室内人体工程学1第1章概论n1.1人体工程学简介n1.1.1人体工程学是一门研究人与机械及环境的关系的学说人类在生活中总是使用着某些物质设施，这些物质设施可以为人们的生活和工作服务，它们有些是生活和工作的工具，有的构成人类生活的空间环境，人们的生活质量和工作效能在很大程度上取决于这些设施是否适合人类的行为习惯和身体各方面的各种特征。这些就是人体工程学要研究的问题。人体工程学的宗旨是以达到舒适、安全和高效为目的。2n1.1.2人体工程学的发展历史n西方绘画和雕塑艺术中关于人体透视及骨骼肌肉的研究从人的角度开创了人机研究的先河。n经验人体工程学时期。主要是研究生产劳动规律，使其最佳化。n科学人体工程学时期。人体工程学是从战争中诞生的，人体工程学正式建立的时间是在第二次世界大战期间。n现代人体工程学时期。3n1.1.3人体工程学的定义n人体工程学的称谓有多种：西欧称为“人类工程学或工效学”；美国称为“人类因素学或人类因素工程学”；日本称为“人间工学”；俄罗斯称为“工程心理学”。我国将人体工程学作为一门独立的学科研究，是20世纪70年代末开始的，也称为“人机工程学”、“人类工程学”、“人因工程学”、“工效学”等。n人体工程学的定义：是研究“人机环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决该系统中的人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。4n1.1.4人体工程学研究的主要内容n主要内容：1.工作系统中的人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，包括：显示器、操纵器、机具。3.环境控制如何适应于人的使用，包括普通环境与特殊环境。n进行人体工程学研究时要遵循的原则：1.物理的原则2.生理、心理兼顾原则3.环境的因素5n1.1.5人体工程学的研究方法n人体测量的目的：在进行人体工程学研究时，为了便于科学的定性定量分析，首先应通过测量获得有关人体的心理特征和生理特征的数据，为研究和设计者提供依据。n人体测量的内容1.形态测量:长度尺寸、形体（胖瘦）、体积、体表面积等。2.运动测量:测定关节的活动范围和肢体的活动空间。3.生理测量:疲劳测定、触觉测定、出力范围大小测定等。6n1.2人体工程学与室内设计n第一、为确定空间范围提供依据n第二、为设计家具提供依据n第三、为确定人的感觉器官对环境的适应能力提供依据7第2章人体测量学与人体尺寸n2.1人体测量学n人体测量学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。1、达芬奇按照维特鲁威的人体描述，创作了著名的人体比例图。2、比利时科学家Quitlet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。3、1962年中国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。8n2.2人体尺寸n2.2.1构造尺寸：是指静态的人体尺寸，是人体处于固定的标准状态下测量的。为人体各种装具设备提供数据。n2.2.2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达到的空间范围。n2.2.3人体尺寸的比例关系n2.3人体尺寸的差异n2.3.1种族差异n2.3.2世代差异n2.3.3年龄的差异n2.3.4性别差异n2.3.5残疾人n2.3.6其他9n2.4百分位的概念n2.4.1百分位的概念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。n2.4.2平均人的谬误n2.5人体尺寸运用中的问题n2.5.1数据的选择n2.5.2百分位的运用1、由人体总高度、宽度决定的物体，其尺寸应以95百分位的数值为依据。10n2、由人体某一部分决定的物体，其尺寸应以第5百分位为依据。n3、特殊情况下（有损健康和造成危险时），尺寸界限应扩大至第1百分位和第99百分位。n4、目的不在于确定界限，而在于决定最佳范围时，应以第50百分位为依据，这适用于门铃、插座和电灯开关。n2.5.3可调节性n2.5.4分别考虑各项人体尺寸n2.5.5尺寸的定义n2.5.6尺寸的衡量标准n2.5.7使用数据的一般规则11n2.6常用人体尺寸1、身高2、眼睛高度3、肘部高度4、挺直坐高5、正常坐高6、眼睛高度（坐姿）7、肩高（坐姿）8、肩宽9、两肘之间宽度10、臀部宽度11、肘部平放高度12、大腿厚度13、膝盖高度14、膝腘高度15、臀部-膝腿部长度16、臀部-膝盖长度17、臀部-足尖长度18、垂直手握高度19、侧向手握距离20、手臂向前平伸分别掌握以上尺寸的应用、百分位的选择以及应注意的问题。12第3章作业环境中的人体因素n3.1人体活动与动作空间n3.1.1肢体活动范围与作业域n1.肢体活动角度n2.肢体的活动范围n3.手脚的作业域：（1）水平作业域（2）垂直作业域：摸高及拉手作业域受下列情况影响：（1）在活动空间内是否有工作工具。（2）需保持一定的活动行程。（3）手的操纵方式是持续荷载还是移动荷载。（4）并非任何地方都是能触及目标的最佳位置。13n3.1.2人体活动与活动空间n1.人体的活动空间n2.基本姿态n3.姿态变换n4.人体移动n5.人与物的活动关系：（1）用具。（2）家具。（3）建筑构件。n3.1.3影响活动空间的因素n1.动作的方式n2.在各种姿态下工作的时间n3.工作的过程和用具n4.服装n5.民族习惯14n3.1.4人体活动空间与室内空间的关系n1.室内设计一般由于建筑的空间高度是固定的，所以在考虑人体活动空间时更多的考虑平面尺寸。n2.设计机械只考虑人体的尺寸和活动空间就可以了。n3.室内空间是由人的生理空间（包括：人体空间、家具空间、人和物之活动空间）和心理空间共同构成。n3.2肢体的运动与肌肉施力n肌肉的机能是收缩和产生肌力，肌力可以作用于骨，通过人体结构再作用于其他物体上，称为肌肉施力。肌肉施力有两种方式:动态肌肉施力、静态肌肉施力。n3.2.1肌肉n3.2.2静态肌肉施力15n3.2.3静态施力举例n（一）静态肌肉施力的划分标准n1、持续10s以上，肌肉施大力n2、持续1min以上，肌肉中等施力n3、持续4min以上，肌肉施小力n（二）静态施力举例n1、工作时，向前弯腰或者向两侧弯腰n2、用手臂夹持物体n3、工作时，手臂水平抬起n4、一只脚支撑体重，另一只脚控制机器n5、长时间站立在一个位置上n静态负荷太大，会引起各种病症。16n3.2.4避免静态肌肉施力n避免静态肌肉施力的几个设计要点：n1、避免弯腰或其他不自然的身体姿势；n2、避免长时间的抬手作业；n3、坐着工作比站着工作省力；n4、双手同时操作时，手的运动方向应相反或者对称运动，单手作业本身就造成背部肌肉静态施力。另外，双手作对称运动有利于神经控制；n5、作业位置高度应按工作者的眼睛和观察时所需的距离设计；n6、常用工具，应按其使用的频率或操作频率安放在人的附近；n7、当手不得不在较高位置作业时，应使用支承物来托住关节、前臂或者手；n8、支持肢体。17n3.3人体作业效率n3.3.1肌肉的施力n3.3.2肢体出力n肢体的运动出力主要是手足的出力，还有全身的协调用力，人的出力特征主要有三点：方向、时间和大小限度。n手的运动出力，在左右移动时推力大于拉力；在前后运动时拉力大于推力。n3.3.3避免不必要的加速和减速n3.3.4使用惯用手n3.3.5利用重力作用18n3.4提起重物n提起重物必须保持直腰姿势，人们经过长期的劳动实践和科学研究总结了一套正确的提重方法：n1、抓稳重物，提起时保持：直腰、身尽量伸直、尽量弯膝；n2、设计时应使重物的抓握部位高于地面40-50cm，应有把手；n3、身体尽量靠近重物。n3.5重心问题n在设计中许多尺寸的考虑还有个重心问题，例如栏杆的设计，简单的说栏杆的高度应高于人的重心，重心是考虑全部重量集中作用的点。n一般来说，每个人的重心位置不同，主要受身高、体重和体格的不同的影响。此外，重心还随人体的位置和姿态的变化而不同。19第4章家具设计中的人体因素n4.1工作面高度的设计n工作面的高度是决定人工作时的身体姿势的重要因素n4.1.1肘部高度n1、工作面高度应由人体肘部高度来确定，而不是由地面以上高度来确定。n2、工作面的最佳高度略低于人的肘部。n4.1.2能量消耗n4.1.3作业技能n4.1.4头的姿势20n工作面的高度设计按基本作业姿势可分为三类n4.1.5站立作业n站立作业的最佳工作面高度为肘高以下510cm.作业性质会影响作业面高度的设计：n1、对于精密作业，作业面应上升到肘高以上510cm，以适应眼睛的观察距离。n2、对于工作台，如果台面还要放置工具、材料等，台面高度应降到肘高以下1015cm。n3、若作业体力强度高，需借助身体的重量，作业面应降到肘高以下1540cm.n作业面应按身材较高的人设计。n4.1.6坐姿作业n对于坐姿作业，作业面的高度仍在肘高以下510cm比较合适。同样，在精密作业时，作业面的高度必须增加，这是由于精密作业要求手眼之间的精密配合。在精密作业中，视觉距离决定人的作业姿势。21n最低的工作台高度可由以下公式求得：Lh=K+R+Tn4.1.7坐立交替式作业n坐立交替式工作符合生理学和矫形学，可解除部分肌肉的负荷。另外，坐立交替式设计还很适合需频繁坐立的工作。n4.1.8斜作业面n倾斜桌面有利于保持躯体自然姿势，避免过度弯曲。倾斜桌面还有利于视觉活动。n4.2座位的设计n座椅对减轻腿部肌肉的负担、防止不自然的躯体姿势、降低人的耗能量、减轻血液系统的负担有很大的帮助。n4.2.1座位设计的一般原理n1、座位高度：在实践中非常普遍地采用43cm的座位高度。当然，能调节的座位高度（3848cm）可以适合各种高度人的要求。n2、座位的深度和宽度：22n座椅通常的深度为37.540cm为宜，不应超过43cm。最小的椅子宽度是40cm，对于有靠手的座椅，两靠手之间的距离最小是47.5cm，不会妨碍手臂的运动。靠手高度在椅面以上20cm为宜。n3、重量分布：人体的重量主要由坐骨节支撑。n4、身躯的稳定性：n5、侧面的轮廓：座椅的侧面轮廓若能降低椎间盘内的压力和肌肉负荷，并使之降到尽可能小的程度，就能产生舒服的感觉。n6、按不同用途设计的座椅：nA.工作椅。设计工作椅应注意：a.高度可调，调节范围为3853cm.b.防止座椅滑动和翻到，椅脚应设计5个，平分在直径4045cm的圆周上。c.给人留有足够的活动空间，需要经常站起的座椅应采用小脚轮。d.应保证腿的活动空间，以减轻腿的疲劳。e.座面为4045cm宽，3842cm长，座面中部稍微下凹，前缘呈弧曲面，座面后倾46。f.座面材料应透气而且不打滑（例如毛料），以增加座面的舒服感。23nB.多用途椅子。nC.休息和阅读用的椅子。设计应注意：为了防止臀部前滑，座面应后倾一个角度，一般为1424；靠背倾斜角度相对于座面为105110；相对于水平面为110130。靠背应有垫腰的凸缘，凸缘的顶点应在第三腰椎与第四腰椎之间的部位，即高于座面后缘1018cm。n4.2.2坐的解剖学和生理学n1、腰椎曲线n2、椎间盘内压力n3、腰背疼痛n4.2.3如何改善工作姿势n1、将桌面倾斜n2、用较高的椅子n3、较高的桌子n4、向前倾斜的座位24n4.3床的设计n4.3.1睡眠的生理n睡眠的生理机制十分复杂，我们可以简单的把睡眠认为是人的中枢神经系统兴奋与抑制的调节产生的现象。n睡眠质量的客观指标主要有：一是对睡眠深度的生理量的测量；二是对睡眠的研究发现，人在睡眠时身体也在不断的运动，而睡眠的深度与活动的频率有直接的关系，频率越高，睡眠深度越浅。n4.3.2床的尺寸n4.3.3床面材料n床面材料应在提供足够柔软性的同时，保持整体的刚性，需要多层的复杂结构。25第5章人的知觉、感觉与室内环境n知觉和感觉是指人对外界环境的一切刺激信息的接收和反应能力，它是人的生理活动的一个重要的方面。了解知觉和感觉，不但有助于了解人类心理，而且对在环境中的人的知觉和感觉器官的适应能力的确定提供科学依据。n5.1人的知觉、感觉与环境之关系n影响人类的环境因素有四种：n1、物理环境：声、光、热的因素；n2、化学环境：各种化学物质对人的影响；n3、生物环境：各种动植物与微生物对人的影响；n4、其他环境。26n5.2视觉与视觉环境设计n5.2.1视觉n5.2.2视觉要素n1、视野：是指眼睛固定于一点时所能看到的范围。n（1）主视野、余视野：主视野位于视野中心，分辨率较高；余视野位于视野的边缘，分辨率较低。n（2）不同色彩的视野：视野大小依次是：白、青、黄、红、绿n2、光感n（1）绝对亮度n（2）相对亮度n（3）光亮范围n（4）辨别值n3、视力：是眼睛测小物体形态、色彩和分辨细节的能力，它随着被观察物体的大小、光谱、相对亮度和观察时间的不同而变化。27n4、色彩：n（1）色彩的知觉范围：380780毫微米。n（2）色彩与亮度n5、眼的调节：主要有三方面n（1）眼球的运动：水平比垂直快，所以显示应以水平方向为好。n（2）远近的调节：眼睛的调节能力随年龄的增加而降低。n（3）双眼的聚焦：靠晶状体的曲率变化，观察近距离物体时，睫状肌负荷较大，容易引起眼睛的疲劳。n6、眩光与残像:眩光是不良的光学现象；残像会干扰后继影像的生成，都应尽量避免。n7、适应：n（1）明适应n（2）暗适应n8、闪烁（频闪效应）：n9、视错觉：28n5.2.3视觉陈示设计n陈示是指各种视觉信息用过一定的形式陈列显示出来。视觉陈示就是以视觉为感觉方式的形式传递各种信息。n1、视觉陈示的原理n（1）视距n（2）视角n（3）照明n（4）环境状况n（5）整体效果n2、良好视觉陈示检查表n3、视觉陈示的方式及设计要点n视觉陈示的方式多种多样，主要可分为两种：nA.动态的视觉陈示:仪表和显像管等nB.静态的视觉陈示：主要是各种标识，如标志、图片、图形等。n（1）视听空间中的电视、幻灯陈示：na.周围照明nb.屏面的大小和位置n（2）灯光陈示29n（3）灯光陈示的色彩n（4）整体效果n5.2.4光环境设计n1、照明设计的基本概念n（1）光源发光强度（光源的亮度）：n（2）亮度：是指人们感受到的物体表面发出的亮度，是人眼的主观感受。n（3）照度：对于被照射的物体而言。人们常用落在其单位面积上的光通量的多少数值来衡量其照亮的程度，称为照度。n2、照明设计的一般要求n（1）照明质量的要求：n（2）适当的亮度：n3、照明均匀度n4、眩光和阴影n5、暗适应问题n（1）照度平衡n（2）黑暗环境的照明30n6、光的方向n7、显色性n5.2.5色彩环境n1、色彩的诱目性：眼睛没有看任何物体，而被色彩自身的性质引起注意的特征称作诱目性。n色彩的诱目性由强到弱依次如下：红蓝黄绿白n（1）色彩的认识性n（2）色彩的可读性n2、色彩的联想与象征n3、色彩的物理感觉：温度感、距离感、体量感、重量感。n5.3听觉与声环境n5.3.1听觉n听觉主要包括音调（频率）、响度、声强。n1、耳n2、听力31n3、听觉的基本机能nA.传递声音信息nB.引起警觉，即警报作用n5.3.2声环境与噪声n室内听觉环境问题包括两大类：一类是音响、音质的设计问题；另一类是噪声控制问题。我们主要研究噪声控制。n噪声的定义：凡是干扰人的活动（包括心理活动）的声音，都是噪声，是引起人烦恼的声音。n5.3.3噪声的心理和生理作用n1、噪声的生理作用n噪声可以引起人一系列的生理反应：n（1）警觉干扰n（2）睡眠干扰n（3）心理应激n当人受到噪声影响时，会有如下生理反应：32n（1）血压升高n（2）心率加快n（3）皮下血管收缩n（4）代谢加快n（5）消化减慢n（6）肌肉紧张n噪声对人的情绪影响很大，噪声和噪声环境使人感到讨厌，这种讨厌情绪决定于主观和客观的各种因素，归纳如下：n（1）噪声强度越高，高频成分越多，引起的讨厌情绪越强；n（2）不熟悉和间断的噪声更令人讨厌；n（3）个体对某噪声的经验也是一个重要因素，经常干扰睡眠和工作的噪声特别讨厌；n（4）个体对噪声的态度或者看法也特别重要；n（5）噪声干扰作用的大小还决定于受影响的人在做什么和当时的时间。n设计中应仔细研究，避免噪声对人的心理伤害，确保作业者的身心健康。33n2、听力与噪声n3、对语言交流干扰n4、噪声与作业效能n噪声的有害作用更多的是损害人的作业效能，例如：n（1）噪声对于一些要求高技能和处理许多信息等复杂的脑力劳动都起着干扰作用；n（2）噪声妨碍人学习的精细灵活的活动；n（3）间断性或无法预料的强噪声（90dB以上），可使脑力活动迟钝。n5、噪声防护n实行噪声防护，可以从以下几个方面入手：n（1）噪声防护设计n（2）减少噪声源n（3）阻止噪声传播n（4）个人防护措施n6、音乐与工作345.4触觉与触觉环境触觉：皮肤的感觉即为触觉。皮肤能反应机械刺激、化学刺激、电击、温度和压力等。进而对外界环境做出相应的生理与行为调整。5.4.1触觉5.4.2温热环境1、体温2、对寒暑的身体调整与适应3、最佳温度条件4、供暖与送冷5.4.3压力5.4.3质地环境1、应当选择体感好的材料2、地板发滑会使人极度疲劳3、擦伤4、冬天经常出现的静电恶作剧35n第6章心理、行为与空间环境n6.1人的心理与空间环境之关系n6.1.1心理空间n6.1.2个人空间n个人空间所具有的作用表现为：舒服、保护、交流、紧张。n6.1.3人际距离n可分为：亲近距离、个体距离、社交距离、公众距离。n1、视觉的尺度n2、听觉尺度n3、嗅觉尺度n6.1.4领域性n与人类有关的“领域性”定义为：使人对实际环境中的某一部分产生具有领土感觉的作用。n6.1.5幽闭恐惧n6.1.6恐高症36n6.2人的行为与空间环境n6.2.1行为与空间的对应n空间环境设计成败的因素有：n1、机能配置计划n2、规模计划n3、流线计划n6.2.2人的状态与行为n人的行为是通过状态的推移而表现的。在生活中存在着正常、异常和非常三种状态。n6.3行为特性n6.3.1行为的把握n怎样把握人在空间里的行为，首先是将行为分类，以行为与空间的对应关系作为研究的主要内容，主要有几个方面：n1、人在空间中的秩序n2、人在空间中的流动37n3、人在空间中的分布n6.3.2人在空间的流动n人的流动类型根据在空间里流动的特征可以分为：n1、目的性较强的流动人群n2、无目的性的随意流动的人群n3、移动过程即为目的的人群n4、停滞休息状态的人群n对于人们流动的特性可以通过观察对其进行定性定量，以作为交通空间与流动线路的设计依据。n步数=步速/步距*时间n流动性与空间的关系有几个指标：流动密度、流动系数和断面交通量。n流动密度：指单位面积中人数与流动性的关系。n流动系数：是表现人流性能的有效指标，表示在空间的单位宽度、单位时间内能通过的人数。n交通断面量：在单位时间内通过某一地点的行人数量。38n6.3.3人在空间中的分布特性n6.4人的行为习性n所谓习性就是表现出的某种惯性，习惯成自然，变成大多数人都存在的某些共性。n6.4.1左侧通行与左转弯n6.4.2捷径效应n是指人在穿过某一空间时总是尽量采取最简捷的路线，即使有其他的因素影响也是如此。n6.4.3识途性n6.4.4空间环境与人际交流n6.4.5非常状态的行为特性n6.5室内环境与行为计划n6.5.1卫生空间39n6.5.2教室空间n6.5.3餐饮空间n6.5.4医疗康复空间n第7章室内环境与环境评价n7.1室内环境n7.1.1出入口n7.1.2地面n7.1.3墙面n材料、色彩的选用n7.1.4顶棚n7.1.5门n7.1.6窗n7.1.7楼梯40n7.2办公室的工效学n工效学在办公室中应用的最终目的，是在能得到的手段和给定的条件所赋予的“限制”下，使工作效能和工作的满意程度达到最大。n1、办公室的大小和社会习性n2、办公室的大小和表现出来的偏爱n3、自然美化的办公室n4、有窗或无窗n5、办公室中值得注意的有关效能的因素n（1）较好的组织n（2）尽量减少多余的移动n（3）环境与设施的有效性n（4）信息的快速处理n（5）在一项工作、商讨或电话交谈中可传达的信息n（6）能看到或直接接触到会谈的资料n（7）在会谈中不太拘于形式，并且在讨论中对参加者有较多的刺激，可以得到更好的有用的工作面。n（8）对于破坏和重建工作面所花的时间较少41n（9）可以得到比较有用的工作面n（10）不浪费时间而可获得整洁的环境n（11）不易忘记重要的活动n（12）工作中体力上的疲劳较少n6、视觉显示装置（VDU）使用的工效学问题n（1）VDU的映像应该清晰而稳定n（2）VDU的工作位置应仔细设计以便适当地考虑使用者的人体特征、设备和作业要求。n（3）键盘与屏幕应分开，采用可调节的设备。n（4）对于原始文件应提供文件架，这样可改进键盘、屏幕和原始文件的位置和视距等的关系。n（5）视觉环境应仔细设计，提供足够的但不是过量的照明，避免过分的亮度对比，并且保证一个舒适的无眩光的工作环境。n7.3厨房中的工效学n厨房是家庭中的工作环境，合理与效率为首位。42n7.4室内环境评价n7.4.1生活环境的主观要求n7.4.2建筑环境评价n7.4.3POE（居住后评价）概述n7.4.4POE的相关要素n（1）环境特性n（2）装置特性n（3）作业特性n（4）作业者特性n7.4.5POE的测定n（1）物理测定n（2）心理测定n7.4.6室内环境舒适性n1、声环境的舒适性n2、光环境的舒适性43n3、热环境的舒适性n4、空气环境的舒适性n5、空间环境的舒适性n6、影响舒适的其他环境要素n7.4.7室内环境评价的程序nPOE的实施程序：n1、明确调查目的n2、向调查对象管理负责部门说明用意，请求协助：n（1）调查对象办公室的选定n（2）相关资料的收集与整理n3、现场的预演性调查n4、测定及问卷实施计划的确立n5、测定及问卷实施的准备n6、测定及问卷n7、调查结果的资料（数据）整理与分析n8、资料汇总形成结果报告书（完）44