建筑人體工程學(xué)

1、建筑人體工程學(xué)第三章 人體測量學(xué)及應(yīng)用1.人體測量的基本知識人體測量學(xué)是一門用測量方法研究人體的體格特征的科學(xué)。機(jī)器與人體尺度的關(guān)系1.1 人體測量的種類（包括人的動作范圍、各種運(yùn)動特性）類型靜態(tài)尺寸動態(tài)尺寸人體構(gòu)造上的尺寸人體功能上的尺寸（包括形態(tài)測量、生理測量）1.2 人體尺寸相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 國際標(biāo)準(zhǔn)： IS0 7250：1996IS0TCl59SC3（人體測量與生物力學(xué)分技術(shù)委員會制定）國家標(biāo)準(zhǔn)：GBT 5703-1999用于技術(shù)設(shè)計的人體測量基礎(chǔ)項目GBT 5704.15704.4-l985人體測量儀器1.3.1 衣著和支撐面人體測量時，被測者不穿鞋襪，只穿單薄內(nèi)衣。1.3人體測量的基本術(shù)語

2、1.3.2 測量方向1.在人體上、下方向上，將上方稱為頭側(cè)端，將下方稱為足側(cè)端。頭 側(cè) 端足 側(cè) 端2.在人體左、右方向上，將靠近正中矢狀面的方向稱為內(nèi)側(cè)，將遠(yuǎn)離正中矢狀面的方向稱為外側(cè)。3.在人體的四肢上將靠近四肢附著部位的稱為近位，將遠(yuǎn)離四肢附著部位的稱為遠(yuǎn)位。1.3.3 測量姿勢立姿 被測者挺胸直立，眼睛平視前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直。手掌朝向體側(cè)，手指輕貼大腿外側(cè)，腰部自然伸直，左右足后跟并攏，前端分開，約呈45角，體重均勻分布于兩足。坐姿 被測者挺胸端坐在被調(diào)節(jié)到腓骨頭高度的平面上，眼睛平視前方，左右大腿接近平行，膝彎曲大致成直角，足平放在地面上，手輕放在大腿上。1.1.5

3、 人體測量儀器人體測高儀 人體測量用直角規(guī) 人體測量用彎角規(guī)人體測量用角度針人體測量用軟尺1.3.5 測量項目 國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T 57031999 用于技術(shù)設(shè)計的人體測量基礎(chǔ)項目 立姿：12項 坐姿：17項 特定體部：14項（含手、足、頭） 功能體部：13項（含頸、胸、腰、腕、腿等圍度） 共計56個人體測量項目群體的人體尺寸數(shù)據(jù)近似服從正態(tài)分布規(guī)律GBT l0000 1988用兩種方法描述人體尺寸的分布狀況： 第一種方法： 人體尺寸百分位數(shù)法 每項人體尺寸都給出7個百分位數(shù)的數(shù)據(jù)，這7個百分位數(shù)分別是：1、5、10、50、90、95和99百分位數(shù)。 用符號P1、P5、P10、P50、P90、

4、P95、P99來分別表示它們。第5百分位數(shù)表示“小”身材;第50百分位數(shù)表示“中”身材；第95百分位數(shù)表示“大”身材。人體主要尺寸表 單位：mm 第二種方法：給出人體尺寸均值和標(biāo)準(zhǔn)差。這是GBT l0000 1988描述人體尺寸分布狀況的補(bǔ)充方法。2常用人體尺寸數(shù)據(jù)摘錄及簡要介紹2.1 人體主要尺寸 人體主要尺寸視圖2.1.1 立姿人體尺寸和坐姿人體尺寸立姿人體尺寸表 GBT l0000-1988立姿人體尺寸視圖坐姿人體尺寸表 GBT l0000-1988坐姿人體尺寸視圖人體水平尺寸 mm人體水平尺寸視圖2.2.4 人體水平尺寸人體頭部尺寸視圖2.2 人體尺寸的差異2.2.1 地區(qū)差異 2.2

5、.2 時代差異 由于生活水平提高，營養(yǎng)改善，同一民族、同一地區(qū)人群的人體尺寸?？赡艽嬖谥鴷r代差異。這種差異只在該國、該民族社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展比較快的時期才會較明顯地體現(xiàn)出來。 2.3.3 年齡差異 注意：在采用人體尺寸時，必須判斷對象適合那些年齡組，要注意不同年齡組尺寸數(shù)據(jù)的差異。例如： 人體尺寸增長過程：男20歲、女18歲。（結(jié)束） 手的尺寸：男15歲、女13歲。（達(dá)到一定值） 腳的大?。耗?7歲、女15歲。（基本定型） 成 年 人：身高隨年齡增長而收縮；體重、肩寬、 腹圍、臀圍、胸圍卻隨年齡增長而增長。2.2.4 性別差異對于大多數(shù)人體尺寸，男性比女性大些；（但有四個尺寸正相反）同整個身體相比，

6、女性的手臂和腿較短，軀干和頭占的比例較大，肩較窄，骨盆較寬；皮下脂肪厚度及脂肪層在身體上的分布，男女也有明顯差別；在腿的長度尺寸起重要作用的場所（如座姿操作的崗位），考慮女性的人體尺寸至關(guān)重要。2.2.5 職業(yè)差異 不同職業(yè)的人，在身體大小及比例上也存在著差異。例如，一般體力勞動者平均身體尺寸都比腦力勞動者稍大些。身高數(shù)據(jù)3設(shè)計用人體模板二維人體模板采用密實的板材制作，尺寸比例和各關(guān)節(jié)的活動幅度，要求基本符合人體實際。 3.1坐姿人體模板 坐姿人體模板視圖方向1）坐姿人體模板的性別和視圖方向 坐姿人體模板應(yīng)按成年男性和成年女性兩個性別制作。每個性別按3個視圖方向制作，分別是側(cè)視圖、俯視圖、正視

7、圖。 坐姿人體模板側(cè)視圖坐姿人體模板側(cè)視圖坐姿人體模板俯視圖坐姿人體模板俯視圖坐姿人體模板正視圖坐姿人體模板正視圖 坐姿人體模板關(guān)節(jié)角度調(diào)節(jié)范圍坐姿人體模板應(yīng)用人體模板主要用于人機(jī)工程輔助設(shè)計，也用于相應(yīng)的輔助繪圖、輔助演示和輔助測試。人體模板應(yīng)用人體模板用于小車駕駛室設(shè)計 設(shè)計用人體模板人體模板用于拖拉機(jī)駕駛室設(shè)計 人體工程學(xué)與座椅設(shè)計坐姿分析座椅設(shè)計座椅設(shè)計實例作業(yè)坐姿分析坐姿的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)坐姿矯形學(xué)生理肌肉活動度坐姿的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)可免除站立時人體的足踝、膝部、臀部和脊椎等關(guān)節(jié)部位受到靜肌力，減少人體能耗，消除疲勞坐姿比站立更有利于血液循環(huán)有利于保持身體的穩(wěn)定，這對精細(xì)作業(yè)更適在腳操作

8、場合，坐姿保持身體處在穩(wěn)定的姿勢，有利于作業(yè)。優(yōu) 點(diǎn)缺點(diǎn)限制了人體活動范圍，尤其是需要上肢出力的場合，往往需要站立作業(yè)，而頻繁的起坐交替也會導(dǎo)致廢勞。長期維持坐姿也會影響人體健康，招致腹肌松弛，脊椎非正常彎曲，以及對某些內(nèi)臟器官造成損害，如消化器官與呼吸器官坐姿太久也會造成下肢腫脹，靜脈壓力增加大腿局部受到壓力，增加血液回流阻力，引起不適感。坐姿矯形學(xué)生理1. 正常的姿勢下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨時則后凹。在良好的坐姿狀態(tài)下，壓力適當(dāng)?shù)胤植加诟髯甸g盤上，肌肉組織上承受均勻的靜負(fù)荷。 2. 當(dāng)處于非自然姿時，椎間盤內(nèi)壓力分布不正常，形成的壓力梯度，嚴(yán)重的會將椎間盤從腰椎之間擠出來，壓迫中樞

9、神,產(chǎn)生腰部酸痛、疲勞等不適感。軀干完全挺直的坐姿使脊椎嚴(yán)重彎曲，因椎間盤上壓力不能正常分布，身體上部的負(fù)荷加在腰椎部，引起不適，因此90度角的靠背椅是不良的設(shè)計良好的坐姿：腰與大腿成135度，腰椎部有支撐軀干前傾的姿勢會使本來前凸的腰椎拉直甚至反向后凹，這種姿勢因而也極不舒服，影響了胸椎和頸椎的正常彎曲，使頸、背部疲勞 F E D C B AG肌肉活動度 脊椎骨依據(jù)其附近的肌肉和腱連接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，肌腱組織就會受到相互壓力(拉或壓)的作用，使肌肉活動度增加，招致疲勞酸痛。3組不同坐姿的23腰椎背棘直肌肌電圖在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活動度高，因為腰

10、椎前向拉直使肌肉組織緊張受力。提供靠背支承腰椎后，活動力則明顯減??；軀干前傾時，背上方和肩部肌肉活動度高，以桌面作為前傾時手臂的支承并不能降低活動度。C 大于90度的靠背可防止骨盆的旋轉(zhuǎn)，增加坐姿穩(wěn)定性 且使坐姿更接近自然狀態(tài)根據(jù)矯形學(xué)原理和肌肉活動度分析可得出下列結(jié)論：A 軀干挺直或前傾的坐姿很容易引起疲勞B 設(shè)置適當(dāng)?shù)目勘晨墒蛊诮档妥卧O(shè)計設(shè)計原則和分類設(shè)計細(xì)則設(shè)計原則和分類6. 椅墊必須有足夠的墊料和適當(dāng)?shù)挠捕?，使其有助于體重壓力均勻地分布于坐骨結(jié)節(jié)區(qū)域1. 座椅的形式與尺度及其功用有關(guān)2. 座椅的尺度必須參照人體測量學(xué)數(shù)據(jù)確定3. 身體的主要重量應(yīng)由臀部坐骨結(jié)節(jié)承擔(dān)4. 座椅前緣處，

11、大腿與椅子之間壓力應(yīng)盡量減小5. 腰椎下部應(yīng)提供支承，設(shè)置適當(dāng)?shù)目勘骋越档捅巢烤o張度當(dāng)考慮坐姿動機(jī)時，座椅基本分為三類：休息為目的的安樂椅作業(yè)場所的工作椅多用椅休息為目的的安樂椅設(shè)計重點(diǎn)在于使人體得到最大的舒適感，消除身體的緊張與疲勞。合理的設(shè)計應(yīng)使人體的壓力感減至最小。作業(yè)場所的工作椅穩(wěn)定性是主要因素，腰部應(yīng)有適當(dāng)?shù)闹С?，重量要均勻分布于座墊(或座面)上，同時要適當(dāng)考慮人體的活動性，操作的靈活性與方便等。多用椅這類座椅以多種功能為設(shè)計重點(diǎn)。它可能與桌子配合，可能是工作、休息兼用，也可能是作為備用椅可以折疊收藏起來。設(shè)計細(xì)則座高 靠背的寬度與高度座寬 靠背角度座深 扶手高座面傾角 椅墊1. 適

12、當(dāng)?shù)淖邞?yīng)使大腿保持水平，小腿垂直，雙腳平放于地面。2. 座面不能過高，否則小腿懸空時，大腿受椅面前緣壓迫，使坐者感到不適，長時間這樣坐著血液循環(huán)受阻，小腿麻木腫脹。因此，座高一般按低身材人群設(shè)計，建議座面前緣應(yīng)比人體膝窩高度低35cm，且有半徑為2.55cm的弧度。3. 座面亦不能太低，否則腿長的人骨盆后傾，正常的腰椎曲線被拉直，致使腰酸不適。座高：休息用安樂椅3845cm，工作椅4350cm休息椅應(yīng)使腿能向前方伸展，以放松肌肉，也有助于身體的穩(wěn)定工作椅使人以較直立的姿勢坐于其上，雙腳平放于地面，故其座高比休息椅稍大當(dāng)作業(yè)面固定時，椅高上限應(yīng)根據(jù)身材較矮的作業(yè)者的要求來確定，因為工作椅的高度

13、顯然與作業(yè)面高度有關(guān)，工作椅最好高度可調(diào)，以適應(yīng)不同作業(yè)者座寬必須能容納身材粗壯的人。對單人使用的座椅，參考尺寸是臀寬，以女性群體尺寸上限為設(shè)計根據(jù)，對成排相鄰放置的座椅，如劇場觀眾椅，則座寬應(yīng)以肘間距的群體上限位為設(shè)計基準(zhǔn)，以避免擁擠壓迫感。座寬亦不能太大，如長時間坐姿作業(yè)，雙臂應(yīng)得到應(yīng)有的支承，如座寬太大，則肘部必須向兩側(cè)伸展以尋求支承，這樣會引起肩部疲勞。座寬：4345cm座深：休息用椅4043cm，工作用椅3540cm指椅面前緣至后緣的距離，該尺寸不能太大。正確的座深應(yīng)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長（臀部至膝窩距），座面前緣將壓迫膝窩處壓力敏感部位，這樣若要得到靠

14、背的支持，則必須改變腰部正常曲線；否則，坐者必須向座緣處移動以避免壓迫膝窩，卻得不到靠背的支持為適應(yīng)絕大多數(shù)使用者，座深應(yīng)按較小百分位的群體設(shè)計，這樣身材矮小者坐著舒適，身體高大的人只要小腿能得到穩(wěn)定的支持，也不會在大腿部位引起壓力疲勞。座面傾角：休息椅1920度，工作椅小于3度座面傾角指座面與水平面所夾角度座面后傾的作用有兩點(diǎn)：一是由于重力，軀干后移，使背部抵靠椅背，獲得支持，可以降低背肌靜壓。二是防止坐者從座緣滑出座面。后者在振動顛簸的環(huán)境中尤為重要，如汽車鴛駛用座椅及長途汽車的乘客座椅休息椅座面傾角大，有利于身心松弛，大座面傾角與靠背傾角構(gòu)成近于平躺的休息姿勢。對工作座椅而言，因作業(yè)空間

15、一般在身體前側(cè)，如座面過份后傾，脊椎因身體前屈作業(yè)而會被拉直，破壞正常的腰椎曲線，形成一種費(fèi)力的姿勢，因此傾角不能太大，一般為3度以下從座椅的功能來區(qū)分采用座面適當(dāng)前傾設(shè)計的工作椅會更適合于工作，尤其是辦公室工作，比如對寫字和繪圖用椅的設(shè)計，當(dāng)要求座高較高時，對于傾斜式繪圖桌用椅，前傾角應(yīng)達(dá)到15度以上，如果背靠角為90。，則相當(dāng)于座面與靠背夾角為l05度，這是坐姿的最小舒適角度，靠背對于脊椎部還能起適度的支持作用，肌肉緊張較小，背部壓力在椎骨上分布也較均勻。研究還表明：靠背的高度與寬度因為人體背部處于自然形態(tài)時最舒適，此時腰椎部分前凸，座椅設(shè)計要從座面與靠背之間的角度和適當(dāng)?shù)难抵С謥肀M力保

16、證。成年人腰椎部中心位置約在座位上方2326cm處，腰椎支點(diǎn)應(yīng)略高于此尺度，以支持背部重量?？勘车淖畲蟾叨瓤蛇_(dá)4863cm，最大寬度可達(dá)3548cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(決定靠背高)和肩寬(決定靠背寬)有關(guān)，確定高度時還必須計入座椅的有效厚度?？勘秤杉缈亢脱績刹糠輼?gòu)成，大部份工作場合，腰靠最主要。為了使背部下方骶骨和臀部有適當(dāng)?shù)暮笸箍臻g，座面上方與靠背下部之間應(yīng)有凹入或留一開口部分，其高度至少為12.520cm靠背角度 ：103一112度指座面與靠背的夾角，其目的與座面角度相似從脊柱正常形態(tài)來看，該角為105度較為合適。實際應(yīng)用中，建議?。洪喿x用椅101l04度，休息椅105108度扶手高：座墊有效厚度以上2122cm在不妨礙執(zhí)行某些待定作業(yè)的情況下，一般座椅應(yīng)考慮設(shè)置扶手。扶手的主要功用是使手臂有所依托，減輕手臂下垂重力對肩部的作用，使人體處于較穩(wěn)定的狀態(tài)。它也可以作為起身站立或變換坐姿的起點(diǎn)。扶手不能太高，否則迫使肘部抬高，肩部與頸部肌肉拉伸；但如過低則實際上使臂部得不到支撐，或者軀干必須偏斜，以尋求一側(cè)的支承人體在坐姿狀態(tài)下，與座面緊密接觸的實際上只是臀部的兩塊坐骨結(jié)節(jié)，其上只有少量的肌肉，人體重且的75左右由約25cm2的坐骨周圍的部位來支承，這樣久坐足以產(chǎn)生壓力疲勞，導(dǎo)致臀部痛楚麻木感。椅墊測試研