人体工程学第2章-人体重心、施力等

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1、本章的重点：1、了解人体尺寸、人体活动、人体重心、人体施力、人体作业效率等2、熟知人体测量方法、测量姿势和项目、人体尺寸的分类和差异、尺寸数据的选择与修正、百分位的选择与应用。上古时期，中国人就用符号组成体系来描述宇宙中的万事万物。公元6世纪的毕达哥拉斯学派认为，数的秩序和比例不仅构成了宇宙万物，而且构成了宇宙的和谐。例如音乐的美，就是有不同长短高低的声音，按照数的比例关系所形成的和谐音律，整个宇宙就是一曲和谐的音乐。美是和谐与比例的融合，如黄金分割1:0.618、多样统一等形式观念上的美学，也是根据数的秩序提出来的。希腊美学的主要特点是无所不包的的和谐与规律，它主要的标志是表现人体比例和谐的

2、美。希腊人勃留克烈斯写了法则一书，系统阐述了人体各个部分的比例是1:7，后来这个数据成为人类身材范本中男士该具有的身材比例。人是万物的尺度，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。将人置身于世界和社会中心。尺度是人类自身（包括肢体、视觉和思维）衡量客观世界和主观世界相关关系的一种准则，意味着人们感受到的空间效果，以及与人体体量相比较后的效果。尺度包括以下三方面的特征：一是人类认识自身及客观事物的一种方式；二是比较和差别是尺度的基础；三是具有无限多个层次。因此，人体尺度就成为空间设计、环境设计、家具设计等行业的一项参照数据。2.1 人体尺寸尺和寸是中国古代长度度量单位。今天的尺寸则

3、代表量化的数值，数值表现出物体不同的长、短、远、近，大、小、高、低的空间体量。在现实生活中，我们使用的各种设施、设备都与我们身体特征和尺寸有关。如空间的大小和形状、桌椅的尺度、设备的操作界面等，这些设施与人体的配合关系在一定程度上决定了工作的效率和工作场所的舒适度。人体测量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差别的学科。1、人体测量简史1）我国现存最早的医学典籍内径.灵枢的骨度篇中，已有关于人体测量的记载和阐述。2）公元前1世纪，古罗马建造师马可维特鲁威在建筑十书中提出：1）最和谐的比例存在于人体，人体是最美的，因此建筑应该依照人体各部分的比例关系。3）人体结构的比例规律，

4、从建筑学的角度对人体尺寸进行了较完整的论述，发现了人体比例基本是以肚脐为中心，一个男人挺直身体、双手侧向平身的长度恰好就是其身体高度，双手和双足的指尖正好在以肚脐为圆心的圆周上。4）达芬奇在此基础上创作了著名的人体比例图。5）继他们之后，许多学家对人体大都从美学的角度进行了研究，积累了大量的数据，为人体测量学的诞生奠定了实践和理论基础。6）20世纪初现代建筑先驱勒柯布西耶发现将手举高折半正好等于脐高，成为柯布西耶模数理论。即，从人体尺度出发，选定下垂手臂、脐、头顶。上伸手臂四个部位为控制点，与地面距离分别为86cm、113cm、183cm、226cm。数字之间的关系，一是黄金比率关系，二是上伸

5、手臂高恰好为脐高的两倍。7）二战后，进一步扩宽了人体测量的研究领域。设计师们将研究成果应用到了整个建筑与室内外环境设计、家居设计中去，提高了建筑室内外环境质量，为合理确定空间尺度、科学认真地从事家具和工业产品设计、节约材料和成本提供了科学合理的依据。经过长期的发展，它已经成为设计的基础。2、人体测量的方法为什么研究人体测量的方法？人体尺寸是空间设计的重要依据。设计需要掌握具体的某个人或某个群体（国家、民族、职业）的准确数据，因此，1）要对不同背景的个体和群体进行细致的测量和分析，以得到他们尺寸特征、差异、分布规律；2）对其进行归类总结；3）应用于设计实践。根据人体测量的数据来源和人体测量学的要

6、求，人体测量的内容主要有三个方面：1）形态测量（人体尺寸、体重体型、体积表面积等）；2）生理测量（直觉反应、肢体体力、体能耐力、疲劳和生理节律等）；3）运动测量（动作范围、各种运动特定等）。1、测量工具与仪器：人体测高仪、体重计、软尺人体测量的直角规、人体测量用的弯角规、人体测量用的三角平行规、人体测量用的角度计等。测量姿势和项目：测量姿势（坐姿和立姿），测量项目。2.1.2人体尺寸的分类分为构造尺寸和功能尺寸两类。1、构造尺寸是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的，包括：身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、膝盖的高度、膝弯高度、大腿厚度、臀部至膝弯长度、肘间宽度。2

7、、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。2.1.3人体尺寸的差异1、种族差异2、世代差异3、年龄差异（老人房设计）4、性别差异5、地区差异2.1.4人体尺寸的比例关系体态正常的成年人身体各部分静态尺寸之间有着近似的比例关系，例如成年男女的人体尺寸之间就存在一定的比例关系。2.1.5尺寸数据的选择与修正1、人体尺寸的选择在人体尺寸数据的选择和应用时常会遇到两个较突出的问题：其一，人体尺寸数据是在被测者不穿鞋袜、只穿单薄内衣的条件下，并保持直站立或正直端坐的标准姿势下测量得到的。在穿鞋袜衣裤下，所测得人体尺寸能直接用吗？怎么用？其二，人由于个体间的差异，有高、

8、矮、胖、瘦之分，在进行公共设施设备、公共空间、公共产品的设计时，又该以什么样的人体尺寸为标准，并确定设计尺寸数据呢？以上两个问题的解决途径就涉及到人体尺寸的修正与人体百分位的选择。2、人体尺寸的修正它包括功能修正量和心理修正量两方面。1）功能修正量：是指为了保证空间、产品、设备或操作界面等有效地发挥其功能，人们能更好地使用而对人体尺寸所做的尺寸修正量，它包括穿着修正量、姿势修正量和操作修正量。2）心理修正量：在空间设计中，为了消除人们对空间压抑感、恐惧心理，或者是为了美观等心理因素的要求而设置的尺寸修正量，我们将其称为心理修正量。例如，通常在进行平台栏杆设计时，为了防止跌落事故发生，栏杆的高度

9、往往只要略搞于人们的重心的高度即可。但是对于更高处的平台，为了避免人心理上的恐惧感，设计师就需要相应地增加栏杆的高度，而这个附加的高度就是心理修正量。2.1.6百分位的选择与应用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。其中我们在设计中选的数值，它不能是我们平均意义上的平均值，那么该如何确定使用哪一数值，是百分位需要解决的问题。一般情况下确定数值只涉及中间90%、95%、或99%的大多数人，而排出少数人。2、百分位的应用在很多数据表中，给出了第5百分位、第50百分位和第95百分位，原因是它们概括了90%的大多数人的尺寸范围，能满足大多数人的需求。遵循“

10、能够得着的距离，容得下的空间”这一原则。在不涉及安全问题的情况下，使用百分位的建议如下：1）由人体总高度、宽度决定的物体，诸如门、通道、床等，其尺寸应以95百分位的数据为以及，能够满足人身高尺寸较大的需求。2）由人体某一部分的尺寸决定的物体，诸如臂长、腿长决定的坐平面高度和手所能触及的范围等，其尺寸应以第5百分位为依据，身高较矮的人能够得着，个子高的自然没问题。3）在特殊情况下，如果以第5百分位或第95百分位为限值会造成界限以外的人使用时会造成危险时，尺寸界限应扩大至第1百分位和第99百分位为准，如应急出口的直径应以第99百分位为准，栏杆间距应以第1百分位为准。4）当取值的目的不在于确定界限，

11、而在于决定最佳范围时，应以50百分位为依据。这适用于门铃、插座、电灯开关及柜台的高度。在某些情况下，我们选择可以调节的做法扩大使用范围，例如可升降的椅子和可调节的隔板。3、平均人的谬误我们在选择数据时，认为第50百分位数据代表了“平均人”的尺寸是错误的，这里不存在“平均人”，它只能说明你所选择的某一项人体尺寸有50%的人适用，不能表示其他意义。2.1.7残疾人关于为残疾人设计的问题有专门的学科进行研究，被称为无障碍设计。1、乘轮椅患者2、能走动的残疾人2.2人体活动在进行空间设计时要考虑人的形体特征、体能极限和动作特性等因素与环境的关系。2.2.1肢体活动范围与作业域肢体活动范围由肢体活动角度

12、和肢体长度构成。1、肢体活动角度肢体活动角度值分为轻松值、正常值和极限值。轻松值多用于使用频率高的场所；正常值则用于使用频率一般的场所；极限值常用于不经使用，但设计安全或限制的场所。2、肢体的活动范围 人的动作轨迹在某一限定范围内均呈弧形，而形成包括左右水平和上下垂直面在内的动作范围的领域，叫做人的作业域，由作业域扩展到整个人-机系统所需的最小空间即为作业空间。3、手脚的作业域 人们在日常工作和生活中，无论是在厨房还是在办公室，总是或站或立，手脚在一定的空间范围内做各种活动。手脚的作业域的边界是站立或坐姿时手脚所能达到的范围，这个范围的尺寸一般采用较小值，以满足多数人的需要。手脚的作业域包括水

13、平作业域和垂直作业域。1）水平作业域：水平作业域是人于台面前，在台面上左右运动手臂形成的轨迹范围，手尽量外伸所形成的区域为最大作业域；而手臂自然放松运动所形成的区域为通常作业域。2）垂直作业域：指手臂伸直，以关节为轴做上下运动所形成的范围。对决定人在某一姿态时手臂触及的垂直范围有用，如隔板、挂件、门拉手等，带书架的高度也常用到上述物体的高度。拉手的位置与身高有关，一般办公室用100cm，一般家庭用80-90cm，幼儿园还要低些。欧洲有的国家的门上装两个拉手分别以供成人和儿童使用。如何正确施力：如何正确施力：正确提重方法及其原因：方法1抓稳重物，提起时保持直腰，尽量弯膝2身体尽量靠近重物原因：用

14、不同的方法来提起重物，对腰部负荷的影响不同。直腰弯膝提起重物时椎间盘内压力较小，而弯腰直膝提起重物时会导致椎间盘内压力突然增大，尤其是椎间盘的纤维环受力极大。如果椎间盘已有退化现象，则这种压力的急剧增加最易引起突发性腰部剧痛，所以，提起重物时必须掌握正确的方法。静态肌肉施力的主要危害：静态肌肉施力的主要危害：静态肌肉施力时，肌肉收缩时产生的内压力对血液会产生影响，收缩达到一定程度时，甚至会阻断血流；由于收缩的肌肉组织压迫血管，阻止血液进入肌肉，肌肉无法从血液中得到糖和氧的补充，不得不依赖于本身的能量贮备；对肌肉影响更大的是代谢废物不能迅速排除，积累的肌肉造成肌肉酸痛，引起肌肉疲劳。由于酸痛难忍，静态作业的持续时间收到限制。静态肌肉施力的主要危害有：加速肌肉疲劳、影响血液流动 避免静态肌肉施力的几个设计要点：避免静态肌肉施力的几个设计要点：1避免弯腰或其他不自然的身体姿势2避免长时间的抬手作业3坐着工作比站着工作省力4双手同时作业时，手的运动方向应相反或者对称运动。单手作业本身就造成了背部肌肉静态施力。另外，双手做对称运动有利于神经控制。避免静态肌肉施力的几个设计要点：避免静态肌肉施力的几个设计要点：5常用的工具，如钳子、手柄、工具和其他零部件、材料等，都应按其使用的频率安放在人的附近。6当手不得不在较高位置作业时，应使用支撑物来托住肘关节、前臂或者手。7支持肢体