人體工程學與建筑學課件

人體工程學與建筑設計姓名：沈超翔班級：12建筑設計1學號：1212050127人體工程學(Engonomics)：

目前國際上對其的定義為：是研究人在工作環(huán)境中的解剖學、生理學、心理學等諸方面的因素，研究人-機器-環(huán)境系統(tǒng)中的交互作用著的各組成部分（效率、健康、安全、舒適等）在工作條件下、在家庭中、在休假的環(huán)境里，如何達到最優(yōu)化的問題。

人體工程學是一門新興的科學，同時又具有古老的淵源。早在公元前1世紀羅馬建筑師維特魯威就已從建筑學的角度對人體尺度作了較全面的論述，他從人體各部位的關系中發(fā)現(xiàn)人體基本上以肚臍為中心。一個站立的男人，雙手側(cè)向平伸的長度恰好就是其身高，雙足趾和雙手指尖恰好在以肚臍為中心的圓周上。文藝復興時期，藝術家達·芬奇根據(jù)維特魯威的論述，繪制了著名的人體比例人體工程學的由來和發(fā)展

19世紀，建筑師勒·柯布西耶等人對人體尺度在建筑中的應用作出了巨大貢獻，創(chuàng)立了模數(shù)制目前，人體工程學已經(jīng)成為相對獨立的研究領域。為了設計的需要，現(xiàn)在世界各先進國家都有本國的人體尺寸國家標準（或數(shù)據(jù)資料），我國也于1988年發(fā)布了相應的國家標準GB/T10000－1988《中國成年人人體尺寸》。人體工程學包括人體靜態(tài)測量和動態(tài)測量，前者測量在靜止和正常體態(tài)時人體各部位的尺寸，后者測量人體各部位在活動時的位置關系。我國成年人體平均尺寸人體測量的基礎數(shù)據(jù)

人體靜態(tài)尺寸主要指人體的構(gòu)造尺寸(即人體結(jié)構(gòu)尺寸)，它包括頭、軀干、四肢等在標準狀態(tài)下測得的尺寸。據(jù)統(tǒng)計，我國成年男子平均身高為1.67m，女子為1.56m，各地區(qū)人體高度有差異。盡管人體的各種尺寸差別很大，卻有著一定的變化范圍和相互聯(lián)系。

人體動態(tài)尺寸

是指人體的功能尺寸，這是人體活動時所測得的尺寸。由于行為目的不同，人體活動狀態(tài)也不同，故測得的各功能尺寸也不同。要精確地測量其尺寸是比較困難的，但根據(jù)人在室內(nèi)活動的范圍和基本規(guī)律，也可以測得其主要功能尺寸，人體活動的基本尺度人體動作尺度人活動的尺度（一）作業(yè)域：人在工作時常用的姿勢：站、坐、跪、躺。

水平作業(yè)域：人在臺面前，在臺面上左右運動手臂作業(yè)域而形成的軌跡范圍。

垂直作業(yè)域：指手臂伸直，以肩關節(jié)為軸作上下運所形成的范圍。

最大作業(yè)域水平作業(yè)域又分為

通常作業(yè)域摸高(注：如需眼睛引導時，架子的高度不得超過男150~160cm,女140~150cm)

垂直作業(yè)域決定了拉手：辦公室用100cm

，一般家庭用

80~90cm。

門的最小寬度受人體動態(tài)尺寸的制約和影響，一般單股人流最小寬度為0.55m，加上人行走時身體的擺幅0～0.15m，以及攜帶物品等因素，因此門的最小寬度≥0.7m。

走道、樓梯梯段和休息平臺最小寬度的確定同樣離不開人體的動態(tài)尺寸。單股人流寬度為0.55～0.7m，雙股人流通行寬度為1.1～1.4m，根據(jù)可能產(chǎn)生的人流股數(shù)，便可推算出各自所需的最小凈寬，而且還應符合單項建筑規(guī)范的規(guī)定

走道，門的影響

門的最小寬度

走道的最小寬度樓梯梯段和休息平臺的最小寬度

（4）建筑中諸如欄桿、扶手、踏步等一些要素，為適應功能要求，基本上保持恒定不變的大小和高度，這些常數(shù)的確定往往也受人體工程學的直接影響。建筑藝術要求真、善、美統(tǒng)一。著名建筑師柯布西耶研究了人的各部分尺度，認為它符合黃金分割等數(shù)學規(guī)律，從人體絕對尺度出發(fā)制定了兩列級數(shù)，從而建立了他的模數(shù)制，并應用于建筑設計中，進一步把比例與尺度、技術與美學統(tǒng)一起來考慮。在運用人體基本尺度時，除了要考慮到地域、年齡等差別（表2.3）外，還應注意以下幾點：

①設計中采用的身高并非都取平均數(shù)，應視具體情況在一定幅度內(nèi)取值，并注意尺寸修正量（圖2.14）。

②近年來對我國部分城市青少年調(diào)查表明，其平均身高有增長的趨勢，所以在使用原有資料數(shù)據(jù)時應與現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)合起來。

③針對特殊使用對象（運動員、殘疾人等），人體尺度的選擇也應作調(diào)整。

階梯座位家具布置與平面尺寸的關系衛(wèi)生間設備布置與隔間尺寸

浴室的安全抓桿殘疾人專用衛(wèi)生間

一、建筑類家具設計的人體工程學建筑類家具的設計主要依據(jù)是人體身高和動態(tài)活動范圍（近身空間尺度）。為便于建筑類家具的設計，下面對人體立姿和坐姿的近身空間作簡單介紹。

（一）

立姿近身空間人體操作空間和設施尺度要以立姿上肢活動空間尺度為依據(jù)。

（二）人體水平面作業(yè)空間尺度作業(yè)臺等水平面作業(yè)空間尺度如圖所示。辦公桌、儀器儀表控制臺等空間尺度的設計要以此空間尺度作為依據(jù)。

（三）收納空間尺度劃分

收納柜（架）的設計要考慮人體身高來設計，可根據(jù)國家人體尺寸標準，按照人體尺度使用原則來確定設計尺度。右圖是收納空間的尺度劃分，可作為設計時的參考。

（四）

省力操作位置

立姿操作最佳位置建筑類家具以及門等的拉手位置要設置在最省力的位置，最省力的位置也就是能發(fā)出最大操作力的位置。右圖是5%百分位計算的坐姿近身空間尺度。從圖中可知抓握式操作的抓握半徑男性為65cm,女性為58cm。人體坐姿抓握空間尺度（五）

坐姿近身空間尺度

作業(yè)面高度

作業(yè)面的高度對作業(yè)效率及肩、頸、背和臂部的疲勞影響很大。一般情況下使小臂保持水平或稍向下傾的作業(yè)面高度為最佳。單手作業(yè)時一般在肘下5-10cm為佳。而坐姿時的作業(yè)面高度隨座椅高而變化?？偟脑瓌t是保持作業(yè)時小臂水平或向下傾。表6-1是站姿和坐姿時的作業(yè)面高參考值(cm)

。

作業(yè)類型站姿坐姿(因椅高而變化)男女男女精密作業(yè)(如鐘表裝配)98-10893-10395-10589-95輕型裝配或?qū)懽?8-9383-8874-7870-75重荷作業(yè)73-8868-8369-7266-70二、人體類家具設計的人體工程學

（一）

人體坐姿與座椅設計

1、人體坐姿生理特征

人的最自然的姿勢是直立站姿,直立站姿時脊柱基本上是成S形的(如圖所示)。不過,與直立站姿相比,坐姿有利于身體下部的血液循環(huán)，減少下肢的肌肉疲勞，同時坐姿還有利于保持身體穩(wěn)定。但是由于坐姿時，骨盆向后方傾轉(zhuǎn)，因而使背下端的骶骨也傾轉(zhuǎn)，使脊柱由S形（正常形）向拱形變化(見右圖)，這樣使脊柱的椎間盤受很大壓力，而導致腰痛等疾病。坐面設計不妥，會使大腿受壓迫，阻礙下肢的血液循環(huán),造成下肢麻木。站姿（左）和坐姿（右）時脊柱的形狀S形弓形

研究表明,第三和第四腰椎間所受的壓力最大，若將人體直立時第三和第四腰椎之間所承受的壓力定為100，則其它不同姿勢狀態(tài)下的相對壓力如圖所示。因此，坐姿對下半身（下肢）有利，而對上半身無利。且設計座椅時，考慮人體姿勢是及其重要的。不同姿勢狀態(tài)下的椎間盤的相對內(nèi)壓力腰椎間盤的相對內(nèi)壓力

2、座椅設計的人體工程學基本原則

座椅設計時應考慮的因素很多，概括起來有以下幾點：（1）座椅的形式及尺度和它的用途相關，即，不同的用途應有不同的座椅形式和尺度。（2）應根據(jù)人體測量數(shù)據(jù)進行設計。（3）身體的主要重量應由臀部坐骨結(jié)節(jié)承擔，休息時腰背部也應承擔重量。（4）減少大腿對椅面的壓力（5）應設計靠背、腰部支撐和扶手（6）應能自由地變換身體位置（7）椅墊要有一定厚度，硬度和透氣性，確保體重能均勻地分布于坐骨結(jié)節(jié)區(qū)域。

3、座椅分類（1）工作用椅：應保持穩(wěn)定，有適當腰部支撐，重量分布均勻（2）休息用椅：以減少疲勞為目的，結(jié)構(gòu)要能使身體放松，減少椎間盤內(nèi)壓力

(3)多用椅：以多用途為目的。

4、座椅設計的其它主要尺度從上面的介紹可知，作業(yè)的設計尺度要保證人體正常作業(yè)，在作業(yè)過程中能隨意活動，使身體不受約束。工作用椅和休息用椅因為使用目的不同，設計參數(shù)也應有差異，除了上面介紹的主要參數(shù)外，還有座面寬，扶手高等主要參數(shù)。座面寬一般以女性的最大百分位數(shù)值設計，其值約為43-45cm.。扶手高要高過人體重心位置2cm左右，其值約為21-22cm?？勘硨挒?5-48cm。還要考慮座面材料的軟硬和透氣性，軟硬程度以坐下后平均下陷1-3cm(休息椅)、0.6-1cm（工作椅）為宜。對于工作椅坐骨結(jié)節(jié)部位要承受主要重量，休息椅腰部靠背也要承擔相當部分重量。

（二）人體的構(gòu)造與寢具設計人體上半身分頭、胸（胴）和臀部。站立時，以上三部分的重力方向基本上是重合的。而臥姿時，三重力方向則是平行的（圖6-22a），分別對脊柱產(chǎn)生彎曲作用。如果支撐人體的墊子很軟時，重的身體部分（臀部）下陷就深，輕的部分則下陷小，這樣使腹部相對上浮造成身體呈W形，使脊柱的椎間盤內(nèi)壓力增大，結(jié)果難以入睡。如果床墊太硬，背部的接觸面積減?。▓D6-22b），局部壓力增大，背部肌肉收縮增強，也會使人不舒適。因此，床墊軟硬必須合理。

床墊的三層構(gòu)造寢具的生命在于緩沖性。寢具的緩沖性構(gòu)造以三層構(gòu)造為好。最上層A層是與身體接觸的部分，必須是柔軟的，B層是相當硬的一層，C層要求受到?jīng)_擊時起柔和的緩沖作用，滿足以上三條件軟硬安排協(xié)調(diào)的床墊才是好床墊。床墊的三層構(gòu)造

1、枕頭高度

枕頭高度也是影響睡眠的因素之一。從大量研究資料歸納看：枕頭高度約6－8cm為最佳。為了調(diào)節(jié)枕高，最好有二個枕頭，一厚一薄。這里所說高度是指下沉后的高度，而不是頭部沒枕下時的高度。因此與褥子還有關系。最好根據(jù)被褥而更換枕頭。身體、床和枕頭三者是相互關聯(lián)的。2、枕頭的材料

中國和日本人自古以來喜歡蕎麥殼枕頭，因為這些材料的皮膚觸感、彈性、散熱性、透氣性都很好。有些地方用谷殼與蕎麥殼混和，對頭皮稍有按摩作用，增加睡眠舒適感。西方人喜歡用羽毛枕，木棉次之。羽毛和木棉也具有良好的皮膚觸感和散熱，彈性及透氣性能。枕頭

（１）床寬研究發(fā)現(xiàn)，人處于將要入睡的狀態(tài)時床寬需要約50cm，由于熟睡后需要頻繁地翻身，不論是軟床還是硬床，翻身所需要的幅寬約為肩寬的2.5－3.0倍。通過腦波（EEG）觀測睡眠深度與床寬的關系。發(fā)現(xiàn)床寬的最小界限應是70cm。比這寬度再窄時，翻身次數(shù)和睡眠深度都會明顯減少，影響睡眠質(zhì)量，使人不能進入熟睡狀態(tài)。床寬小于50cm時，翻身次數(shù)減少約30％，睡眠深度受到明顯影響床的尺度床寬對睡眠深度的影響（垂直軸為δ腦波成分α腦波成分的比，δ波成分越多，說明睡眠越深）在長度上，考慮到人躺下時肢體的伸展，所以床的長度要比人的最大高度要多一些，如圖所示。

床長和床高公寓式住宅

即公共住宅，我國城鎮(zhèn)居民還是以公寓式住宅為主要居住地。在公寓設計中應注意的問題：

1、安全性。住在高層公寓里的居民最關心的問題之一就是住宅的安全性，因為高層公寓的犯罪率要高得多。這是因為：

a、高層公寓居住的人口多，人越多意味著居民之間相互認識和了解的機會越少，就很難辨認混入住宅樓進行犯罪活動的陌生人。b、高層公寓便于作案，缺乏防御空間。如樓道，走廊盡頭、拐角和電梯里都成為罪犯作案最佳場所。解決方法：公共住宅的建筑設計要考慮防止犯罪行為的發(fā)生。將防范最薄弱的地方，設計得更加開敞，增加可見度。另外，將走廊縮短也能減少犯罪率。2、孤獨。住在高層公寓里，居民間感情上的交流太少。高層單元住宅大多數(shù)都沒有給人們提供社交或談話的場所。在庭院式的低層公寓里，孤獨感則會少一些。解決方法：可設計一個或多個公共活動區(qū)。別墅

1、外部環(huán)境

A、一般來說，別墅都建在郊外，郊區(qū)化可以說是別墅的特點之一。別墅與別墅之間、別墅與其他社區(qū)之間的相對應的位置十分重要，因為位置決定了人們相互交往的數(shù)量和頻率。

B、別墅的隱蔽性比公共住宅要好。那么別墅本身位置的選擇就是另一個需要重點考慮的方面，因為它關系到安全性。房屋建在臨近交通主干道的地方，隱蔽性就會減少，但安全系數(shù)會提高；離主干道遠、又有籬笆和花園阻擋外部視線，能減少外來的干擾（如交通噪音）而且隱蔽性增加，但這樣的設計安全性卻降低了。

C、應盡可能在隱蔽性和安全性兩者間取得平衡，使別區(qū)既能夠得到較多隱蔽性，又能減少安全隱患。2、內(nèi)部環(huán)境對于別墅內(nèi)部，最重要的問題是家庭成員占有房間的空間大小，這將直接影響到各個成員的隱蔽性和空間需要的滿足程度，以及每個家庭成員對房間里的各種陳設的運用情況。別墅的室內(nèi)又可進一步劃分為前部區(qū)域和后部區(qū)域。前部區(qū)域指客廳，餐廳等。后部區(qū)域指臥室，廚房等。廚房是家庭成員活動的中心，而臥室的設計則不但要舒適，還應該有私密性的保護，限制客人從視覺和聽覺上的侵入，更不會作為款待客人的地方。如何設計一個健康的居室環(huán)境：A、注意居室光線。住宅設計要注意采光。在光照不足的情況下，可以科學地利用非自然光。B、利用居室色彩。居室色彩對人的身體健康也有很大的影響。利用暖色（紅、橙、黃色）可使人精神振奮，心情愉快，增加新陳代謝；利用冷色（藍，綠）