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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。课程主要知识点第一章：一、人体工程学的定义第二章：一、人体尺寸：1、尺寸的分类2、尺寸的差异3、百分位二、人体活动：1、作业域2、人体活动空间3、重心4、静态肌肉施力第三章：一、工作面的高度二、座位设计－－坐的解剖及生理三、卧具设计第四章：一、视觉1、视觉要素2、视觉现象二、听觉1、噪声控制2.音乐与工作三、触觉课程知识结构图人体工程学第一章概论第二章人体与室内空间第三章人体与家具第四章人的感知与感觉与室内环境第五章人的行为心理与空间环境第二章人体与室内在这一部分里我们主要讲人－机－环境系统中，人机关系中的人体工学问题。前面我们已经讲过机的含义非常广泛，不仅指机械，包括了人直接接触的各种器物和设施，在室内设计中则主要指各类家具及与人关系密切的建筑构件，如门、窗、栏杆、楼梯等。而人的含义则不仅指人体尺寸，还包括了其他的人体构造和生理特征问题。在室内设计中各个部分与人体的关系密切程度不同。第一节人体尺寸人体尺寸是一门新兴的学科，它是通过测量各个部分的尺寸来确定个人之间和群体之间在尺寸上的差别的学科，最早对这个学科命名的是比利时的数学家（Quitlet），他于1870年发表了《人体测量学》一书，为世界公认创建了这一学科，然而人们开始对人体尺寸感兴趣并发现人体各部分相互之关系则可追溯到二千年前。公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威（Vitruvian）就从建筑学的角度对人体尺寸进行了较完整的论述，并且发现人体基本上以肚脐为中心。一个男人挺直身体、两手侧向平伸的长度恰好就是其高度，双足和双手的指尖正好在以肚脐为中心的圆周上。按照维特鲁威的描述，文艺复兴时期的达芬奇（Da-Vinci）创作了著名的人体比例图(见图1）。继他们之后，又有许多的哲学家、数学家、艺术家对人体尺寸的研究断断续续进行了许多世纪，他们大多是从美学的角度研究人体比例关系，在漫长的进程中积累了大量的数据。但这些研究不是为了设计而进行的。直到本世纪四十年代前后工业化社会的发展，使人们对人体尺寸测量有了新的认识，二战的爆发更推动了它在军事工业上的应用。数据的来源前面我们已经说过，人体测量学创立于1940年积累了大量的数据，但这些资料无法被设计者使用，因为他们的资料是以美为目的的。是典型化的、抽象的，而设计需要的是具体的某个人或某个群体（国家、民族、职业）的准确数据。要得到这些数据，就要进行大量的调查，要对不同背景的个体和群体进行细致的测量和分析，以得到他们的特征尺寸、人体差异和尺寸分布的规律。进行这样的大量的工作是非常困难的，尤其是想要得到代表一个国家和地区的普遍资料是非常困难的。大多数已有的资料来源于军事部门，因为他们可以集中进行调查，但他们常常代表不了普通人状况，因为军人的身体素质水平高于一般人，年龄和性别有局限性。国外这方面进行的比较早，早在1919年，美国就对十万退役军人进行了测量，美国卫生、教育和福利部门还在市民中进行全国范围的测量，包括18－79岁不同的年龄、不同职业的人。我国在这一领域比较落后。在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺寸随年龄、性别、地区的不同而各不相同，同时，随着时代的向前，人们生活水平的逐渐提高，人体的尺度也在发生变化，因此，要有一个全国范围内的人体各部位尺寸的平均测定值是一项繁重而细致的工作。根据1962年建筑科学研究院发表的《人体尺度的研究》中，有关我国人体的测量值，可作为设计时的参考。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