第三章 桌椅設(shè)計(jì)

1、第三章 工作臺(tái)椅與工具設(shè)計(jì),第三章 桌椅設(shè)計(jì),桌椅設(shè)計(jì)概述 坐姿生理解剖基礎(chǔ) 座椅的功能尺寸 坐墊與靠墊 辦公桌的功能尺寸,第一節(jié) 桌椅設(shè)計(jì)概述,一、坐姿工作與座椅 從生理學(xué)、解剖學(xué)等方面分析，坐姿有以下特點(diǎn)： 坐姿解除上身重量對(duì)兩腿、足踝、膝、髖等關(guān)節(jié)的壓力，減輕了全身及腿部肌肉的負(fù)荷，可降低體能量消耗。 腿部血管內(nèi)靜壓降低，血液易于向心臟回流循環(huán)，能緩解疲勞。 有利于身體和情緒的安定，對(duì)腦力勞動(dòng)、對(duì)非腦力型的精細(xì)操作、視覺作業(yè)更適宜。 使腿腳能參與操作，還能利用靠背發(fā)揮腿腳的蹬力。 不利方面：操作范圍、動(dòng)作幅度小，雙臂操作力小于立姿，增加了人體對(duì)于環(huán)境振動(dòng)的敏感性等。,iii,二、桌椅的歷

2、史與現(xiàn)狀 20世紀(jì)20年代，德國(guó)包豪斯學(xué)校的教師布勞耶突破木制家具的傳統(tǒng)，設(shè)計(jì)出第一把鋼管椅，首開家具新材料使用的先河。 瑞典整形外科醫(yī)生阿克布羅姆的站與坐的姿勢(shì)一書1948年問世，奠定了用人體解剖學(xué)理論指導(dǎo)座椅功能設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。他還于1954年發(fā)表了座椅靠背曲線設(shè)計(jì)，見圖。,第一節(jié) 桌椅設(shè)計(jì)概述,iii,1968年iea召開了以座椅為主題的第一次國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)，掀起了座椅研究的新高潮。 日本1974年把原高度740mm的辦公桌改為高700mm(男用或男女臺(tái)用)，與高670mm(女用)的兩種新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格。 近年我國(guó)市場(chǎng)上的新型辦公桌已經(jīng)降到較為合適的高度。我國(guó)已發(fā)布了一批有關(guān)家具的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 。,第

3、一節(jié) 桌椅設(shè)計(jì)概述,iii,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),一、坐姿脊柱形態(tài)及其生理效應(yīng) 1、脊柱、椎間盤與骨盆結(jié)構(gòu) 在坐姿狀態(tài)下，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳。 脊柱位于人體背部中線處，由33塊短圓柱狀椎骨組成，包括頸椎、胸椎、腰椎、骶骨和尾骨，相互間由肌腱和軟骨連接 。 正常坐姿下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨時(shí)則后凹。,iii,2、坐姿脊柱形態(tài)的變化及其生理效應(yīng) 從脊柱側(cè)面可看到有四個(gè)生理彎曲，即頸曲、胸曲、腰曲及骶曲。其中與坐姿舒適性直接相關(guān)的是腰曲。,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),圖 不同姿勢(shì)下的腰曲弧線,iii,正常的腰弧曲線是微微前突。為使坐姿下的腰弧曲線變形最小，座椅應(yīng)在腰椎部

4、提供所謂兩點(diǎn)支撐： 肩靠：第5、6胸椎之間； 腰靠：第4、5腰椎之間。 若無腰靠或腰靠不明顯將會(huì)使正常腰椎成腰椎后突，若腰靠過分突出將會(huì)使腰椎呈前突形狀。,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),圖 腰椎后突 腰椎前突,iii,二、坐姿下的體壓 1、椅面上臀部與大腿的體壓 骨盆下兩個(gè)坐骨粗大堅(jiān)壯，局部皮膚厚實(shí)，由此處承受坐姿的大部分體壓比均勻分布更加合理。但若壓力過于集中，會(huì)阻礙微血管血液循環(huán)，局部神經(jīng)末梢受壓過重。 影響椅面上體壓的主要因素：椅面軟硬、椅面高度、椅面傾角及坐姿等。,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,椅面軟硬與椅面體壓 軟硬適中 座高與椅面體壓,圖 三種座高下椅面體壓等壓線圖(102pa),

5、第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,座面傾角及坐姿對(duì)椅面體壓的影響,圖 前傾工作時(shí)座面傾角與椅面體壓的關(guān)系,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,2、腘窩的壓力 腘窩是對(duì)壓力敏感的部位，應(yīng)避免受壓。 小腿在地面獲得支承，可降低大腿的體壓、背肌緊張，而且是輕松實(shí)現(xiàn)上身平衡穩(wěn)定的條件。,圖 造成腘窩受壓的兩種原因 a)座面過高 b)座面過深,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,三、坐姿下的股骨、肩部、小腿與背肌 1、股骨與座面形狀 坐骨結(jié)節(jié)在坐姿時(shí)承受上身的大部分重量。,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,a圖中座面成近似水平，可使兩坐骨結(jié)節(jié)外側(cè)的股骨處于正常的位置而不受過分的壓迫，因而人體感到舒適。 b圖

6、中，座面呈斗形，股骨向上轉(zhuǎn)動(dòng)，這種狀態(tài)除了使股骨處于受壓迫位置而承受載荷外，還造成髖骨肌肉承受反常壓迫。,圖 椅面形狀和扶手高度的解剖學(xué)分析,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,2、肩部與扶手高度 扶手高度若明顯高于gb/t 100001988坐姿人體尺寸中的“坐姿肘高”，則會(huì)產(chǎn)生“端肩”姿勢(shì)，從而使肩部肌肉緊張，時(shí)間稍長(zhǎng)，便會(huì)感到酸痛。 扶手的適宜高度是略低于“坐姿肘高”。,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,3、小腿的支撐與背肌 正直端坐情況下，上身重心在兩坐骨骨尖的連線偏前25mm左右的位置上。 小腿支撐 背肌 在需要前傾工作時(shí)，緩解背肌緊張的方法是讓小腿獲得支承；在其他情況下，讓上身后仰倚

7、靠在靠背上即可放松背肌。,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,四、平衡調(diào)節(jié)理論 適時(shí)活動(dòng)身體，使各部分體壓狀況得到調(diào)節(jié)，骨骼肌肉狀態(tài)有所轉(zhuǎn)換變更，才符合人的生理要求，這就是“人體平衡調(diào)節(jié)理論”。,圖 翹二郎腿與正常坐姿下的椅面壓,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,五、工作座椅的一般人類工效學(xué)要求 結(jié)構(gòu)形式適合操作要求，使操作者身體舒適、穩(wěn)定，能準(zhǔn)確進(jìn)行操作。 座高和腰靠高方便于調(diào)節(jié)，并能進(jìn)行可靠的緊固。 調(diào)節(jié)范圍從女子5百分位數(shù)到男子95百分位數(shù)。 座高360480mm， 工作座椅座高 無級(jí)或20mm一擋 的有級(jí)調(diào)節(jié)， 腰靠高165210mm，無級(jí)調(diào)節(jié)。 外露部分沒有易傷人的尖角、銳邊、突頭。

8、結(jié)構(gòu)材料無毒、阻燃、耐用，座墊、腰靠、扶手的覆蓋層材料柔軟、防滑、透氣、吸汗、不導(dǎo)電。,第二節(jié) 坐姿生理解剖基礎(chǔ),iii,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,提問：座椅設(shè)計(jì)中主要考慮哪些人體尺寸數(shù)據(jù)？,iii,坐姿人體測(cè)量尺寸是座椅靜態(tài)尺寸設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。,圖 對(duì)座椅設(shè)計(jì)有用的人體尺寸,iii,座椅功能尺寸和形態(tài)應(yīng)隨就坐的目的要求而異，可分為： 工作座椅，簡(jiǎn)稱工作椅，（本節(jié)重點(diǎn)） 休息用椅，簡(jiǎn)稱休息椅， 辦公室用椅、會(huì)議室用椅。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,一、座面（前緣的）高度 a. 工作椅 工作椅座高的設(shè)計(jì)要點(diǎn)是： 大腿基本水平，小腿垂直地獲得地面支撐， 腘窩不受壓， 臀部邊緣及腘窩后部的大腿在椅

9、面獲得“彈性支承”。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,符合上述要求的工作椅座高為： 比坐姿人體尺寸的“3.8小腿加足高”低1015mm。 加穿鞋修正量(男25mm，女20mm)，穿褲修正量(-6mm)， 工作椅座高為i型產(chǎn)品，即為可調(diào)產(chǎn)品，同時(shí)，由于是通用產(chǎn)品，需p95男、p5女兩個(gè)尺寸。 按比“小腿加足高”低10mm計(jì)算工作椅合適座高： 由表可查得，p95男=448mm， p5女=342mm，從而得到 95百分位數(shù)身高的男子： 448+(25-6)-10mm=457mm， 5百分位數(shù)身高的女子: 342+(20-6)-10mm=346mm。 把兩個(gè)數(shù)據(jù)四舍五入為完整的數(shù)值，得到： 中國(guó)男女通

10、用工作椅座高的調(diào)節(jié)范圍：350460mm。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,關(guān)于工作椅座高的幾點(diǎn)討論： 身材高矮的影響甚大，通用工作椅高度應(yīng)該可調(diào)節(jié)， 個(gè)人專用工作椅宜按個(gè)人情況確定座高， 綜合生理解剖的分析來看，工作椅座高寧低勿高。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,b其他椅子 大部分非工作椅為了坐姿的舒適，座高宜于比工作椅低一些，從會(huì)議室用椅、影劇院座椅、候車室座椅、公園休閑椅、沙發(fā)、安樂椅、到躺椅，座高可以依次降低。 特殊用途座椅應(yīng)根據(jù)使用特性確定座高。如車輛駕駛室座椅的座高，以下面的計(jì)算式為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)： 座高=(“小腿加足高”+穿鞋修正量)sin 踩油門、剎車時(shí)小腿與地平線間的夾角,第

11、三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,二、座面傾角 a工作座椅 前緣翹起的椅子座面傾角為正值，反之為負(fù)。 常見工作椅的多為正值，但用于讀、寫、打字、精細(xì)操作等身軀前傾工作的工作椅，若取正值，將使腘窩附近體壓加大，使前傾工作者的腹部受到擠壓，實(shí)際上并不合適。負(fù)值，使椅面上的體壓相對(duì)集中在坐骨骨尖位置，椅面體壓分布合理。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,工作椅的合理座面傾角可簡(jiǎn)要?dú)w結(jié)為3條： 一般辦公椅可取= 05，推薦= 34。 前傾工作用座椅的宜略取負(fù)值，前傾程度大者，應(yīng)加大負(fù)值。為避免在上面坐不住、往下滑，可加一個(gè)軟的“膝靠”，對(duì)膝部提供支承，如 “平衡椅”和“云椅”。,圖 a)平衡椅 b)云椅 圖

12、 附設(shè)軟墊膝靠的椅子,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,圖 座面傾角和靠背傾角可自動(dòng)調(diào)節(jié)的工作椅,新式辦公椅可順應(yīng)工作姿勢(shì)在一定范圍內(nèi)自動(dòng)地調(diào)節(jié)和靠背傾角，使不同狀態(tài)下部能較為舒適 。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,b休息椅 休息椅多為椅面前緣翹起、為正值的，軀干穩(wěn)定舒適。越是以休息放松為主的座椅，越應(yīng)取較大數(shù)值。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,表 幾種非工作椅的座面傾角參考值,iii,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,三、靠背的形式及傾角 1、不同座椅的靠背功能（重點(diǎn)）,iii,圖 不同座椅部分功能尺寸的變化與對(duì)比,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,2、四種座椅靠背形式,圖 辦公用座椅原型,iii,第三節(jié) 座

13、椅的功能尺寸,表 四種座椅靠背形式及其適用條件(小原二郎等),iii,四、其他功能尺寸 a座深 工作椅座深的設(shè)計(jì)要點(diǎn)： 座面面積不能太小，臀部邊緣及大腿在椅面獲得“彈性支承”，能使上身穩(wěn)定，減少背肌負(fù)擔(dān)。 在腘窩不受壓的條件下，腰背部能獲得腰靠的支托。 符合上述要求的工作椅座深為：略小于坐姿人體尺寸“3.9坐深”。 中國(guó)成年人“坐深” p50女=401mm，p95男=494mm。 工作椅座深一般應(yīng)“寧淺勿深”， gbt 147741993給出的座深數(shù)值范圍為360390mm，推薦值380mm。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,辦公椅座深同于或稍大于工作椅座深。休息椅座深可以再大一些，因?yàn)榫妥?/p>

14、小腿前伸，腘窩不易受壓，增大座面面積能降低座面體壓。但座深過大會(huì)使腰椎在座面和靠背交接處造成生理不適，也讓老年人起站起困難 。,圖 座深過深，起立困難,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,b座寬 單人椅座寬宜略大于“4.6坐姿臀寬”(男女公用者，取女性的該項(xiàng)人體尺寸為設(shè)計(jì)的依據(jù))。 中國(guó)人“坐姿臀寬” p95女=382mm。 國(guó)標(biāo)給出座寬范圍370420mm，推薦值400mm。 排椅的單人座寬應(yīng)大于“4.7坐姿兩肘間寬”，并考慮穿衣引起的尺寸修正量。 中國(guó)人“坐姿兩肘間寬” p95男=489mm，考慮穿衣修正量，排椅的單人座寬宜不小于500mm。,圖 座寬過小與過大,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii

15、,c扶手 扶手功能主要有： 用手臂支撐起座、調(diào)節(jié)體位，尤其對(duì)躺椅、安樂椅， 支承手臂重量，減輕肩部負(fù)擔(dān)， 對(duì)座位相鄰者形成身體和心理上的隔離。,圖 扶手過高與過低,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,扶手高度宜略小于“3.5坐姿肘高”。 中國(guó)人“坐姿肘高” p50男=263mm， p50女=251mm。 平均值257mm，公用座椅的扶手高度宜略小于這個(gè)數(shù)值。 gbt 147741993推薦值為(23020)mm。,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,五、gb/t 14774-1993工作座椅一般人類工效學(xué)要求的推薦值,表 工作座椅主要參數(shù),第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,圖 一般工作座椅結(jié)構(gòu)形式,六、

16、其他工作椅凳 （1）作業(yè)用凳,(a)立姿崗位用凳 （b）坐姿崗位用凳 （c）支撐旋轉(zhuǎn)凳 (d)單邊支凳,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,2. 其它支撐物 腳踏板和擱肩墊組合，腳踏板和支撐凳組合，回跳凳。,圖 作業(yè)用支承物 （a）腳踏板和擱臂墊組合 （b）腳踏板和支承凳組合 ( c ) 回跳凳 ( d ) 帶轉(zhuǎn)動(dòng)支架的轉(zhuǎn)椅,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,iii,第三節(jié) 座椅的功能尺寸,思考：汽車座椅設(shè)計(jì)要考慮哪些因素？,舒適的座椅尺寸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）形狀：椅面高度、寬度、深度、椅面傾角；靠背的高度、寬度和傾角。 （2）結(jié)構(gòu)：結(jié)實(shí)平坦的椅面。 （3）材料：減振、調(diào)溫調(diào)濕、阻燃（安全性）。 良好的空間位置

17、設(shè)計(jì)：確保良好的視野、對(duì)汽車轉(zhuǎn)向盤、腳踏板等操作部件的操作距離合適。,第四節(jié) 坐墊與靠墊,一、椅墊的生理學(xué)評(píng)價(jià)要素 椅墊性能生理學(xué)評(píng)價(jià)的兩方面要素： 椅墊的軟硬性能(也就是力學(xué)性能或機(jī)械性能)， 椅墊材質(zhì)對(duì)于體膚的生理舒適性。,iii,二、椅墊的軟硬性能,第四節(jié) 坐墊與靠墊,iii,椅墊材質(zhì)的生理舒適性 a 椅墊材質(zhì)的皮膚觸感 觸感應(yīng)柔軟、暖和、粗糙而不是硬挺、僵冷、光滑。 b椅墊的微氣候條件 椅墊蒙面材料應(yīng)該透氣性良好，能保持皮膚的干爽保溫性適當(dāng)，不過強(qiáng)或過弱，表面不過于光滑，觸感好。如圖是四種椅墊蒙面材料生理適宜性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。,圖 蒙面材料與椅墊人體接觸面上的濕度狀況,第四節(jié) 坐墊與靠墊,

18、iii,第五節(jié) 辦公桌的功能尺寸,一、桌面高度(桌椅配合) 桌面過高使人難受，還是引起青少年近視的原因之一。桌面過低，則工作時(shí)脊柱曲度加大，腹部受壓，妨礙呼吸和有關(guān)部位的血液循環(huán)，頸椎彎曲尤其厲害。桌高的確定方法座高加上合理的桌面椅面高度差，即：桌高=座高+桌椅高度差 大量測(cè)試研究表明，合理的桌椅高度差(czy)可依據(jù)坐姿的“坐高”確定，例如： 書寫用的桌子，czy =(坐高/3)-(2030)mm， 學(xué)生用的課桌，czy =(坐高/3)-10mm，等。,iii,中等身材男子、女子書寫用桌的桌高如下： 書寫用桌高=座高+ czy = 座高+(坐高/3)-20mm 對(duì)50百分位數(shù)身高的男子，座高

19、50男=422mm(為什么?) 坐高50男=908mm 所以書寫用桌高50男=422+(9083)-20mm=705mm 對(duì)50百分位數(shù)身高的女子， 座高50女=386mm (為什么?) ， 坐高50女=852mm， 所以書寫用桌高50女=386+(8523)-25mm=655mm 因?yàn)檗k公桌與書寫專用桌略有區(qū)別，也難以區(qū)別男用或女用。gbt 33261982規(guī)定桌高范圍為膽700760mm，級(jí)差s=20mm。,第五節(jié) 辦公桌的功能尺寸,iii,我國(guó)中等身材者辦公桌的適宜尺寸如圖。,第五節(jié) 辦公桌的功能尺寸,iii,二、中屜深度 桌高降低到700760mm，中間那個(gè)抽屜(簡(jiǎn)稱中屜)就不能太深，否則大腿在中屜下受壓，或根本放不進(jìn)去。 桌椅高度差的尺寸組成為a=b+x+c+d+e+f 式中a桌椅高度差 b桌子面板的厚度 x中屜的深度 c中屜底板