进行动态研究,广义上的人体工学应成为家具功能设计的指针，作出的设计是有生命力的经得起时间与地域的考验的。从环境角度来讲，还应考虑以下三个问题：体态：是人体活动的主体范围，不同地区，不同性别，不同年龄层以及不同的个人其人体测量值是不同的，决定体态的空间参数也显然不尽相同。同时还应考虑持续使用的时间要素与姿势变换的要素。位置：是由个人与群体生活的传统习俗生活方式和工作习惯所决定的一般场合以视觉定位为依据，但在追求工作效率与降低活动频率和幅度的特定场合尚需做出精确的定位。方向：是指人体的活动路线，这种路线需要兼顾生理和心理的需求因而也是趋于理性。人类的作息原理：空间大小，家具尺度，家具的功能性，舒适性，以及外在的感觉特性）这些要素（将有室内的家具环境及设施来加以确立与保障，从而以此满足人类生理与心理的需求）作息的原理生命在于运动人的工作与生活离不开运动，运动会产生疲劳，疲劳需要不同程度和方式的休息来解除，以便养精蓄锐，恢复后续运动所需具备的体能。人的活动中由于肌肉与韧带的收缩运动，会对骨骼系统血液循环系统和神经组织产生巨大的拉力。睡眠被有些富有想象力的人称为生活的“蓄电池”家具既影响到整体环境的效果同时也有其自身的感受特性，因此家具还需要进行感性设计。良好的作息条件根据作息原理,总结出良好的作息条件，以作为家具功能设计的准则（1）休息时应使静疲劳强度降至最低，让各部分肌肉充分放松。同时使支撑人体的压力得以均匀分布，以减少单位面积的受力密度。（2）在一定条件下人的内脏器官也会直接或间接的受到压迫。因此，在一定位置上，人体的姿势也很重要，良好的坐姿、睡姿与活动姿势有利于减轻内脏器官的负担，家居设计应努力让人保持正确的姿势。（3）工作时为了提高工作效率与质量，减轻疲劳程度，应使人与家具处于合理的相对位置。（4）便于身体移动，人体长时间保持同样的姿势也会使局部区域在压力下呈现紧张状态，因此要使我们得到充分自由的放松，应能适应姿势的交替交换。因而不能单纯从人体曲线来考虑设计方案，以免步入机械和教条的误区而是应当综合分析。（5）怡人的环境能缓解的心理压力，消除人的紧张情绪，有利于人类的身心健康。人体基本知识家具设计首先要研究家具与人体的关系，要了解人体的构造及构成人体活动的主要组织系统。人体是由骨骼系统、肌肉系统、消化系统、血液循环系统、呼吸系统、泌尿系统、内分泌系统、神经系统、感觉系统等组成。这些系统像一台机器那样互相配合、相互制约地共同维持着人的生命和完成人体的活动，在这些组织系统中与家具设计有密切关联的是骨骼系统、骨肉系统、感觉系统和神经系统。人体主要组织系统1、骨骼系统：骨骼是人体的支架，是家具设计测定人体比例、人体尺度的基本依据，骨骼中骨与骨的连接处产生关节，人体通过不同类型和形状的关节进行着屈伸、回旋等各种不同和动作，由这些局部的动作的组合形成人体各种姿态。2、肌肉系统：骨肉的收缩和舒展支配着骨骼和关节的运动。3、神经系统：人体各器官系统的活动都是在神经系统的支配下，通过神经体液调节而实现的。4、感觉系统：激发神经系统起支配人体活动的机构是人的感觉系统。人体基本动作人体的动作形态是相当复杂而又变化万千，从坐、卧、立、蹲、跳、旋转、行走等等都会显示出不同形态所具有的不同尺度和不同的空间需求。从家具设计的角度来看，合理地依据人体一定姿态下的肌肉、骨骼的结构来设计家具，能调整人的体力损耗、减少肌肉的疲劳，从而极大地提高工作效率。因此在家具设计中对人体动作的研究显得十分必要。与家具设计密切相关的人体动作主要是立、坐、卧。动作形态1、立：人体站立是一种最基本的自然姿态，是由骨骼和无数关节支撑而成。2、坐：当人体站立过久时，他就需要坐下来休息，另外人们的活动和工作也有相当大的部分是坐着进行的，因此需要更多地研究人坐着活动时骨骼和肌肉的关系。3、卧：卧的姿态是人希望得到最好的休息状态，不管站立和坐，人的脊椎骨骼和骨肉总是受到压迫和处于一定的收缩状态，卧的姿态，才能使脊椎骨骼的受压状态得到真正的松弛，从而得到最好的休息。三、人体尺度意义人体尺度意义家具设计最主要的依据是人体尺度，如人体站立的基本高度的伸手最大的活动范围，坐姿时的下腿高度和上腿的长度及上身的活动范围，睡姿时的人体宽度，长度及翻身的范围等等都与家具尺寸有着密切的关系。因此学习家具设计，必须首先了解人体各部位固有的基本尺度。人体尺度的灵活性在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺度随年龄、性别、地区的不同而有所变化，同时随着时代的进步、人们生活水平的提高，人体尺度也在发生变化，因此我们只能采用平均值作为设计时的相对尺度依据，而且也不可能依此作绝对标准尺度，因为一个家具服务的对象是多元的，一张坐椅可能被个个较高的男人使用，也可能被个子较矮的女人使用。因此对尺度的理解是既要有尺度，离开了人体尺度就无从着手设计家具，但对尺度也要有辩证的观点，它具有一定的灵活性。作业选择明代家具或清代家具用中性笔或描线笔画出精准线描图标出具体尺寸A4纸做5张人体生理机能与家具的关系在家具设计中对人体生理机能的研究是促使家具设计更具科学性的重要手段。根据人体活动及相关的姿态，人们设计生产了相应的家具，我们将其分类为坐卧性家具、凭依性家具及贮藏性家具。分类1、坐卧性家具功能分析。按照人们日常生活的行为，人体动作姿态可以归纳为从立姿到卧姿的不同势态，其中坐与卧是人们日常生活中占有的最多动作姿态，如工作、学习、用餐、休息等都是在坐卧状态下进行的，因此坐卧性家具与人体生理机能关系的研究就显得特别重要。坐卧类家具不外乎两大类型一类是工作用家具一类是休闲用家具。所谓工作类家具是适应人类日常工作的家具，其中心任务是应能提高工作效率，同时还要考虑减少疲劳并具有经济性。以便在长时间工作时人体能得到短暂的间休。使其迅速恢复精力继续工作。对于休闲用家具而言，其主要目的:就在于放松人体消除疲劳，享受生活但也包含某些细微的活动。注意设计的椅子能使人的关节、肌肉松懈，使人体的姿势自然，使人体重量均分至各部，减少疲劳的感觉。休闲用椅不仅靠坐面承受体重，而且使椅背亦能承担部分体重，所以应将靠背往后倾斜。要使人从疲劳中迅速恢复，感觉舒适，椅子的功能尺寸，包括坐高，坐宽，坐深以及靠背的高度和倾斜度等是否合适是至关重要的。要使体重分散，可根据人体各部位的曲线使接触面增大，同时采用弹性适中的材料。（1）、坐具的基本尺度与要求坐高：坐高是指坐具的坐面与地面的垂直距离，椅子的坐高由于椅坐面常向后倾斜，通常以前坐面高作为椅子的坐高。坐深：主要是指坐面的前沿至后沿的距离。坐深的深度对人体坐姿的舒适影响也很大。如坐面过深，超过大腿水平长度，人体挨上靠背将有很大的倾斜度，而腰部缺乏支撑点而悬空，加剧了腰部的肌肉活动强度而致使疲劳产生；同时坐面过深，使膝窝处产生麻木的反应，并且也难以走立。坐深应该与坐高成反比。即坐高越大坐深越浅。矮椅、办公用椅的设计应该遵循坐深的何种要求?矮椅的设计目的是供休闲用，故一般均将纵深加大，因为休闲用椅中人的上身由垂直状态演变成水平状态，所以腰部需加物支托才会感到舒服。办公用椅大多数场合腰部是挺直的，其坐面大小只需要有股部至臀部的纵深就够用了。坐宽：椅子坐面的宽度根据人的坐姿及动作，往往呈前宽后窄的形状坐面的前沿宽度称坐前宽，后沿宽度称坐后宽。椅靠背：椅背的长短根据椅子的不同功能而定，靠背随人体自活动到休息的变化而逐渐增长。在生活中随处可见到许多椅子缺乏功能上的考虑，设计时没有科学依据，而往往只求其型。长可发现工作用椅靠背过高，使肩部紧抵靠背而使人体活动受到影响，工作效率降低，反之，休闲用椅由于椅背过低背部与头部未能得到支撑，从而引起肌肉疲劳久坐腰酸背痛，心烦意乱得不到休息效果。前面坐凳高度测试曾提到人坐于半高的凳上（400-450mm)，腰部肌肉的活动强度最大，最易疲劳，而这一坐高正是我们坐具设计中用得最普遍的，因此要改变腰部疲劳的状况，就必须设置靠背来弥补这一缺陷。坐面倾斜度：工作用椅的坐面亦呈水平状态或略向前倾。因为若靠背倾斜度增大后，坐面仍保持水平时，则人体自重将使其滑出坐面，而休息者为了使身体保持平稳，不使其滑出，则肌肉必须绷紧，不能放松，所以无法达到休息的目的，为此休闲用椅必须将坐面倾斜使之与靠背成适当角度，以保持人体的平衡。至于工作用椅，因人体在工作时，理想坐姿为腰部及膝部各成90°从人体坐姿及其动作的关系分析，人在休息时，人的坐姿是向后倾靠，使腰椎有所承托。靠背倾斜度：休闲用椅由于靠背长度增加，其倾斜度亦随之增加，对于休闲椅而言，若靠背近乎垂直，上身形成驼背之势，易感腰酸并使臀部负担加重，身体肌肉紧缩，产生疲劳现象。对于工作用椅而言，则应将靠背倾斜度减少，使其接近垂直状态，这样可增大活动范围提高工作效率。扶手高度：在工作用椅上，扶手型式原则上采用平直设计，安装于椅子的两侧。扶手高度宜较手肘略低，若扶手过高则易影响人的活动休息椅和部分工作椅需要设有扶手，其作用是减轻两臂的疲劳。扶手的高度应与人体坐骨结节点到上臂自然下垂的肘下端的垂直距离相近。扶手过高时两臂不能自然下垂，过低则两肘不能自然落靠，此两种情况都易使上臂引起疲劳，根据人体尺度，扶手上表面坐面的至坐面的垂直距离为200-250mm，同时扶手前端略为升高，随着坐面倾角与基本靠背斜度的变化，扶手倾斜度一般为±10～20，而扶手在水平方向的左右偏角在±10，一般与坐面的形状吻合。设计应用——坐椅设计1.免除静肌力作用（站立时，人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等受静肌力);消除疲劳2.有利血液循环，减小体能消耗，有利身体稳定，3.适宜精细作业在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有利于作业。三分之二坐姿工作，也将是我国劳动者的主要工作姿势。新的工作方式需要新的座椅。做姿是人体较自然的姿势坐姿的优点：坐姿的特点问题：最常见的问题是由于长期坐着不动而带来的肌骨疼痛.表中给出了在瑞典对246个办公人员进行的一项问卷调查的结果.从表中可以看出坐着工作带来的疼痛区域是广泛的,涉及到人体从头到脚几乎各个部位,其中以腰疼最为严重.56%的人抱怨他们曾感到过腰疼.坐着办公人员的抱怨部位百分比(%)头疼14脖子疼或肩膀疼24腰疼56部位百分比(%)大腿疼19膝盖和小腿疼29缺点1.限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业，而频繁的起坐交替会导致疲劳。2.长期的坐姿也会引起腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造成损害。如消化器官与呼吸器官3.坐姿太久也会造成下肢肿胀，静脉压力增大，大腿局部受压增加血液回流阻力，引起不适感。与人类历史等长，关注、研究太晚。直至1948，瑞典整形外科医生阿克布罗姆（BentAkerblom）发表《站与坐的姿势》——第一本分析坐姿解剖特性的专著，在人机学中，关于桌椅设计的分析研究方法有典型意义——人体尺寸和解剖学（心理学）的应用。坐椅的历史阿克布罗姆坐椅靠背曲线1958，IEA在瑞士召开了以坐椅为主题的第一次国际学术研讨会，…70年代以后，各国纷纷制定或修订新的座椅技术标准。日本新的学校课桌椅标准：1965,《学校用家具指南》：1980。1971/04开始，日本小原二郎、宇野英隆等：3年研究：办公桌高度：原740mm---＞男（男女合用）700mm，女670mm，为什么坐着工作看起来舒服,而又有这样高的比例的抱怨呢?这是因为坐着工作时,人的脊椎的压力发生了根本的转变.与座椅相关的人机工程因素1.脊柱问题在坐姿状态下，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿、和脚。站立时椎间盘所受压力均匀且较小；此时腰椎呈向前突出形态、且曲度较大。人的脊柱的生理结构1.在良好的坐姿状态下，压力适当地分布于各椎间盘上，，肌肉组织上分布均匀的静负