第四章人体因素与家具设计

座椅设计实例（休息用椅）
座椅侧面轮廓（每格100 × 100 mm）
座椅设计实例（多功能座椅）
座椅侧面轮廓（每格100 × 100 mm）
注：高靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸(mm)
注：中靠背办公座椅、工作面、搁脚板的配合尺寸（mm）
各类凳椅的尺度
各类凳椅常用的尺寸表
工作椅注意要点
睡眠机制：
脑干尾端睡眠中枢发出冲动向上传 导于大脑皮层，与控制觉醒状态的脑干 网状结构上行激动系统作用，从而调节 睡眠与觉醒的相互转化。
3、多用椅
这类座椅以多种功能为设计重点。它可能与桌子配 合，可能是工作、休息兼用，也可能是作为备用椅可以 折叠收藏起来。
2.2 座椅设计细则
座高 座宽 座深 座面倾角
靠背的宽度与高度 靠背角度 扶手高 椅垫
2.. 适当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直， 双脚平放于地面。
2.2.5 靠背的高度与宽度
因为人体背部处于自然形态时最舒适， 此时腰椎部分前凸，座椅设计要从座面与 靠背之间的角度和适当的腰椎支持来尽力 保证。成年人腰椎部中心位置约在座位上 方23—26cm处，腰椎支点应略高于此尺 度，以支持背部重量。
靠背由肩靠和腰靠两部份构成，大部份工 作场合，腰靠最主要。
座宽必须能容纳身材粗壮的人。对单人使用 的座椅，参考尺寸是臀宽，以女性群体尺寸上限 为设计根据。
对成排相邻放置的座椅，如剧场观众椅，则 座宽应以肘间距的群体上限位为设计基准，以避 免拥挤压迫感。
座宽亦不能太大，如长时间坐姿作业，双臂 应得到应有的支承，如座宽太大，则肘部必须向 两侧伸展以寻求支承，这样会引起肩部疲劳。
2. 座面不能过高，否则小腿悬空时，大腿受 椅面前缘压迫，使坐者感到不适，长时间这样的坐 姿会使血液循环受阻，小腿麻木肿胀。因此，座高 一般按低身材人群设计，建议座面前缘应比人体膝 窝高度低3—5cm，且有半径为2.5—5cm的弧度。
3. 座面亦不能太低，否则腿长的人骨盆后倾， 正常的腰椎曲线被拉直，致使腰酸不适。
休息
休息指在一定时间内相对地减少活 动，使人从生理和心理上得到松弛，消 除疲劳，恢复精力的过程。
一、休息的意义
促进健康
减轻或消除疲劳 维持机体生理调节规律性 促进机体正常生长发育
促进康复
减少消耗 促进蛋白合成及组织修复
二、休息的先决条件
生理舒适 心理放松 充足睡眠
三、睡眠生理
睡眠是周期发生的、知觉的特 殊状态,由不同时相组成,对周围环 境可相对地不作出反应。
2、坐姿比站立更有利于身体的血液循环。
3、有利于保持身体的稳定，这对精细作业 更适。在配合有脚的操作场合，坐姿保持身体处 在稳定的姿势，有利于作业操作。
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 交替也会导致身体疲劳。
2、长期维持坐姿也会影响人体健康，从而 导致腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，如颈椎与腰椎 疾病；以及对某些内脏器官造成损害，如消化器 官与呼吸器官。
第四章 人体因素与家具设计
人体生理机能与家具设计的关系
在漫长的家具发展历程中，对于家具的造型 设计，特别是对人体机能的适应性方面，大多仅 通过直觉的使用效果来判断，或凭习惯和经验来 考虑，对不同用途、不同功能的家具，没有一个 客观的、科学的定性分析的衡量依据，甚至包括 宫廷建筑家具，不管是欧洲国王，还是中国皇帝 使用的家具，虽然精雕细刻，造型复杂，但在使 用上都是不舒适甚至是违反人体机能的。
当考虑坐姿动机时，座椅基本分为三类：
1、休息为目的的安乐椅 2、作业场所的工作椅 3、多用椅
1、休息为目的的安乐椅
设计重点在于使人体得到最大的舒适度，消除 身体的紧张与疲劳。合理的设计应使人体的压力感 减至最小。
2、作业场所的工作椅
稳定性是主要因素，腰部应有适当的支持，重量要 均匀分布于座垫(或座面)上，同时要适当考虑人体的活动 性，操作的灵活性与方便等。
测试研究表明，坐于座垫上的臀部压力值大 为降低，而接触支承面积也由900cm2增大到 1050cm2，使压力分散。
椅垫的另一优点是能使身体采取一种较稳 定的姿势，因为身体可以适应地陷入座垫。
身 体 27 产 生 的 18 压 力
10
正常的坐姿 双腿交叉时
kg
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 座面上的距离 cm
FE
D CB A
G
1.3 肌肉活动度
脊椎骨依据其附近的 肌肉和腱连接，椎骨的定 位正是借助于肌腱的作用 力。一旦脊椎偏离自然状 态，肌腱组织就会受到相 互压力(拉或压)的作用， 使肌肉活动度增加，招致 疲劳酸痛。
注：背部肌肌电图测试
三组不同坐姿的2－3腰椎背脊直肌肌电图
在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰椎 前向拉直使肌肉组织紧张受力。
3、坐姿太久也会造成下肢肿胀，静脉压力 增加。大腿局部受到压力，增加血液回流阻力， 引起不适感。
1.2 坐姿矫形学生理研究
1. 正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨 时则后凹。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。
2. 当处于非自然姿时，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,产生腰部酸痛、疲劳等不适感。
研究还表明：
采用座面适当前倾设计的工作椅会更适合于 工作，尤其是办公室工作，比如对写字和绘图用 椅的设计，当要求座高较高时，对于倾斜式绘图 桌用椅，前倾角应达到15度以上，如果背靠角为 90，则相当于座面与靠背夹角为l05度，这是坐姿 的最小舒适角度，靠背对于脊椎部还能起适度的 支持作用，肌肉紧张较小，背部压力在椎骨上分 布也较均匀。
一、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、感知觉系统等组成。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、肌肉系统、感知觉系统 和神经系统。
2.2.3 座深：休息用椅40—43cm
工作用椅35—40cm
指椅面前缘至后缘的距离，该尺寸不能太大。正确 的座深应使靠背方便地支持腰椎部位。
如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距）， 座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠 背的支持，则必须改变腰部正常曲线；否则，坐者必须 向座缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持。
休息椅应使腿能向前方伸展，以放 松肌肉，也有助于身体的稳定。
工作椅使人以较直立的姿势坐于其 上，双脚平放于地面，故其座高比休息 椅稍大。
当作业面固定时，椅高上限应根据身 材较矮的作业者的要求来确定，因为工作 椅的高度显然与作业面高度有关，工作椅 最好高度可调，以适应不同作业者。
2.2.2 座宽：43—45cm
二、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。
二是防止坐者从座缘滑出座面。坐者在振动 颠簸的环境中尤为重要，如汽车鸳驶用座椅及长 途汽车的乘客座椅。
从座椅的功能来区分角度
休息椅座面倾角大，有利于身心松弛， 大座面倾角与靠背倾角构成近于平躺的休 息姿势。
对工作座椅而言，因作业空间一般在 身体前侧，如座面过份后倾，脊椎因身体 前屈作业而会被拉直，破坏正常的腰椎曲 线，形成一种费力的姿势，因此倾角不能 太大，一般为3度以下。
三、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。
根据家具与人和物之间的关系，可以将家具划 分成三类：
第一类为与人体直接接触，起着支承人体活动 的坐卧类家具，如椅、凳、沙发性、床榻等。
第二类为与人体活动有着密切关系，起着辅助 人体活动、承托物体的凭倚性家具，如桌台、几、 案、柜台等。
二、座椅设计
设计原则和分类 设计细则
2.1 座椅设计原则和分类
1. 座椅的形式与尺度及其功用有关。 2. 座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定。 3. 身体的主要重量应由臀部坐骨承担。 4. 座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减小。 5. 腰椎下部应提供支承，设置适当的靠背以降低背部紧 张度。 6. 椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度，使其有助于 体重压力均匀地分布于坐骨结节区域。
第三类为与人体产生间接关系，起着贮存物品 作用的贮存类家具，如橱、柜、架、箱等。
第一节 座椅设计研究
坐姿分析 座椅设计 座椅设计实例
一、 坐姿分析
1、坐姿的优点和缺点 2、坐姿矫形学生理研究 3、肌肉活动度
1.1 坐姿的优点和缺点
A 优点 B 缺点
优点
1、可免除站立时人体的足踝、膝部、臀部 和脊椎等关节部位受到静肌力，减少人体能耗， 可消除疲劳度。
靠背的最大高度可达48—63cm，最大宽度可 达35—48cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部 的高度(决定靠背高)和肩宽(决定靠背宽)有关， 确定高度时还必须计入座椅的有效厚度。
为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空 间，座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开 口部分，其高度至少为12.5—20cm。
为适应绝大多数使用者，座深应按较小百分位的群 体设计，这样身材矮小者坐着舒适，身体高大的人只要 小腿能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲 劳。