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专题二——桌椅设计第一节桌椅设计概述一、坐姿工作与座椅站立时，人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等受到静肌力作用，以维持直立状态；血液和体液会向下肢积蓄。坐姿是人体较自然的姿势，它有很多优点。坐姿有利于保持身体的稳定，合适精细作业，脚操作场合；肌肉组织松弛，腿部血液流回心脏的阻力减少。办公室工作人员、脑力劳动者、部分体力劳动者都采用坐姿工作。愈来愈多的体力劳动者也将采取坐姿工作。工业化国家，三分之二以上是坐姿工作。工作座椅设计和相关的坐姿分析成为设计师们关注的研究课题。二、桌椅的历史与现状桌椅以其与人们生活关系的密切而一直为工业设计所关注。1948年，瑞典医生阿克布罗姆的《站与坐的姿势》是历史上第一本分析坐姿解剖特性的专注，奠定了用人体解剖学理论指导座椅功能设计的基础。阿克布罗姆靠背曲线1968年，国际人机工程学会（IEA）在瑞士召开了以座椅设计为主题的第一次国际学术讨论会。20世纪70年代，各国纷纷将座椅研究的新成果，用于制定或修定新的座椅技术标准，如学校课桌椅、办公椅、工作椅、飞机座椅、火车座椅等的工业标准。我国已经制定发布了一批有关的技术标准，GB/T3976－1983《学校课桌椅功能尺寸》，GB/T14774－1993《工作座椅一般人类工效学要求》等。第二节坐姿生理解剖基础一、坐姿脊柱形态及其生理效应一、脊柱形态及其生理效应1、脊柱、椎间盘与骨盆结构脊柱分为四个区段：上段是7节椎骨组成的颈椎，接下来是12节椎骨组成的胸椎，再下面是5节组成的腰椎，下端是骶尾骨。每两节椎骨之间的软组织成为椎间盘。骨盆由脊柱最下端的骶尾骨与髋骨等构成，上接脊柱，下连下肢。2、坐姿脊柱形态的变化及其生理效应脊柱的正常生理弯曲状态的特征是：颈椎为略向前凸的弧形，胸椎为略向后凸的弧形，腰椎是向前凸出的弧形，且曲度较大。二、坐姿下的体压（一）椅面上臀部与大腿的体压椅面软硬与椅面体压（二）腘窝的压力三、坐姿下的股骨、肩部、小腿与背肌1、股骨与座面形状2、肩部与扶手高度适宜的扶手高度是略低于坐姿肘高。3、小腿的支承与背肌小腿在地面上获得支承，对于降低大腿与椅面前缘之间的体压，对于降低背肌的紧张，都很重要。在需要前倾工作时，缓解背肌紧张的方法是让小腿获得支承，在其他情况下，让上身后仰倚靠在靠背上即可放松背肌。四、平衡调节理论座椅在理论上无论怎么“合理”，坐的时间长了，也会产生不舒适的感觉，需要活动一下身体，使各部分的体压状况有所变动、调节，使骨骼肌肉的状态有所转换、变更，这才更符合人体的自然要求。五、工作座椅的一般人类工效学要求1）结构型式应与坐姿工作操作活动相适应，使操作者保持身体舒适、稳定准确的操作。2）工作座椅的座高和腰靠高是可调节的。适宜的人体尺寸调节范围：从女子5百分位数到男子95百分位数，座高调节范围360～480mm之间；调节方式为无级的或间隔20mm有级调节。腰靠高度为165～210mm间的无级调节。3）零部件的外露部分不得有易伤人的尖角锐边。4）工作座椅的结构材料和装饰材料应耐用、阻燃、无毒。座垫、腰靠、扶手的覆盖层应使用柔软、防滑、透气性好、吸汗的不导电材料制造。第三节座椅的功能尺寸工作椅根据就座者的目的要求，可将座椅分为以下几种：工作座椅就坐者的主要要求是在胸腹前的桌面上进行手工操作或视觉作业，需以上身前倾的姿势进行伏案读、写、绘图或打字、精细检测、装配等操作。休息用椅放松休息的椅子，例如公园休闲椅，沙发、安乐椅、躺椅等。办公室用椅会议室、教室中的学生座椅。一、椅面（前缘的）高度1、工作椅设计要点：a大腿基本水平，小腿垂直置放在地面上，使小腿重量获得支撑b腘窝不受压c臀部边缘及腘窝后部的大腿在椅面获得弹性支撑符合上述要求的工作座椅座高设计为：比坐姿人体尺寸中的小腿加足高低10~15mm2、其他椅子大部分非工作椅为了坐姿的舒适，就座时小腿是往前伸出而不是垂直于地面的，因此座高均宜于比工作座椅低一些。二、座面倾角1、工作座椅通常把前缘翘起的椅子的座面倾角a定义为正值，反之，为负值工作椅的合理座面倾角，与工作姿势即工作中上身的前倾程度密切相关。A.一般座面倾角可取a＝0°~5°，常推荐取a＝3°～4°B.主要用于前倾工作的座椅，适宜于椅面前缘低一点，即座面倾角略为负值。C.办公椅应提供前倾工作和后倚放松两种可能。2、休息椅休息椅多为椅面前缘翘起、a为正值。三、靠背的形式及倾角（一）不同座椅的靠背功能1、工作椅：维持脊柱的良好形态，主要在于避免腰椎的严重后凸。靠背主要是腰靠，以第三、四腰椎为中心的位置上。2、休息椅靠背功能主要为支承躯干的重量、放松背肌。躯干的重心大约在人体第八胸椎骨的高度，宜以此位置为中心提供倚靠。3、办公椅采用以支承躯干为主的靠背，若同时提供腰靠，效果较好。（二）四种座椅靠背形式四、其他功能尺寸1、座深座深比坐姿尺寸中的3.9座深小一定数值，范围为360～390mm，推荐为380mm。2、坐宽单人椅坐宽宜大于4.6坐姿臀宽。国标给出的座宽数值范围为370～420mm，推荐值为400mm。3、扶手工作椅一般不设扶手，扶手常用于办公椅和休息椅。座椅扶手高度宜略小于坐姿尺寸中的3.5坐姿肘高。五、GB/T14774－1993《工作座椅一般人类工效学要求》的推荐值第四节坐垫与靠垫一、椅垫的生理学评价要素椅垫性能的生理学评价：椅垫的软硬性能（也就是力学性能）；椅垫材质对于体肤的生理舒适性。二、椅垫的软硬性能三、椅垫的材质的生理舒适性1、椅垫材质的皮肤触感要求柔软而不硬挺，暖和而不僵冷，粗糙而不是光滑。2、椅垫的微气候条件良好的透气性，保温性能适当。第五节办公桌的功能尺寸一、桌面高度桌高＝座高＋桌椅高度差大量测试研究表明，合理的桌椅高度差可依据坐姿人体尺寸中的3.1坐高来确定，例如：合适的桌椅高度差＝坐高/3－（20~30）mm办公桌：合适的桌椅高度差＝坐高/3国标规定的四个规格的桌高：700mm、720mm、740mm、760mm。二、中屉深度作业1.依据坐姿人体尺寸，设计一款人机座椅。2.寻找生活中不符合人机的设计问题，利用人机原则与数据进行人机设计改良。