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环境艺术设计——室内人体工程学人体工程学主讲李李环境艺术设计——室内人体工程学第一单元：人体工程学概论课时：12课时环境艺术设计——室内人体工程学第一章概论建筑的内部空间主要为人所使用，它几乎所有部分都与人类的活动有关。在过去，建筑和室内设计师在设计时都是参考前人和个人的经验来决定设计问题。然而，在今天，这样的设计方法已经不能适应现代的人类需求。随着人们生活水平的提高和科学技术的进步，对生活环境在舒适性效率性和安全方便等方面有了更高的要求，技术和科学的进步也要求室内设计对解决这一系列的问题有更严谨和科学的方法。这就要求室内设计师对“人”有一个科学全面的了解，人体工程学正是这样的一门关于“人”的学科。环境艺术设计——室内人体工程学一、人体工程学与室内设计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。它以人一机关系为研究的对象，以实测、统计、分析为基本的研究方法。人体工程学是从战争中诞生的，首先用于军事上，主要用来解决各种武器如何便于操作，如何提高命中率和安全可靠等问题。第二次世界大战结束后，人体工程学迅速渗透到空间技术、工业生产、建筑设计以及生活用品等领域，并且成为室内设计不可缺少的基础之一。在美国、德国和日本等国，人体工程学已经成为一个比较成熟的学科。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。如图1-1所示，人体工程学的重心完全放在“人”的上面，而后根据人的体能结构、心理形态和活动需要等综合因素，充分运用科学的方法，通过合理的室内空间和设施家具的设计，达到使人在室内的活动高效、安全和舒适的目的。环境艺术设计——室内人体工程学一、人体工程学与室内设计环境艺术设计——室内人体工程学一、人体工程学与室内设计人体的结构非常复杂，从室内人类活动的角度来看，人体的运动器官和感觉器官与活动的关系最密切。运动器官方面，人的身体有一定的尺度，活动能力更有一定的限度，无论是采取何种姿态进行活动，皆有一定的距离和方式，因而与活动有关的空间和家具器物的设计必须考虑人的体形特征、动作特性和体能极限等人体因素。感觉器官方面，人的知觉与感觉与室内环境之间存在着极为密切的关系，诸如室内的温度、湿度、光线、声音等环境因素皆直接和强烈地影响着人的知觉和感觉，并进而影响人的活动效果。因而了解人的知觉和感觉特性，可以为室内设计建立环境条件的标准。人体工程学在室内设计中的作用主要体现在以下几个方面。环境艺术设计——室内人体工程学A.为确定空间范围提供依据影响空间大小、形状的因素相当多，但是，最主要的因素还是人的活动范围以及家具设备的数量和尺寸。因此，在确定空间范围时，必须搞清使用这个空间的人数，每个人需要多大的活动面积，空间内有哪些家具设备以及这些家具和设备需要占用多少面积等。作为研究问题的基础，首先要准确测定出不同性别的成年人与儿童在立、坐、卧时的平均尺寸。还要测定出人们在使用各种家具、设备和从事各种活动时所需空间的体积与高度，这样一旦确定了空间内的总人数，就能定出空间的合理面积与高度，下面的图1-2具体地说明人体工程学与确定空间范围的关系。环境艺术设计——室内人体工程学A.为确定空间范围提供依据环境艺术设计——室内人体工程学A.为确定空间范围提供依据环境艺术设计——室内人体工程学A.为确定空间范围提供依据环境艺术设计——室内人体工程学B.为设计家具提供依据家具的主要功能是实用，因此，无论是人体家具还是贮存家具都要满足使用要求。属于人体家具的椅、床等，要让人坐着舒适，书写方便，睡得香甜，安全可靠，减少疲劳感。属于贮藏家具的柜、橱、架等，要有适合贮存各种衣物的空间，并且便于人们存取。为满足上述要求，设计家具时必须以人体工学作为指导，使家具符合人体的基本尺寸和从事各种活动需要的尺寸，见图1-3。环境艺术设计——室内人体工程学B.为设计家具提供依据环境艺术设计——室内人体工程学B.为设计家具提供依据环境艺术设计——室内人体工程学C.为确定感觉器官的适应能力提供依据人的感觉器官在什么情况下能够感觉到刺激物，什么样的刺激物是可以接受的，什么样的刺激物是不能接受的，这是人体工程学需要研究的另一个课题。人的感觉能力是有差别的，从这一事实出发，人体工程学既要研究一般的规律，又要研究不同年龄、不同性别的人感觉能力的差异。以视觉为例，人体工程学要研究人的视野范围（包括静视野和动视野）、视觉适应及视错觉等生理现象。在听觉方面，人体工程学首先要研究人的听觉极限，即什么样的声音能够被人听到。实验表明，一般的婴儿可以听到频率为每秒20000次的声音，成年人能听到频率为每秒6100一18000次的声音，老年人只能听到每秒10100-12000次的声音。其次，要研究音量大小会给人带来怎样的心理反应以及声音的反射、回音等现象。以音量为例，110dB的声音即可使人产生不快感，l30dB的声音可以给人以刺痒感，140dB的声音可以给人以压痛感，150dB的声音则有破坏听觉的可能性。触觉、嗅觉等方面的问题也很多。不难想象，研究这些问题，找出其中的规律，对于确定室内环境的各种条件（如色彩配置、景物布局、温度、湿度、声学要求等）都是绝对必需的。环境艺术设计——室内人体工程学二、人体工程学的定义人体工程学是一门技术科学。技术科学是介于基础科学和工程技术·之间的一大类科学。人体工程学强调理论与实践的结合，重视科学与技术的全面发展，它从基础科学、技术科学、工程技术这三个层次来进行纵向探讨。与人体工程学有关的基础科学知识主要包括：心理学、生理学、解剖学、系统工程等。在工程技术方面，人体工程学已广泛运用于军事、工业、农业、交通运输、建筑、企业管理、‘安全管理、航天、潜水等行业。从各门学科之间的横向关系看，人体工程学的最大特点是联系了关于人和物的两大类科学，试图解决人与机器、人与环境之间不和谐的矛盾。任何一门学科都要针对一定范围内的问题展开研究，建立理论体系，这就是这门学科的科学性。同样，任何一门学科都要运用其理论体系，提出解决某类问题的方法，这就是该门学科的技术性。环境艺术设计——室内人体工程学二、人体工程学的定义因此，就从两个方面，即从科学性和技术性两个方面给人体工程学下如下定义：人体工程学是研究“人一机一环犷系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。为了进一步说明定义，偏要对定义中提到的几个概念：人、机、环境、效能和健康，作以下几点解释。1．在人、机、环境三个要素中，“人”是指作业者或使用者，人的心理特征、生理特征以及人适应机器和环境的能力都是重要的研究课题“机”是指机器，但较一般技术术语的意义要广得多，包括人操作和使用的一切产品和工程系统。怎样才能设计出满足人的要求、符合人的特点的机器产品，是人体工程学探讨的重要问题。“环境”是指人们工作和生活的环境噪声、照明、气温等环境因素对人的工作和生活的影响是研究的主要对象。环境艺术设计——室内人体工程学二、人体工程学的定义2.“系统”是人体工程学最重要的概念和思想。人体工程学的特点是它不是孤立地研究人、机、环境这三个要家，而是从系统的总体高度，将它们看成是一个相互作用、相互依存的系统。“系统”即由相互作用和相互依橄的若干组成部分结合成的具有特定功能的有机整体，而这个“系统”本身又是它所从属的一个更大系统的组成部分。例如本书将讨论的“人机系统”，它具有人和机两个组成部分，它们通过显示仪、控制器以及人的感知系统和运动系统相互作用、相互依赖，从而完成某一个特定的生产过程。人体工程学的“应激”理论强调人体各器官的有机联系，生理现象和心理现象的联系，身体健康与自然环境的联系。由于心理刺激而引起生理变化的现象，称为应激。它最早是塞里（Selye）提出来的。塞里用实验证明，长期的心理干扰能损害身体健康。噪声产生应激，干扰人的情绪，引起血压、心率等生理变化就是一个例子。由此可见，人体工程学不仅从系统的角度研究人、机、环境三个要素之间的关系，也从系统的高度研究各个要素。环境艺术设计——室内人体工程学二、人体工程学的定义3.“人的效能”主要是指人的作业效能，即人按照一定要求完成某项作业时所表现出的效率和成绩。工人的作业效能由其工作效率和产量来侧量。从管理的角度看，现代管理体系三要素（人、物资、信息）中，人的管理主要是怎样获得最高的作业效能的问题。一个人的效能决定于工作性质、人的能力、工具和工作方法，决定于人、机、环境三个要素之间的关系是否得到妥善处理。4.“人的健康”，包括身心健康和安全。近几十年来，人的心理健康受到广泛重视。心理因素能直接影响生理健康和作业效能，因此，人体工程学不仅要研究某些因素对人的生理损害，例如强噪声对听觉系统的直接损伤，而且要研究这些因素对人的心理损害，例如有的噪声虽不会直接伤害人的听觉，却造成心理干扰，引起人的应激反应。安全是与事故密切相关的概念。事故一般是指发生概率较小的事件，研究事故主要是分析造成事故的原因，人体工程学着重研究造成事故的人为因家。环境艺术设计——室内人体工程学二、人体工程学的定义了解了上述几个基本概念以后，就能更好地理解关于人体工程学的定来。这里的关键是我们应掌握两点，第一，人体工程学是在人与机器、人与环境不协调，甚至存在严重矛盾这样一个历史条件下逐步形成建立起来的，而且还在不断发展。第二、人体工程学研究的重点是系统中的人。人体工程学在解决系统中的人的问题上，主要有两条途径：(1)使机器、环境适合于人；(2)通过最佳的训练方法，使人适应于机器和环境。任何系统按人体工程学的原则进行设计或管理，都必须同时从这两个方面考虑。三、人体工程学研究的主要三方面内容环境艺术设计——室内人体工程学1．工作系统中的人。人体尺寸；信息的感受和处理能力；运动的能力；学习的能力；生理及心理需求；对物理环境的感受性；对社会环境的感受性；知觉与感觉的能力；个人之差；环境对人体能的影响；人的长期、短期能力的限度及愉适点；人的反射及反应形态；人的习惯与差异（民族、性别等）；错误形成的研究。环境艺术设计——室内人体工程学三、人体工程学研究的主要三方面内容2．工作系统中直接由人使用的机械部分如何适应人的使用。这些部分分为三大类：（1）显示器：仪表、信号、显示屏；（2）操纵器：各种机具的操纵部分，杆、钮、盘、轮、踏板等；（3）机具：家具、设备等。3．环境控制，如何适应人的使用。（1）普通环境：建筑与室内空间环境的照明、温度、湿度控制等。（2）特殊环境：比如冶金、化工、采矿、航空、宇航和极地探险等行业，有时会遇到极特殊的环境：高温、高压、振动、噪声、辐射和污染等。环境艺术设计——室内人体工程学三、人体工程学研究的主要三方面内容从人体工程学研究的问题来看，涵盖了技术科学和人体科学的许多交叉的问题。它涉及了很多不同的学科，包括：医学、生理学、心理学、工程技术、劳动保护、环境控制、仿生学、人工智能、控制论、信息论和生物技术等众多的学科。在进行人体工程学研究时要遵循以下的原则：A物理的原则：如杠杆、惯性定律、重心原理，在人体工学中也适用。但在处理问题时应以人为主来进行，而在机械效率上又要遵从物理原则，两者之间的调和法则是要保持人道而又不违反自然规律。环境艺术设计——室内人体工程学B生理、心理兼顾原则：人体工学必须了解人的结构，除了生理，还要了解心理因素。人是具有心理活动的，人的心理在时间和空间上是自由和开放的，它会受到人的经历和社会传统、文化的影响。人的活动无论在何时何地都可受到这些因素的影响，因此，人体工学也必须对这些影响心理的因素进行研究。C考虑环境的原则：人一机关系并不是单独存在的，它存在于具体的环境中，单独地的研究人、研究机械、研究环境，再把它们和起来，不是在研究人体工学。因为它们是存在于人一机一环境的相互依存关系中，绝不可分开讨论。三、人体工程学研究的主要三方面内容环境艺术设计——室内人体工程学四、人体工程学的研究方法1．人体侧量在进行人体工学研究时，为了便于进行科学的定性定量分析，首