人體工程學(xué)第2章人體重心、施力等

人體工程學(xué)任課老師：王翠霞第一頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸本章的重點(diǎn)：1、了解人體尺寸、人體活動、人體重心、人體施力、人體作業(yè)效率等2、熟知人體測量方法、測量姿勢和項(xiàng)目、人體尺寸的分類和差異、尺寸數(shù)據(jù)的選擇與修正、百分位的選擇與應(yīng)用。第二頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸上古時(shí)期，中國人就用符號組成體系來描述宇宙中的萬事萬物。公元6世紀(jì)的畢達(dá)哥拉斯學(xué)派認(rèn)為，數(shù)的秩序和比例不僅構(gòu)成了宇宙萬物，而且構(gòu)成了宇宙的和諧。例如音樂的美，就是有不同長短高低的聲音，按照數(shù)的比例關(guān)系所形成的和諧音律，整個(gè)宇宙就是一曲和諧的音樂。美是和諧與比例的融合，如黃金分割1:0.618、多樣統(tǒng)一等形式觀念上的美學(xué)，也是根據(jù)數(shù)的秩序提出來的。第三頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸希臘美學(xué)的主要特點(diǎn)是無所不包的的和諧與規(guī)律，它主要的標(biāo)志是表現(xiàn)人體比例和諧的美。希臘人勃留克烈斯寫了《法則》一書，系統(tǒng)闡述了人體各個(gè)部分的比例是1:7，后來這個(gè)數(shù)據(jù)成為人類身材范本中男士該具有的身材比例。人是萬物的尺度，是存在的事物存在的尺度，也是不存在的事物不存在的尺度。將人置身于世界和社會中心。第四頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸尺度是人類自身（包括肢體、視覺和思維）衡量客觀世界和主觀世界相關(guān)關(guān)系的一種準(zhǔn)則，意味著人們感受到的空間效果，以及與人體體量相比較后的效果。尺度包括以下三方面的特征：一是人類認(rèn)識自身及客觀事物的一種方式；二是比較和差別是尺度的基礎(chǔ)；三是具有無限多個(gè)層次。因此，人體尺度就成為空間設(shè)計(jì)、環(huán)境設(shè)計(jì)、家具設(shè)計(jì)等行業(yè)的一項(xiàng)參照數(shù)據(jù)。第五頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.1人體尺寸尺和寸是中國古代長度度量單位。今天的尺寸則代表量化的數(shù)值，數(shù)值表現(xiàn)出物體不同的長、短、遠(yuǎn)、近，大、小、高、低的空間體量。在現(xiàn)實(shí)生活中，我們使用的各種設(shè)施、設(shè)備都與我們身體特征和尺寸有關(guān)。如空間的大小和形狀、桌椅的尺度、設(shè)備的操作界面等，這些設(shè)施與人體的配合關(guān)系在一定程度上決定了工作的效率和工作場所的舒適度。第六頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸人體測量是通過測量各個(gè)部分的尺寸來確定個(gè)人之間和群體之間在尺寸上差別的學(xué)科。1、人體測量簡史1）我國現(xiàn)存最早的醫(yī)學(xué)典籍《內(nèi)徑.靈樞》的《骨度篇》中，已有關(guān)于人體測量的記載和闡述。2）公元前1世紀(jì)，古羅馬建造師馬可·維特魯威在《建筑十書》中提出：1）最和諧的比例存在于人體，人體是最美的，因此建筑應(yīng)該依照人體各部分的比例關(guān)系。第七頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸3）人體結(jié)構(gòu)的比例規(guī)律，從建筑學(xué)的角度對人體尺寸進(jìn)行了較完整的論述，發(fā)現(xiàn)了人體比例基本是以肚臍為中心，一個(gè)男人挺直身體、雙手側(cè)向平身的長度恰好就是其身體高度，雙手和雙足的指尖正好在以肚臍為圓心的圓周上。4）達(dá)芬奇在此基礎(chǔ)上創(chuàng)作了著名的人體比例圖。5）繼他們之后，許多學(xué)家對人體大都從美學(xué)的角度進(jìn)行了研究，積累了大量的數(shù)據(jù)，為人體測量學(xué)的誕生奠定了實(shí)踐和理論基礎(chǔ)。第八頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸6）20世紀(jì)初現(xiàn)代建筑先驅(qū)勒·柯布西耶發(fā)現(xiàn)將手舉高折半正好等于臍高，成為柯布西耶模數(shù)理論。即，從人體尺度出發(fā)，選定下垂手臂、臍、頭頂。上伸手臂四個(gè)部位為控制點(diǎn)，與地面距離分別為86cm、113cm、183cm、226cm。數(shù)字之間的關(guān)系，一是黃金比率關(guān)系，二是上伸手臂高恰好為臍高的兩倍。第九頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸7）二戰(zhàn)后，進(jìn)一步擴(kuò)寬了人體測量的研究領(lǐng)域。設(shè)計(jì)師們將研究成果應(yīng)用到了整個(gè)建筑與室內(nèi)外環(huán)境設(shè)計(jì)、家居設(shè)計(jì)中去，提高了建筑室內(nèi)外環(huán)境質(zhì)量，為合理確定空間尺度、科學(xué)認(rèn)真地從事家具和工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、節(jié)約材料和成本提供了科學(xué)合理的依據(jù)。經(jīng)過長期的發(fā)展，它已經(jīng)成為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。第十頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2、人體測量的方法為什么研究人體測量的方法？人體尺寸是空間設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。設(shè)計(jì)需要掌握具體的某個(gè)人或某個(gè)群體（國家、民族、職業(yè)）的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，因此，1）要對不同背景的個(gè)體和群體進(jìn)行細(xì)致的測量和分析，以得到他們尺寸特征、差異、分布規(guī)律；2）對其進(jìn)行歸類總結(jié)；3）應(yīng)用于設(shè)計(jì)實(shí)踐。第十一頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸根據(jù)人體測量的數(shù)據(jù)來源和人體測量學(xué)的要求，人體測量的內(nèi)容主要有三個(gè)方面：1）形態(tài)測量（人體尺寸、體重體型、體積表面積等）；2）生理測量（直覺反應(yīng)、肢體體力、體能耐力、疲勞和生理節(jié)律等）；3）運(yùn)動測量（動作范圍、各種運(yùn)動特定等）。第十二頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸1、測量工具與儀器：人體測高儀、體重計(jì)、軟尺人體測量的直角規(guī)、人體測量用的彎角規(guī)、人體測量用的三角平行規(guī)、人體測量用的角度計(jì)等。

測量姿勢和項(xiàng)目：測量姿勢（坐姿和立姿），測量項(xiàng)目。第十三頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.1.2人體尺寸的分類分為構(gòu)造尺寸和功能尺寸兩類。1、構(gòu)造尺寸是指靜態(tài)的人體尺寸，它是人體處于固定的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下測量的，包括：身高、體重、坐高、臀部至膝蓋長度、臀部的寬度、膝蓋的高度、膝彎高度、大腿厚度、臀部至膝彎長度、肘間寬度。2、功能尺寸是指動態(tài)的人體尺寸，是人在進(jìn)行某種功能活動時(shí)肢體所能達(dá)到的空間范圍。第十四頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.1.3人體尺寸的差異1、種族差異2、世代差異3、年齡差異（老人房設(shè)計(jì)）4、性別差異5、地區(qū)差異2.1.4人體尺寸的比例關(guān)系體態(tài)正常的成年人身體各部分靜態(tài)尺寸之間有著近似的比例關(guān)系，例如成年男女的人體尺寸之間就存在一定的比例關(guān)系。第十五頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.1.5尺寸數(shù)據(jù)的選擇與修正1、人體尺寸的選擇在人體尺寸數(shù)據(jù)的選擇和應(yīng)用時(shí)常會遇到兩個(gè)較突出的問題：其一，人體尺寸數(shù)據(jù)是在被測者不穿鞋襪、只穿單薄內(nèi)衣的條件下，并保持直站立或正直端坐的標(biāo)準(zhǔn)姿勢下測量得到的。在穿鞋襪衣褲下，所測得人體尺寸能直接用嗎？怎么用？第十六頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸其二，人由于個(gè)體間的差異，有高、矮、胖、瘦之分，在進(jìn)行公共設(shè)施設(shè)備、公共空間、公共產(chǎn)品的設(shè)計(jì)時(shí)，又該以什么樣的人體尺寸為標(biāo)準(zhǔn)，并確定設(shè)計(jì)尺寸數(shù)據(jù)呢？以上兩個(gè)問題的解決途徑就涉及到人體尺寸的修正與人體百分位的選擇。第十七頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2、人體尺寸的修正它包括功能修正量和心理修正量兩方面。1）功能修正量：是指為了保證空間、產(chǎn)品、設(shè)備或操作界面等有效地發(fā)揮其功能，人們能更好地使用而對人體尺寸所做的尺寸修正量，它包括穿著修正量、姿勢修正量和操作修正量。第十八頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2）心理修正量：在空間設(shè)計(jì)中，為了消除人們對空間壓抑感、恐懼心理，或者是為了美觀等心理因素的要求而設(shè)置的尺寸修正量，我們將其稱為心理修正量。例如，通常在進(jìn)行平臺欄桿設(shè)計(jì)時(shí)，為了防止跌落事故發(fā)生，欄桿的高度往往只要略搞于人們的重心的高度即可。但是對于更高處的平臺，為了避免人心理上的恐懼感，設(shè)計(jì)師就需要相應(yīng)地增加欄桿的高度，而這個(gè)附加的高度就是心理修正量。第十九頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.1.6百分位的選擇與應(yīng)用1、百分位的概念百分位表示具有某一人體尺寸和小于該尺寸的人占統(tǒng)計(jì)對象總?cè)藬?shù)的百分比。其中我們在設(shè)計(jì)中選的數(shù)值，它不能是我們平均意義上的平均值，那么該如何確定使用哪一數(shù)值，是百分位需要解決的問題。一般情況下確定數(shù)值只涉及中間90%、95%、或99%的大多數(shù)人，而排出少數(shù)人。第二十頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2、百分位的應(yīng)用在很多數(shù)據(jù)表中，給出了第5百分位、第50百分位和第95百分位，原因是它們概括了90%的大多數(shù)人的尺寸范圍，能滿足大多數(shù)人的需求。遵循“能夠得著的距離，容得下的空間”這一原則。在不涉及安全問題的情況下，使用百分位的建議如下：1）由人體總高度、寬度決定的物體，諸如門、通道、床等，其尺寸應(yīng)以95百分位的數(shù)據(jù)為以及，能夠滿足人身高尺寸較大的需求。第二十一頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2）由人體某一部分的尺寸決定的物體，諸如臂長、腿長決定的坐平面高度和手所能觸及的范圍等，其尺寸應(yīng)以第5百分位為依據(jù)，身高較矮的人能夠得著，個(gè)子高的自然沒問題。3）在特殊情況下，如果以第5百分位或第95百分位為限值會造成界限以外的人使用時(shí)會造成危險(xiǎn)時(shí)，尺寸界限應(yīng)擴(kuò)大至第1百分位和第99百分位為準(zhǔn)，如應(yīng)急出口的直徑應(yīng)以第99百分位為準(zhǔn)，欄桿間距應(yīng)以第1百分位為準(zhǔn)。第二十二頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸4）當(dāng)取值的目的不在于確定界限，而在于決定最佳范圍時(shí)，應(yīng)以50百分位為依據(jù)。這適用于門鈴、插座、電燈開關(guān)及柜臺的高度。在某些情況下，我們選擇可以調(diào)節(jié)的做法擴(kuò)大使用范圍，例如可升降的椅子和可調(diào)節(jié)的隔板。第二十三頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸3、平均人的謬誤我們在選擇數(shù)據(jù)時(shí)，認(rèn)為第50百分位數(shù)據(jù)代表了“平均人”的尺寸是錯(cuò)誤的，這里不存在“平均人”，它只能說明你所選擇的某一項(xiàng)人體尺寸有50%的人適用，不能表示其他意義。第二十四頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.1.7殘疾人關(guān)于為殘疾人設(shè)計(jì)的問題有專門的學(xué)科進(jìn)行研究，被稱為無障礙設(shè)計(jì)。1、乘輪椅患者2、能走動的殘疾人第二十五頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.2人體活動在進(jìn)行空間設(shè)計(jì)時(shí)要考慮人的形體特征、體能極限和動作特性等因素與環(huán)境的關(guān)系。第二十六頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2.2.1肢體活動范圍與作業(yè)域肢體活動范圍由肢體活動角度和肢體長度構(gòu)成。1、肢體活動角度肢體活動角度值分為輕松值、正常值和極限值。輕松值多用于使用頻率高的場所；正常值則用于使用頻率一般的場所；極限值常用于不經(jīng)使用，但設(shè)計(jì)安全或限制的場所。第二十七頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2、肢體的活動范圍人的動作軌跡在某一限定范圍內(nèi)均呈弧形，而形成包括左右水平和上下垂直面在內(nèi)的動作范圍的領(lǐng)域，叫做人的作業(yè)域，由作業(yè)域擴(kuò)展到整個(gè)人-機(jī)系統(tǒng)所需的最小空間即為作業(yè)空間。第二十八頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸3、手腳的作業(yè)域人們在日常工作和生活中，無論是在廚房還是在辦公室，總是或站或立，手腳在一定的空間范圍內(nèi)做各種活動。手腳的作業(yè)域的邊界是站立或坐姿時(shí)手腳所能達(dá)到的范圍，這個(gè)范圍的尺寸一般采用較小值，以滿足多數(shù)人的需要。第二十九頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸手腳的作業(yè)域包括水平作業(yè)域和垂直作業(yè)域。1）水平作業(yè)域：水平作業(yè)域是人于臺面前，在臺面上左右運(yùn)動手臂形成的軌跡范圍，手盡量外伸所形成的區(qū)域?yàn)樽畲笞鳂I(yè)域；而手臂自然放松運(yùn)動所形成的區(qū)域?yàn)橥ǔＷ鳂I(yè)域。第三十頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸2）垂直作業(yè)域：指手臂伸直，以關(guān)節(jié)為軸做上下運(yùn)動所形成的范圍。對決定人在某一姿態(tài)時(shí)手臂觸及的垂直范圍有用，如隔板、掛件、門拉手等，帶書架的高度也常用到上述物體的高度。拉手的位置與身高有關(guān)，一般辦公室用100cm，一般家庭用80-90cm，幼兒園還要低些。歐洲有的國家的門上裝兩個(gè)拉手分別以供成人和兒童使用。第三十一頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸第三十二頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸第三十三頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸如何正確施力：正確提重方法及其原因：方法1抓穩(wěn)重物，提起時(shí)保持直腰，盡量彎膝2身體盡量靠近重物原因：用不同的方法來提起重物，對腰部負(fù)荷的影響不同。直腰彎膝提起重物時(shí)椎間盤內(nèi)壓力較小，而彎腰直膝提起重物時(shí)會導(dǎo)致椎間盤內(nèi)壓力突然增大，尤其是椎間盤的纖維環(huán)受力極大。如果椎間盤已有退化現(xiàn)象，則這種壓力的急劇增加最易引起突發(fā)性腰部劇痛，所以，提起重物時(shí)必須掌握正確的方法。第三十四頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸靜態(tài)肌肉施力的主要危害：靜態(tài)肌肉施力時(shí)，肌肉收縮時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)壓力對血液會產(chǎn)生影響，收縮達(dá)到一定程度時(shí)，甚至?xí)钄嘌?；由于收縮的肌肉組織壓迫血管，阻止血液進(jìn)入肌肉，肌肉無法從血液中得到糖和氧的補(bǔ)充，不得不依賴于本身的能量貯備；對肌肉影響更大的是代謝廢物不能迅速排除，積累的肌肉造成肌肉酸痛，引起肌肉疲勞。由于酸痛難忍，靜態(tài)作業(yè)的持續(xù)時(shí)間收到限制。靜態(tài)肌肉施力的主要危害有：加速肌肉疲勞

、影響血液流動

第三十五頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸避免靜態(tài)肌肉施力的幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1避免彎腰或其他不自然的身體姿勢2避免長時(shí)間的抬手作業(yè)3坐著工作比站著工作省力4雙手同時(shí)作業(yè)時(shí)，手的運(yùn)動方向應(yīng)相反或者對稱運(yùn)動。單手作業(yè)本身就造成了背部肌肉靜態(tài)施力。另外，雙手做對稱運(yùn)動有利于神經(jīng)控制。第三十六頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸避免靜態(tài)肌肉施力的幾個(gè)設(shè)計(jì)要點(diǎn)：5常用的工具，如鉗子、手柄、工具和其他零部件、材料等，都應(yīng)按其使用的頻率安放在人的附近。6當(dāng)手不得不在較高位置作業(yè)時(shí)，應(yīng)使用支撐物來托住肘關(guān)節(jié)、前臂或者手。7支持肢體第三十七頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸第三十八頁，共五十三頁。第二章人體與尺寸第三十九頁，共五十三