家具模型设计第三章 家具设计基础 第三节 人体工程学与家具功能设计目 录 一、人体基本知识 二、人体基本动作 三、人体尺度 四、人体生理机能与家具的关系一、人体基本知识 家具设计首先要研究家具与人体的关系，要了解人体的构造及构成人体 活动的主要组织系统 。 人体是由骨骼系统、肌肉系统、消化系统、血液循环系统、呼吸系 统、泌尿系统、内分泌系统、神经系统、感觉系统等组成。这些系 统像一台机器那样互相配合、相互制约地共同维持着人的生命和完 成人体的活动，在这些组织系统中与家具设计有密切关联的是骨骼 系统、骨肉系统、感觉系统和神经系统。 一、人体基本知识（一）人体主要组织系统（一）人体主要组织系统1、骨骼系统：骨骼是人体的支架，是家具设 计测定人体比例、人体尺度的基本依据，骨骼中骨 与骨的连接处产生关节，人体通过不同类型和形状 的关节进行着屈伸、回旋等各种不同和动作，由这 些局部的动作的组合形成人体各种姿态。 2、 肌肉系统：骨肉的收缩和舒展支配着骨骼和关 节的运动。 3、神经系统：人体各器官系统的活动都是在神经 系统的支配下，通过神经体液调节而实现的。 4、感觉系统：激发神经系统起支配人体活动的机 构是人的感觉系统。 （二）人体基本动作二、人体基本动作人体的动作形态是相当复杂而又变化万千，从坐、卧、 立、蹲、跳、旋转、行走等等都会显示出不同形态所具有的 不同尺度和不同的空间需求。从家具设计的角度来看，合理 地依据人体一定姿态下的肌肉、骨骼的结构来设计家具，能 调整人的体力损耗、减少肌肉的疲劳，从而极大地提高工作 效率。因此在家具设计中对人体动作的研究显得十分必要。 与家具设计密切相关的人体动作主要是立、坐、卧。（一）动作形态（一）动作形态 1、立：人体站立是一种最基本的自然姿态，是由骨骼和无 数关节支撑而成。 2 、 坐：当人体站立过久时，他就需要坐下来休息，另外人 们的活动和工作也有相当大的部分是坐着进行的，因此需要 更多地研究人坐着活动时骨骼和肌肉的关系。 3、 卧：卧的姿态是人希望得到最好的休息状态，不管站立 和坐，人的脊椎骨骼和骨肉总是受到压迫和处于一定的收缩 状态，卧的姿态，才能使脊椎骨骼的受压状态得到真正的松 弛，从而得到最好的休息 。三、人体尺度意义三、人体尺度意义家具设计最主要的依据是人体尺度，如人体站立的 基本高度的伸手最大的活动范围，坐姿时的下腿高度和上 腿的长度及上身的活动范围，睡姿时的人体宽度，长度及 翻身的范围等等都与家具尺寸有着密切的关系。因此学习 家具设计，必须首先了解人体各部位固有的基本尺度。（一）人体尺度的灵活性（一）人体尺度的灵活性 在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺度随年龄、性别、地区 的不同而有所变化，同时随着时代的进步、人们生活水平的提高， 人体尺度也在发生变化，因此我们只能采用平均值作为设计时的相 对尺度依据，而且也不可能依此作绝对标准尺度，因为一个家具服 务的对象是多元的，一张坐椅可能被个个较高的男人使用，也可能 被个子较矮的女人使用。因此对尺度的理解是既要有尺度，离开了 人体尺度就无从着手设计家具，但对尺度也要有辩证的观点，它具 有一定的灵活性。（四）人体生理机能与家具的关系四、人体生理机能与家具的关系 在家具设计中对人体生理机能的研究是促使家具设计更具科学性的 重要手段。根据人体活动及相关的姿态，人们设计生产了相应的家 具，我们将其分类为坐卧性家具、凭依性家具及贮藏性家具。（一）分类（一） 分类 1、坐卧性家具 按照人们日常生活的行为，人体动作姿态可以归纳为从立姿到卧姿 的不同势态，其中坐与卧是人们日常生活中占有的最多动作姿态， 如工作、学习、用餐、休息等都是在坐卧状态下进行的，因此坐卧 性家具与人体生理机能关系的研究就显得特别重要。 （1 ）、坐具的基本尺度与要求 坐高：坐高是指坐具的坐面与地面的垂直距离，椅子的坐高由于椅 坐面常向后倾斜，通常以前坐面高作为椅子的坐高。 坐深：主要是指坐面的前沿至后沿的距离。坐深的深度对人体坐姿 的舒适影响也很大。如坐面过深，超过大腿水平长度，人体挨上靠 背将有很大的倾斜度，而腰部缺乏支撑点而悬空，加剧了腰部的肌 肉活动强度而致使疲劳产生；同时坐面过深，使膝窝处产生麻木的 反应，并且也难以走立。 坐宽：椅子坐面的宽度根据人的坐姿及动作，往往呈前宽后窄的形状坐 面的前沿宽度称坐前宽，后沿宽度称坐后宽。 坐面倾斜度：从人体坐姿及其动作的关系分析，人在休息时，人的 坐姿是向后倾靠，使腰椎有所承托。 椅靠背：前面坐凳高度测试曾提到人坐于半高的凳上（400-450mm) ，腰部肌肉的活动强度最大，最易疲劳，而这一坐高正是我们坐具 设计中用得最普遍的，因此要改变腰部疲劳的状况，就必须设置靠 背来弥补这一缺陷。 扶手高度：休息椅和部分工作椅需要设有扶手，其作用是减轻两 臂的疲劳。扶手的高度应与人体坐骨结节点到上臂自然下垂 的肘下端的垂直距离相近。扶手过高时两臂不能自然下垂， 过低则两肘不能自然落靠，此两种情况都易使上臂引起疲劳 （图4-13），根据人体尺度，扶手上表面坐面的至坐面的垂 直距离为200-250mm，同时扶手前端略为升高，随着坐面倾角 与基本靠背斜度的变化，扶手倾斜度一般为10 20 ，而 扶手在水平方向的左右偏角在10 ，一般与坐面的形状吻合 。 坐 面形状及其垫性：坐面形状一般来就期望与人坐姿时大腿及 臀部与坐面承压时形成的状态吻合。坐面形状影响到从姿时 的体压分布，如图4-14所示两种形状的坐面形成不同的体压 分布。图3-64（a ）所示的体压分布较为合理，压力集中于 坐骨支承点部分，大腿只受轻微的压力。图3-64（b）尽管坐 面外形看起来 舒服，但坐上去后，体压分布显得承受面大， 而且大腿的软组织部分要承受较大的压力，反而坐感不舒服 。（图1-2）2、卧具的基本尺度与要求 床是供人睡眠休息的主要卧具，也是与人体接触时间最长的家具。床 的基本要求是使人躺在床上能舒适地尽快入睡，并且要睡好，以达到 消除一天的疲劳、恢复体力和补充工作精力的目的。因此床的设计必 须考虑到床与人体生理机能的关系。 （1）卧姿时的人体结构特征：从人体骨骼肌肉结构来看，人在仰卧时 ，不同于人体直立时的骨骼肌肉结构。 （2 ）卧姿人体尺度：人在睡眠时，并不是一直处于一种静止状态，而是 经常辗转反侧，人的睡眠质量除了与床垫的软硬有关外，还与床的大 小尺寸有关。 床长：床的长度指两床关板内侧或床架内的距离。为了能适应大部分 人的身长需要，床的长度应以较高的人体作为标准进行设计，床的长 度可按下列公式计算：(图3-66)L=H（平均身高）1.05+A(头前余量)+B(脚后余量)（二）凭倚性家具： 凭倚性家具是人们工作和生活所必需的辅助性家具。如就餐用的餐桌、看书 写字用的写字桌、学生上课用的课桌、制图桌等；另有为站立活动而设置的 售货柜台、账台、谟台和各种操作台等。这类家具的基本功能是适应在坐、 立状态下，进行各种活动时提供相应的辅助条件，并兼作放置或贮存物品之 用，因此这类家具与人体动作产生直接的尺度关系。 （图1-4）1、坐式用桌的基本要求的尺度 高度：桌子的高度与人体动作时肌体的形状及疲劳有密切的关系 桌面尺寸：桌面的宽度和深度应以人坐姿时手可达的水平工作范围，以 及桌面可能置放物品的类型依据。 国家标准GB3226-82规定： 双柜写字台宽为：1200-1400mm；深为：600-750mm;单柜写字台宽为：900-1200mm；深为：510-600mm;宽度级差为100mm;深度级差为50mm;一般批量生产的单件产品均按 标准选定尺寸，但对组合柜中的写字台和特殊用途的台面尺寸，不受此 限制。 餐桌与会议桌的桌面尺寸以人均占周边长为准进行设计 ，一般人均占桌 周边长为550-580mm，较舒适的长度为600-750mm。 2、立式用桌（台）的基本要求与尺度 立式用桌主要指售货柜台、营业柜台、讲台、服务台及各种工作台等 。站立时使用的台桌高度是根据人体站立姿势的屈臂自然垂下的肘高 来确定的。按我国人体的平均身高，站立用台桌高度以910-965mm为 宜。若需要用力工作的操作台，其桌面可以稍降低20-50mm，甚至更 低一些（图3-70）。 立式用桌的桌面尺寸主要由所城的表面尺寸和表 面放置物品状况及室内空间和布置形式而定，没有统一的规定，视不 同的使用功能作专门设计。