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人体工程学

课程总述

人体工程学又叫人类工学或人类工程学，是第二次世界大战后发展起来的一门新学科。

它以人－机关系为研究的对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法。

从室内设计的角度来说，人体工程学的主要功用在于通过对于生理和心理的正确认识，使室内环境因素适应人类生活活动的需要，进而达到提高室内环境质量的目标。

人体工程学在室内设计中的作用主要体现在以下几方面：

1、为确定空间范围提供依据2、为设计家具提供依据3、为确定感觉器官的适应能力提供依据。

　课程学习目标

通过本课的学习，掌握与室内设计相关的“人”的知识，为将来设计课程的学习及以后的工作中涉及到与“人”有关的问题提供解决的方法或参照系。

尺寸的分类

人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。

〈一〉构造尺寸：

是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。

可以测量许多不同的标准状态和不同部位。

如手臂长度、腿长度、座高等。

它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。

主要为人体各种装具设备提供数据。

〈二〉功能尺寸：

是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。

是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。

虽然结构尺寸对某些设计很有用处，但对于大多数的设计问题，功能尺寸可能更有广泛的用途，因为人总是在运动着，也就是说人体结构是一个活动的可变的、而不是保持一定僵死不动的结构。

构造尺寸和功能尺寸是不同的，比如下面的例子：

在使用功能尺寸时强调的是在完成人体的活动时，人体各个部分是不可分的，不是独立工作的，而是协调动作。

例如手所能达到的限度并不是手臂尺寸的唯一结果，它部分的也受到肩的运动和躯体的旋转、背的弯曲等的影响。

而功能是由手来完成的。

再如人所能通过的最小通道并不等于肩宽，因为人在向前运动中必须依赖肢体的运动。

有一种翻墙的军事训练，二米高的墙站在地面上是很难翻过去的，但是如果借助于助跑跳跃就可轻易做到，人跳高的能力根据日本的资料，18岁为55厘米。

从这里可以看出人可以通过运动能力扩大自己的活动范围，因此在考虑人体尺寸时只参照人的结构尺寸是不行的，有必要把人的运动能力也考虑进去，企图根据人体结构去解决一切有关空间和尺寸的问题将很困难或者至少是考虑不足的。

下图是常用功能尺寸。

　　在室内设计中最有用的是十项人体构造上的尺寸，它们是：

身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、膝盖高度、膝弯高度、大腿厚度、臀部至膝弯长度、肘间宽度。

见图

三人体尺寸的比例关系：

一般来说成年人的人体尺寸之间存在一定的比例关系，对比例关系的研究，可以简化人体测量的复杂过程，只要量出身高，就可推算出其他的尺寸。

不同种属的人的人体比例系数不同。

白人、黑人、黄种人不同。

人体尺寸的差异

人体尺寸测量如仅仅是着眼于积累资料是不够的，还要进行大量的细致分析工作。

由于很多复杂的因素都在影响着人体尺寸，所以个人与个人之间，群体与群体之间，在人体尺寸上存在很多差异，不了解这些就不可能合理的使用人体尺寸的数据，也就达不到预期的目的（见彩图）。

差异的存在主要在以下几方面：

〈一〉种族差异：

不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅竟达19.4厘米。

〈二〉世代差异：

我们在过去一百年中观察到的生长加快（加速度）是一个特别的问题，子女们一般比父母长的高，这个问题在总人口的身高平均值上也可以得到证实。

欧洲的居民预计每十年身高增加10到14毫米。

因此，若使用三、四十年前的数据会导致相应的错误。

美国的军事部门每十年测量一次入伍新兵的身体尺寸，以观察身体的变化，二战入伍的人的身体尺寸超过了一战。

美国卫生福利和教育部门在1971年～1974年所作的研究表明：

大多数女性和男性的身高比1960年～1962年国家健康调查的结果要高。

最近的调查表明百分之五十一的男性高于或等于175.3厘米，而60～62年只有百分之三十八的男性达到这个高度。

认识这种缓慢变化与各种设备的设计、生产和发展周期之间的关系之重要性，并作出预测是极为重要的。

百分位的概念

　　由于人的人体尺寸有很大的变化，它不是某一确定的数值，而是分布于一定的范围内。

如亚洲人的身高是151～188厘米这个范围，而我们设计时只能用一个确定的数值，而且并不能象我们一般理解的那样用平均值，如何确定使用那一数值呢？

这就是百分位的方法要解决的问题。

百分位的定义是这样的：

　　百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。

　　大部分的人体测量数据是按百分位表达的，把研究对象分成一百份，根据一些指定的人体尺寸项目（如身高），从最小到最大顺序排列，进行分段，每一段的截至点即为一个百分位。

例如我们若以身高为例：

第5百分位的尺寸表示有5％的人身高等于或小于这个尺寸。

换句话说就是有95％的人身高高于这个尺寸。

第95百分位则表示有95％的人等于或小于这个尺寸，5％的人具有更高的身高。

第50百分位为中点，表示把一组数平分成两组，较大的50％较小的50％。

第50百分位的数值可以说接近平均值，但决不能理解为有"平均人"这样的尺寸。

　　统计学表明，任意一组特定对象的人体尺寸，其分布规律符合正态分布规律，即大部分属于中间值，只有一小部分属于过大和过小的值，它们分布在范围的两端，见图,图中设了第5百分位和第95百分位，第5百分位表示身材较小的，有5％的人低此尺寸；第95百分位表示高，即有5％的人高于此值。

在设计上满足所有人的要求是不可能的，但必须满足大多数人。

所以必须从中间部分取用能够满足大多数人的尺寸数据作为依据，因此一般都是舍去两头，只涉及中间90％、95％或99％的大多数人，只排除少数人。

应该排除多少取决于排除的后果情况和经济效果。

平均人的谬误

　　选择数据时，如果以为第50百分位数据代表了"平均人"的尺寸，那就错了，这里不存在"平均人"，在某种意义上这是一种易于产生错觉的、含糊不清的概念。

第50百分位只说明你所选择的某一项人体尺寸有50％的人适用，不能说明别的什么。

事实上几乎没有如何人真正够的上"平均人"，美国的Hertz-bexy博士在讨论关于"平均人"的时候指出：

"没有平均的男人和女人存在，或许只是个别一、两项上（如身高、体重或坐高）是平均值。

"在对约四千个美国空军人员进行的调查中，两项尺寸是平均值的占7％，三项是平均值的占3％，四项是平均值少于2％，因此"平均人"的概念有些象神话，是不存在的。

有两点要特别注意：

一是人体测量的每一个百分位数值，只表示某项人体尺寸，如身高50百分位只表示身高，并不表示身体的其他部分。

二是绝对没有一个各项人体尺寸同时处于同一百分位的人。

人体尺寸运用中的问题

　　有了完善的人体尺寸数据，还只是达到了第一步，而学会正确的使用这些数据才能说真正达到了人体工程学的目的。

　〈一〉数据的选择：

　　选择适应设计对象的数据是很重要的，要清楚使用者的年龄、性别、职业和民族，包括我们在前述差异一节中所讲到的各种问题，使得所设计的室内环境和设施适合使用对象的尺寸特征。

　〈二〉百分位的运用：

　　在很多的数据表中只给出了第5百分位、第50百分位和第95百分位，为什么会这样呢，因为这三个数据是人们经常见到和用到的尺寸，最常用的是第5和第95百分位，一般不用50百分位，有人可能产生疑问，为什么不用平均值？

我们可以举例说明：

　　例如，以第50百分位的身高尺寸来确定门的净高，这样设计的门会使50％的人有碰头的危险。

我们只能排除0.1％的人，因为门的造价与门的高度关系不大。

再比如：

座位舒适的最重要的标准之一是使用者的脚要稳妥的踏在地板上，否则两腿会悬空挂着，大腿软组织会过分受压，双腿会因坐骨神经受压而导致麻木，假设小腿连脚的长度（包括鞋）的平均值是46厘米，若以此为依据，则设计出的椅子会有50％的人脚踩不到地，妇女们的腿较短，使用它时会不合适。

坐平面高度的尺寸不能使用平均值，而是要用较小的尺寸才合适棗长腿的人坐矮椅子把腿伸出去就可以了。

因此，平均值不是普遍适用的。

常用人体尺寸

　　常用人体尺寸包括了结构尺寸和功能尺寸，在室内设计中最常用的为24个尺寸，详见下面：

　　定义：

身高是指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到头顶的垂直距离。

　　应用：

这些数据用于确定通道和门的最小高度。

然而，一般建筑规范规定的和成批生产制做的门和门框高度都适用于99%以上的人，所以，这些数据可能对于确定人头顶上的障碍物高度更为重要。

　　注意：

身高一般是不穿鞋测量的，故在使用时应给予适当补偿。

　　百分点选择：

由于主要的功用是确定净空高，所以应该选用高百分点数据。

因为天花板高度一般不是关键尺寸，设计者应考虑尽可能地适应100%的人。

　重心问题

　在设计中许多尺寸的考虑还有个重心的问题，例如栏杆的设计，简单的说栏杆的高度应该高于人的重心，重心是考虑全部重量集中作用的点。

当考虑人的重量时，就可以用这个点来代替人体重量之所在所以如果栏杆低于这一点，人体一旦失去稳定，就可能越过栏杆而坠落。

而重心一般在人的肚脐后，所以当人们站在栏杆附近，如果发现栏杆比自己的肚脐还低，就会产生恐惧感。

理论上的人体重心高度如以身高为100，重心则为56。

如平均身高为163厘米，重心高度为92厘米。

这是平均值，修正一下取110厘米较好。

　　一般来说每个人的重心位置不同，主要是受身高、体重和体格的不同的影响。

通常躯干低的人重心偏向下方，反之则偏上根据测定重心在身高一半以上的人不到50％。

此外重心还随人体位置和姿态的变化而不同。

比如椅子的设计，现在家具的设计形式丰富多样，尤其是椅子，四条腿的一般稳定性较好，但是三条腿、一条腿的就有个重心问题。

人在坐姿时的重心很多人可能以为在座板的重心，其实不然，除了直立的重心，还要考虑重心的移动。

常用人体尺寸

　　常用人体尺寸包括了结构尺寸和功能尺寸，在室内设计中最常用的为24个尺寸，详见下面：

　　定义：

身高是指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到头顶的垂直距离。

　　应用：

这些数据用于确定通道和门的最小高度。

然而，一般建筑规范规定的和成批生产制做的门和门框高度都适用于99%以上的人，所以，这些数据可能对于确定人头顶上的障碍物高度更为重要。

　　注意：

身高一般是不穿鞋测量的，故在使用时应给予适当补偿。

　　百分点选择：

由于主要的功用是确定净空高，所以应该选用高百分点数据。

因为天花板高度一般不是关键尺寸，设计者应考虑尽可能地适应100%的人。

定义：

眼睛高度是指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到内眼角的垂直距离。

　　应用：

这些数据可用于确定在剧院、礼堂、会议室等处人的视线，用于布置广告和其他展品。

用于确定屏风和开敞式大办公室内隔断的高度。

　　注意：

由于这个尺寸是光脚测量的，所以还要加上鞋的高度，男子大约需2.5cm，女子大约需加7.8cm。

这些数据应该与脖子的弯曲和旋转以及视线角度资料结合使用，以确定不同状态、不同头部角度的视觉范围。

　　百分点选择：

百分点选择将取决于关键因素的变化。

例如：

如果设计中的问题是决定隔断或屏风的高度，以保证隔断后面人的秘密性要求，那么隔离高度就与较高人的眼睛高度有关（第95百分点或更高），其逻辑是假如高个子人不能越过隔断看过去，那么矮个子人也一定不能。

反之，假如设计问题是允许人看到隔断里面，则逻辑是相反的，隔断高度应考虑较矮人的眼睛高度（第5百分点或更低）。

定义：

肘部高度是指从地面到人的前臂与上臂接合处可弯曲部分的距离。

　　应用：

对于确定柜台、梳妆台、厨房案台、工作台以及其他站着使用的工作表面的舒适高度，肘部高度数据是必不可少的。

通常，这些表面的高度都是凭经验估计或是根据传统做法确定的。

然而，通过科学研究发现最舒适的高度是低于人的肘部高度7.6cm。

另外，休息平面的高度大约应该低于肘部高度2.5－3.8cm。

　　注意：

确定上述高度时必顷考虑活动的性质,有时这一点比推荐的,低于肘部高度7.6cm还重要。

　　百分点选择：

假定工作面高度确定为低于肘部离度约7.6cm、那么从96.5cm（第5百分点数据）到111.8cm（第95百分点数据）这样一个范围都将适合中间的90％的男性使用者。

考虑到第5百分点的女性肘部高度较低，这个范闹应为88.9cm到111.8cm，才能对男女使用者都适应。

由于其中包含许多其他因索，如存在特别的功能要求和每个人对舒适高度见解不同等等，所以这些数值也只是假定推荐的。

定义：

挺直坐高是指人挺直坐着时，座椅表面到头顶的垂直距离。

　　应用：

用于确定座椅土方障碍物的允许高度。

在布置双层床时，搞创新的节约空间设计时，例如利用搁楼下面的空间吃饭或工作都要由这个关键的尺寸来确定其高度。

确定办公室或其他场所的低隔断要用到这个尺寸，确定餐厅和酒吧里的火车座隔断也要用到这个尺寸。

　　注意：

座椅的倾斜、座椅软垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下和站起来时的活动都是要考虑的重要因素。

　　百分点选择：

由于涉及到间距问题，采用第95百分点的数据是比较合适的。

定义：

正常坐高是指人放松坐着时，从座椅表面到头顶的垂直距离。

　　应用：

可用于确定座椅上方障碍物的最小高度。

布置双层床时，搞创新的节约空间设计时，例如利用搁楼下面的空间吃饭或工作，都要根据这个关键尺寸来确定其高度。

确定办公室和其他场合的低隔断要用到这尺寸，确定餐厅和酒吧里的火车座隔断也要用到这个尺寸。

　　注意：

座椅的倾斜、座简垫的弹性、衣服的厚度以及人坐下相站起来时的活动都是要考虑的重要因素。

　　百分点选择：

由于涉及到间距问题、采用第115百分点的数据比较合适。

定义：

这个眼睛高度是指人的内眼角到座椅表面的垂直距离。

　　应用：

当视线是设计问题的中心时，确定视线和最佳视区要用到这个尺寸，这类设计对象包括剧院、礼堂、教室和其他需要有良好视听条件的室内空间。

　　注意：

应该考虑本书中其他地方所论述的头部与眼睛的转动范围:

座椅软垫的弹性、座椅面距地面的高度和叮调座简的调节范围。

　　百分点选择：

假如有适当的可调节性，就能适应从第5百分点到第95百分点或者更大的范围。

定义：

这个肩高是指从座椅表面到脖子与肩峰之间的肩中部位置的垂直距离。

　　应用：

这些数据大多数用于机动车辆中比较紧张的工作空间的设计中，很少被建筑师和室内设计师所使用。

但是，在设计那些对视觉听觉有要求的空间时，这个尺寸有助于确定出妨碍视线的障碍物，也许在确定火车座的高度以及类似的设计中有用。

　　注意：

要考虑座椅软垫的弹性。

　　百分点选择：

由于涉及到间距问题·一般使用第95百分点的数据。

定义：

这个肩高是指从座椅表面到脖子与肩峰之间的肩中部位置的垂直距离。

　　应用：

这些数据大多数用于机动车辆中比较紧张的工作空间的设计中，很少被建筑师和室内设计师所使用。

但是，在设计那些对视觉听觉有要求的空间时，这个尺寸有助于确定出妨碍视线的障碍物，也许在确定火车座的高度以及类似的设计中有用。

　　注意：

要考虑座椅软垫的弹性。

　　百分点选择：

由于涉及到间距问题·一般使用第95百分点的数据。

定义：

两肘之间宽度是指两肋屈曲、自然靠近身体、前臂平伸时两肋外则面之间的水平距离。

　　应用：

这些数据可用于确定会议桌、告桌、柜台和牌桌周围座椅的位置·

　　注意：

应该与肩宽尺寸结合使用。

　　百分点选择：

由于涉及到间距问题，应使用第95百分点的数据。

　定义：

臀部宽度是指臀部最宽部分的水平尺寸。

这个尺寸也可以站着测量，这时就成为下半部躯干的最大宽度。

本书表格中的尺寸是坐着测量的。

　　应用：

这些数据对于确定座椅内侧尺寸和设计酒吧、柜台和办公座椅极为有用。

　　注意：

根据具体条件，与两肋之间宽度和肩宽结合使用。

　　百分点选择：

由于涉及到间距问题，应使用第95百分点的数据。

　定义：

肘部平放高度是指从座椅表面到肘部尖端的垂直距离。

　　应用：

与其他一些数据和考虑因素联系在一起，用于确定椅子扶手、工作台、书桌、餐桌和其他特殊设备的高度。

　　注意：

座椅软垫的弹性、座椅表面的倾斜以及身体姿势都应予以注意。

　　百分点选择：

肘部平放高度既不涉及间距问题也不涉及伸手够物的问题，其目的只是能使手臂得到舒适的休息即可。

选择第50百分点左右的数据是合理的。

在许多情况下，这个高度在14～27.9cm之间。

这样一个范围可以适合大部分使用者。

定义：

大腿厚度是指从座椅表面到大腿与腹部交接处的大腿端部之间的垂直距离。

　　应用：

这些数据是设计柜台、书桌、会议桌、家具及其他一些室内设备的关键尺寸，而这些设备都需要把腿放在工作面下面。

特别是有直拉式抽屉的工作面，要使大腿与大腿上方的障碍物之间有适当的间隙，这些数据是必不可少的。

　　注意：

在确定上述设备的尺寸时·其他一些因素也应该同时予以考虑·例如膝瞩高度和座椅软垫的弹性。

　　百分点选择:

由于涉及到间距问题，应选用第95百分点的数据。

定义：

膝盖高度是指从地面到膝盖骨中点的垂直距离。

　　应用：

这些数据是确定从地面到书桌、餐桌、柜台底面距离的关键尺寸，尤其适用于使用者需要把大腿部分放在家具下面的场合。

坐着的人与家具底面之间的靠近程度，决定了膝盖高度和大腿厚度是否是关键尺寸。

　　注意：

要同时考虑座椅高度和座垫的弹性。

　　百分点选择:

要保证适当的间距，故应选用第95百分点的数据。

定义：

膝眶高度是指人挺直身体坐着时，从地面到膝盖背后（腿弯）的垂直距离。

测量时膝盖与髁骨垂直方向对正，赤裸的大腿底面与膝盖背面（腿弯）接触座椅表面。

　　应用：

这些数据是确定座椅面高度的关键尺寸，尤其对于确定座椅前缘的最大高度更为重要。

　　注意：

选用这些数据时必须注意座垫的弹性。

　　百分点位择:

确定座椅高度，应选用第5百分点的数据，因为如界座椅太高、大腿受到压力会使人感到不舒服。

假如一个座椅高度能适应小个子人，也就能适应大个子人。

定义：

臀部、膝腿部长度是由臀部最后面到小腿背面的水平距离。

　　应用：

这个长度尺寸用于座椅的设计中，尤其适用于确定腿的位置、确定长凳和靠背椅等前面的垂直面以及确定椅面的长度。

　　注意：

要考虑椅面的倾斜度。

　　百分点选择：

应该选用第5百分点的数据，这样能适应最多的使用者，臀部－膝腿部长度较长和较短的人。

如果选用第95百分点的数据，则只能适合这个长度较长的人、而不适合这个长度较短的人。

定义：

臀部－膝盖长度是从臀部最后面到膝盖骨前面的水平距离。

　　应用:

这些数据用于确定椅背到膝盖前方的障碍物之间的适当距离，例如;用于影剧院、礼堂和作礼拜的固排椅设计中。

　　注意：

还个长度比臀部一足尖长度要短，如果座椅前面的家具或其他室内设施没有放置足尖的空间、就应应用臀部足尖长度。

　　百分点选择:

由于涉及到间距问题·应选用第95百分点的数据。

定义：

臀部一足尖长度是从臀部最后面到脚趾尖端的水平距离。

　　应用：

这些数据用于确定椅背到膝盖前方的障碍物之间的适当距离。

例如，用于影剧院、礼堂和作礼拜的固定排椅设计中。

　　注意：

如果座椅前方的家具或其他室内设施有放脚的空间，而且间隔要求比较重要，就可以使用臀部膝盖长度来确定合适的间距。

　　百分点选择：

由于涉及到间距问题·应选用第95百分点的数据，定义，这个高度是指人生直，臂、手和手指向上伸直时，座椅表面到中指末稍的垂直距离。

应用，这些数主要用于确定头顶上方的控制装置和开关等等的位置，所以较多地被设备专业的设计人员所使用。

定义：

垂直手握高度是指人站立、手握横杆，然后使横杆上升到不便人感到不舒服或拉得过紧的限度为止，此时从地面到横杆顶部的乖直距离。

　　应用：

这些数据可用于确定开关、控制器、拉杆、把手、书架以及衣帽架等等的最大高度。

　　注意：

尺寸是不穿鞋测量的，使用时要给予适当地补偿。

　　百分点选择：

由于涉及到伸手够东西的问题，如果采用高百分点的数据就不能适应小个子人，所以设计出发点应该基于适应小个子人、这样也同样能适应大个子人。

定义：

侧向手握距离是指人直立、右手侧向平伸握住横杆·一直伸展到没有感到不舒服或拉得过紧的位置，这时从人体中线到横杆外侧面的水平距离。

　　应用：

这些数据有助于设备设计人员确定控制开关等装置的位置，它们还可以为建筑师和室内设计师用于某些特定的场所，例如医院，实验室等。

如果使用者是坐着的，这个尺寸可能会稍有变化，但仍能用于确定人侧面的书架位置。

　　注意：

如果涉及的活动需要使用专门的手动装置、手套或其他某种特殊设备，这些都会延长使用者的一般手握距离，对于这个延长量应予以考虑。

　　百分点选择：

由于主要的动用是确定手握距离，这个距离应能适应大多数人，因此，选用第5百分点的数据是合理的。

定义：

这个距离是指人肩膀靠培直立，手臂向前平伸，食指与拇指尖接触，这时从培到拇指梢的水平距。

　　应用：

有时人们需要越过某种障碍物去够一个物体或者操纵设备，这些数据可用来确定障碍物的最大尺寸。

本书中列举的设计情况是在工作台上方安装搁板或在办公室工作桌前面的低隔断上安装小柜。

　　注意：

要考虑操作或工作的特点。

　　百分点选择：

同lU相同·选用第5百分点的数据，这样能适应大多数人。