人体工程学与家具功能设计(含作业要求)

人体工程学与家具功能设计人体工程学是一门研究人与具体系统相关的边缘学科。它研究的是如何基于人体自身的科学特性，设计或改进与人直接关联的有关系统，以使人与该系统达到最佳组合，发挥最大效率，并使系统中的人感觉最舒适。人——机——环境家具设计是一种创作活动，它必须依据人体尺度及使用要求，将技术与艺术诸要素加以完美的综合。家具的服务对象是人，我们设计的每一件家具都是由人使用的，因此家具设计的首要因素是符合人的生理机能和满足人的心理需求。(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。家具要适应人体活动及承托人体动作的姿态，就必须研究人体各种姿态下的骨关节运动与家具的关系。(2)肌肉系统：骨肉的收缩和舒展支配着骨骼和关节的运动。在家具设计中，特别是坐卧性家具，要研究家具与人体肌肉承压面的关系。(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：身体的感觉和心里的感觉。一、人体基本知识二、人体基本动作坐、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。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。(1)立(2)坐(3)卧三、人体尺度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。四、人体生理机能与家具尺度的关系1、坐具的基本尺度(1)坐高是指坐具的座面与地面的垂直距离（400-430mm左右)坐高小腿窝25-35鞋跟高10-20mm活动余量坐面过高，两足不能落地，使大腿前半部近膝窝处软组织受压，久坐时，血液循环不畅，肌腱就会发胀而麻木；坐面过低，则大腿碰不到椅面；另外座面过低，人体形成前屈姿态，从而增大了背部肌肉的活动强度，而且重心过低，使人起立时感到困难。休息用椅，如轻便躺椅、转椅、沙发等要充分使人得到休息它的坐高相对低于一般座椅，宜取350～380mm，如座椅上有较厚的坐垫材料，应以弹性下沉的极限作为尺度标准。(2)坐深主要是指座面的前沿至后沿的距离。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。通常应小于人坐姿时大腿的水平长度，保证小腿能自由活动。男性为445mm女性为425mm60mm380-420mm对于普通工作椅来说，由于工作人体腰椎与骨盘之间成垂直状态，所以其坐深可以浅一点。而作为休息的靠椅，因其腰椎与骨盘的状态呈倾斜钝角状，故休息椅的坐深可设计得略为深一些,但不超出530mm。坐深适中坐深过深（3）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。坐椅的宽度应使臀部得到全部支承并有适当的活动余地，便于人体坐姿的变换。一般坐宽为380mm。对于有扶手的靠椅来说，要考虑人体手臂的扶靠，以扶手的内宽来作为坐宽的尺寸，按人体平均肩宽尺寸加一适当的余量，一般不小于460mm。但也不宜过宽，以自然垂臂的舒适姿态肩宽为准。坐面过宽坐面过窄（4）坐面倾斜度从人体坐姿及其动作的关系分析，人在休息时，坐姿是向后倾靠，使腰椎有所承托。因此一般的座面大部分设计成向后倾斜，斜角度为1-30，相对的椅背也向后倾斜。一般的工作椅则不希望坐面有向后的倾斜度，因为人工作时，其腰椎及骨盘处于垂直状态，甚至还有前倾的要求，如果使用有向后倾斜面的坐椅，反而增加了人体力图保持重心而向前，使肌肉和韧带收缩的力度加大，极易引起疲劳。因此一般工作椅的坐面以水平为好，甚至可考虑椅面向前倾斜的设计（5）椅靠背（人体休息椅靠背不做规定）椅靠背的形状基本上与人体坐姿时的脊椎形状相吻，靠背的高度一般上沿不宜高于肩胛骨。对于专供操作的工作用椅，靠背要低，一般支持位置在上腰凹部第二腰椎处。这样人体上肢前后左右可以较自由地活动，同时又便于腰关节的自由转动。（6）扶手高度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。根据人体尺度，扶手上表面至座面的垂直距离为200-250mm，同时扶手前端略为增高，随着座面倾角与基本靠背斜度的变化，扶手一般向后倾斜为2-50，与坐面的倾斜基本吻合。床是供人睡眠休息的主要卧具，也是与人体接触时间最长的家具。因此床的设计必须考虑到床与人体生理机能的关系。2、卧具的基本尺度与要求22:006:008小时2、卧具的基本尺度与要求22:006:008小时2、卧具的基本尺度与要求22:006:008小时（1）卧姿时的人体结构特征当人躺下时，各部分重量相互平等垂直向下，并且由于各体块的重量不同，其各部位的下沉量也不同。因此，床的设计好坏，以能否消除人的疲劳为准则。即床的尺度及床的软硬度需适应支承人体卧姿，使人体处于最佳的休息状态。1350~1500~1800~20001900~20001000~1200床垫过软，使背部和臀部下沉，腰部突起，身体呈W型，形成骨骼结构的不自然状态，人在睡眠时，并不是一直处于一种静止状态，而是经常辗转反侧，人的睡眠质量除了与床垫的软硬有关外，还与床的大小尺寸有关。床宽：床的宽窄直接影响人睡眠的翻身活动。睡窄床比睡阔床的翻身次数少。当宽为500mm的床时，人睡眠翻身次数要减少30%，这是由于担心翻身掉下来的心理影响，自然也就不能熟睡。（2）卧姿人体尺度床长：国家标准GB3328-82规定,成人用床床面净长为1920、1970、2020、2120mm。对于宾馆的公用床，一般脚部不设床架，便于特高人体的客人需要，可以加接脚凳。床面高：即床面距地高度。一般与椅凳座一致，使床面具有坐卧的功能。一般床面高在400-500mm之间为宜。双层床:层间净高必须保证下铺使用者在就寝和起床时有足够的动作空间，但又不能过高，过高会造成上层床的空间不足。按国家标准GB3328-82规定，双层床的底床铺面离地面高度不大于420mm，层间净高不小于950mm。3、桌类家具的基本尺度与要求桌类家具是人们工作和生活所必需的家具。如餐桌、写字桌、课桌、制图桌等售货柜台、账台、讲台及各种操作台等这类家具的基本功能是适应人在坐、立状态下，而进行的各种活动，并兼作放置或贮存物品之用。因此，这类家具与人体动作产生直接的尺度关系。设计桌面高的合理方法是：应先有椅座面高，然后再加上人体坐高（上身高）的1/3（桌面与椅面的高度差），即：桌高=坐高+桌椅高差.（1）坐式用桌的基本要求的尺度过高容易造成脊柱的侧弯和眼睛的近视会引起耸肩等不正确姿势而引起肌肉紧张过低脊椎弯曲扩大，造成驼背、腹部受压，妨碍呼吸运动和血液循环等弊病高度：我国国家标准GB3326-82规定桌面高度为Ｈ＝700-760mm，级差为20mm。即桌面高可分别为700mm、720mm、740mm、760mm等规格。根据人体不同使用情况，椅座面与桌面的高差值可有适当地变化。如在桌面上书写时，高差=1/3坐姿上身高减20-30mm，学校中的课桌与椅面的高差=1/3坐姿上身高减10mm。如设计中餐用桌时，考虑到中式进餐的方式，餐桌可略高一点；若设计西餐桌，同样考虑西式进餐方式，使用刀叉的方便，将餐桌高度略降低一些。桌面尺寸：对于阅览桌、课桌类的桌面，最好有约150度的倾斜，能使人获得舒适的视域和保持人体正确的姿势，但在倾斜的桌面上除了书籍、笔记本外，其它物品就不易陈放。国家标准GB3226-82规定：双柜写字台宽为：1200-1400mm；深为：600-750mm;单柜写字台宽为：900-1200mm；深为：510-600mm;餐桌与会议桌的桌面尺寸以人均占周边长为准进行设计。一般人均占桌周边长为550-580mm，较舒适的长度为600-750mm。桌面下的净空尺寸：为保证坐姿时下肢能在桌下设置与活动，桌面下的净空高度应高于双腿交叉叠起的膝高，并使膝上部留有一定的活动余地。如有抽屉的桌子，抽屉不能做得太厚，桌子抽屉下沿距椅坐面至少应有172-150mm的净空，国家标准GB3326-82规定，桌子空间净高大于580mm，净宽大于520mm。抽屉120~160的高度少儿家具尺寸:其尺寸应随少儿身高而适度调整。下表列出各种身高的适宜课桌椅规格。普通教室课桌椅规格（双人标准桌椅）课桌外形尺寸（mm）课椅外形尺寸（mm）身高适应范围（cm）桌面长桌面宽桌面高座面宽座面深座面高600400760400380440166以上600400740400380420159～172600400720400380400152～165600400700400360380145～158600400680380340360138～151600400640380320340131～144600400600340300320124～137600400560340280300117～130高度以910-965mm为宜。若需要用力工作的操作台，其桌面可以稍降低20-50mm，甚至更低一些。（2）立式用桌（台）的基本要求与尺度售货柜台、营业柜台、讲台、服务台及各种工作台等立式用桌的桌面尺寸主要由表面放置物品状况和室内空间及布置形式而定，没有统一的规定，视不同的使用功能作专门设计。立式用桌的桌台下部不需留出容膝空间。因此桌台的下部通常可作贮藏柜用，但立式桌台的底部需要设置容足空间，以利于人体靠紧台桌的动作之需。这个容足空间是内凹的，高度为80mm，深度约为100mm。（2）立式用桌（台）的基本要求与尺度4、贮藏式家具的尺度与基本要求柜类大衣柜、小衣柜、壁柜、被褥柜、书柜、床头柜、陈列柜、酒柜等框架类书架、食品架、陈列架、衣帽架等4、贮藏式家具的尺度与基本要求贮藏类家具的功能设计必须考虑人与物两方面的关系：一方面要求贮存空间划分合理，方便存取，有利于减少人体疲劳；另一方面又要求其贮存方式合理，贮存数量充分，满足存放要求。以我国成年妇女为例，其动作活动范围：站立时，上臂伸出的取物高度：以1900mm为界线，再高就要站在凳子上存取物品，是经常存取和偶然存取的分界线。站立时，伸臂存取物品较舒适的高度:1750-1800mm可以作为经常伸臂使用的挂棒或搁板的高度。（1）贮藏式家具与人体尺度的关系视平线高度：1500mm是存取物品最舒适的区域。站立取物比较舒适的范围：600-1200mm高度，但已受视线影响及需局部弯腰存取物品。下蹲伸手存取物品的高度:650mm可作经常存取物品的下限高度。（1）贮藏式家具与人体尺度的关系第一区域:上肢半径活动的范围，高度定在650-1850mm，是存取物品最方便、使用频率最多的区域，也是人的视线最易看到的视域。第二区域:为从地面至人站立时手臂下垂指尖的垂直距离,即650mm以下的区域。该区域存贮不便,人必须蹲下操作，一般存放较重而不常用的物品。若需扩大贮存空间，节约占地面积，则可设置第三区域，即橱柜的上空1850mm上的区域。一般可存放较轻的过季性物品，如棉絮、毛线衣等。至于橱、柜、架等贮存性家具的深度和宽度，是由存放物的种类、数量、存放方式以及室内空间的布局等因素来确定,如衣柜550mm、书柜300--400mm、文件柜400--450mm等。P36（2）贮存性家具与贮存物的关系贮存性家具除了考虑与人体尺度的关系外，还必须研究存放物品的类别与方式，这对确定贮存性家具的尺寸和形式起重要作用。一个家庭中的生活用品是极其丰富多彩的，从衣服鞋帽到床上用品，从主副食品到烹饪器具、各类器皿，从书报期刊到文化娱乐用品，以及其它日杂用品，这么多的生活用品，尺寸不一，形体各异，要力求做到有条不紊，分门别类地存放，促成生活安排的条理化，从而达到优化室内环境的作用。六、家具外形尺寸的确定(1)实用：一定要满足使用功能要求，用户使用方便，有利于使用者身体健康。这是先决前提，是务必要保证的。(2)形体尺寸比协调即家具的高度、宽度、深度三维尺寸的比例应基本协调。(3