图书馆职能空间布局安全人机设计与改进

1、安全人机工程课程设计图书馆职能空间安全人机设计与改进姓 名 专 业 安全工程 课程名称 安全人机工程 指导教师 2015/11/16图书馆职能空间安全人机改进与设计摘要 ：针对浙江海洋大学图书馆阅览室、藏书室的主要设施协调性和空间布局设计中存在的某些弊端，应用安全人机工程学理论，分析安全人机工作空间设计中的工作空间人体尺寸，活动空间等设计方法和要求。分析图书馆书架设计中主要尺寸之间的关系，优化图书馆空间布局，改进书架及桌椅功能尺寸适应性。探讨在图书馆的“ 人机环境”系统中 , 如何应用人机学原理，根据人的特性，设置符合人机测量尺寸、方便取放图书的书架，符合人体工程学要求的桌椅,适合人体活动的图

2、书馆空间布局等关健词：安全人机工程学：人性化设计：工作空间Library space improvement and design Abstract Aiming at some problems in the library reading room, the library of Zhejiang Ocean University, the main facility coordination and spatial layout design, the safety ergonomics theory is used to analyze the design methods and r

3、equirements of the human body size, activity space, etc. Analysis of the relationship between the main dimensions of the library bookshelf design, optimize the layout of the library space, improve the shelf and tables and chairs function size adaptability. the author builds a characteristic Man-M ac

4、hine-Environment li- brary system constituted by information-required ,information-supplier, computers, shelves and desks, society environment, lighting inside the lib rary, color environment , humidity environment and other factors .Then talks about how to use ergonomics principle, based on human c

5、haracter , to install bookshelves according with human measurement and being convenient to get or return books, install Tables and chairs according with the demands of ergonomics, and Library space layout for human activitiesg, and so on.key words Guan Jian word safety ergonomics : human design : wo

6、rking space目录前言41执行总结41.1研究现状41.1.1馆内的职能空间特征41.1.2存在的职能空间问题61.2研究目的与意义61.2.1课题研究目的61.2.2研究意义62存在问题的安全人机分析评价82.1预览室桌椅协调问题82.1.1桌椅协调问题分析82.1.2安全人机评价与结论92.2藏书室书架设施问题92.2.1书架设施问题分析92.2.2安全人机评价与结论103图书馆布局安全人机设计与改进113.1预览室桌椅协调问题改进设计113.1.1桌椅协调改进依据和方案113.1.2方案设计结果113.2藏书室I型书架改进应用143.2.1书架改进依据与方案143.2.2方案设计

7、结果154设计总结18参考文献18前言安全人机工程学中工作空间设计包括近身作业空间和总体空间设计，而此次仅近身空间设计研究，找出人在图书馆重要的职能空间设计，如桌椅职能空间和藏书书架职能空间。研究此次其研究目的在于设计和改进图书馆职能空间设计和改进，使人学习获得较高的效率和效益，同时保证人的安全、健康和舒适。为研究安全人机工程学与图书馆设施设计问题，将根据安全人机工程学的理沦、工作空间设计及相关资料书籍，首先对图书馆职能空间重要空间进行属性研究和评价，其次再对本校图书馆进行某些设计与改进，运用安全人机工程学理论，引入人性化设计理念，设计具有安全人机工程学思想的图书馆系列职能空间布局设置，优化图

8、书馆的人机环境系统，营造出舒适、高效、便捷的学习环境。本次拟着重介绍具有明显安全人机工程学关系的浙江海洋大学图书馆二楼预览室和藏书室的职能设施、主要活动职能空间的进行优化改进与设计。1执行总结1.1研究现状1.1.1馆内的职能空间特征（1）图书馆的安全人机工作环境：图书馆的人一机一环境系统由图书馆工作人员与读者、家具、图书、室内环境（通风、采光、色彩、照明、热辐射、温度和湿度等）因素构成。（2）布局概况：主要由预览室和藏书室组成阅览室布局空旷，广场式桌椅安排，桌椅行列依次排列，一书桌两面四座椅空间，座椅是活动式四脚式木质软座，书桌为固定式硬板平面木桌。见下表1藏书室以传统图书馆藏书室相同，采用

9、的书架一般是木制的六层双面架，每一层附板都是水平放置的，图书是竖放式，与地面成90“直角。每个行列式排列，图片及书架尺寸见表2表1：图书馆桌椅相关尺寸及图片序号项目尺寸、角度照片1桌面长度1600mm2桌面宽度1160mm3桌面高度720mm4桌面面板厚度38mm5容腿孔深度500mm6椅面高度460mm7放置深度距离900mm8座椅前沿面高度480mm9座椅座深540mm10大腿间隙300mm11靠背高度650mm1靠背倾角105o表2：图书馆藏书室书架尺寸布局及图片序号项目尺寸/角度1总高度2100mm2最上层中间高度1900mm3最下一层中间高度210mm4最下二层中间高度500mm5每

10、层书架高度320mm6书架间距1000mm7宽度540mm（3）国内图书馆现状目前国内外图书馆的家具设计和协调性与其他家具设计相比，发展较为缓慢，多年来少有创新。偏重经济实惠，强调空间利用。因而忽视了人体功能学及空间协调等方面的问题，设计中很少应用安全人机工程学理论思想，以致在阅览室的人一机一环境系统中存在着空间协调性和空间设计的一些不和谐因素。1.1.2存在的职能空间问题（1）预览室桌椅协调弊端椅子笨重难以移动且人坐在椅子上过于僵硬，坐上去无法正常进行靠背操作，且移动改观困难。座椅过长，下肢在被桌面限制的情况下从力学上来说无法有效移动座椅位置。（2）藏书室书架设施问题不合理的底层和上层隔板角

11、度：寻找存放在最下面两层的图书时，不得不采取下蹲姿势，弯腰侧头才能使眼晴平视书标，看清书名。这样，就会由于人体背部位产生很多的重复受力，且寻找效率低。上寻找层图书不得不垫脚，以尽量保持直视，寻找图书困难。1.2研究目的与意义1.2.1课题研究目的研究目的在于通过对图书馆的重要职能人体活动空间进行安全人机现状分析和评价，找出其中存在的问题和弊端，设计改进方案，人性化设计和改进图书馆职能空间设施，让读者在图书馆有着良好的职能设施和个人空间效能。使读者在获得较高的效率和效益下，同时保证人的安全、健康和舒适。1.2.2研究意义图书馆是一个让人能够找书和读书的地方，在这个讲究效率、舒适和简捷的年代。有一

12、个舒适和方便的读书空间和能快捷有效的寻找藏书的书架。将是图书馆的必要发展。这次研究的针对物主要是桌椅和书架。读者在坐姿的状态下学习的，为了使读者者在使用时处于舒适的状态和适宜的环境中，在设计上就必须充分考虑人体坐姿的尺度。来考虑座宽、座高、座深的设计尺寸。并协调各项参数和人性化。使读者在操作过程中始终处于安全和能够准确有效无误的完成操作。因为人的身高限定不变。在查书过程中应该设计尽量少动全身，有效利用颈部的运动特性，来设计能让读者轻松快捷的查书的书架。让读者在学习时间不会处于疲劳和不适的状态。2存在问题的安全人机分析评价2.1预览室桌椅协调问题2.1.1桌椅协调问题分析分析认为是因为图书馆现有

13、座椅尺寸、座椅重量和桌椅协调问题存在问题桌椅人机工程有着一系列的空间要求，如表3表3：图书馆桌椅及空间要求尺寸序号项目尺寸/角度1单座桌面最佳宽度910mm2桌面最佳高度740mm3桌面面板厚度800mm7座椅前沿面高度380-450mm8座椅座深450mm9大腿间隙240mm10靠背最佳高度500mm11靠背最佳倾角1100对比图书馆桌椅同类尺寸并且考虑满足人与物的造型尺度和考虑到与服务对象的相互关系得到如下问题原因分析。(l）座椅前沿面高度高于小腿高度。高度为460mm大于中国人正常标准小腿高380-450mm使下肢着力不完全，不利于两脚前后移动，增加了臀部的压力，座椅前沿压迫大腿。(2）

14、座椅座深过长导致无法正常靠背与移动座椅座深为540mm远大于正常尺寸450mm。在图书馆读者长期处于坐姿，座深过长会导致坐姿不正常，且无法有效使用靠背，过多使用腰部力量和脊椎骨骼。将会引起快速疲劳，长期以此将引起一系列脊椎腰椎类疾病。再者座深过长将导致正常合适坐姿下会离桌面太远，看书时角度和视距不合理，手部处于过多空立状态。导致快速疲劳和身体不适。(3）座椅前沿过厚，质量过大，移动困难座椅质量过大，导致移动性差。座椅前沿过厚，小腿无法在座椅座面下空间伸展，且下肢在被桌面限制的情况下从力学角度上来说无法有效移动座椅位置，导致无法灵活调整座椅前后距离，会带来一系列身体不适问题2.1.2安全人机评价

15、与结论图书馆书桌尺寸合理，但是座椅与其协调性不好，虽然图书馆座椅很豪华结实，但是没有满足人与物的造型尺度和服务对象的相互关系，在座椅方面有很大弊端，无法适应图书馆读者的职能要求，必须合理化设计相关尺寸，人性化设计、特种化设计和解决高度和前后移动和舒适性问题。2.2藏书室书架设施问题2.2.1书架设施问题分析人在图书馆会有取书，查书等活动。人在图书馆活动姿势示意图1图1如图可知，人在图书馆的5种体位。直接可以看出需要注意的是过道宽度和书架高度的尺寸和人身体尺寸的相互关系，人体站姿相关尺寸:见下表4表4：国内南方人体尺寸平均值序号项目尺寸mm1立姿高16302立姿眼高14203可放置高物高度平均上

16、限值19004肩宽4205下蹲眼高1000从以上浙江海洋大学书架相关尺寸和人体尺寸作综合分析对比可知有如下弊端（1）人眼和书籍书目界面存在大的角度和视距。人体立姿眼高为1420mm而第六层书架中间高度为1900，虽然为人体可放置高度上限，取放书还算合理。不过在查书过程中。通过仰头查找第六层书本时，视平线以上或以下700为正常人体极限仰头或低头视区。经过计算垂直距离为1900mm-1420mm=480mm，视角为700。视距为:480/sin(700)=510mm。由于书目界面和视野存在大的角度，会存在视野模糊、错乱等情况。同理对于下层书刊，虽然人下蹲依然存在视平线差:1000mm-210mm=

17、790mm。同理计算视距为840mm，书目界面与眼睛视野平面角度相差更大。在不下蹲的情况下最下面两层既不易浏览书目又不方便取出、整理。（2）过道堵塞问题人体距离书架水平距离：910/2=455。加上人体宽度。占用空间600mm，将会带来过道堵塞问题。2.2.2安全人机评价与结论传统式图书馆书架安装简单，整齐统一，书本存放量大，占地面积小，可是寻找或者存放上层和下层书本时，会出现书目界面不平行，存在视野模糊、错乱等情况，弯腰侧头才能平视书标，看清书名。其次，存放不得不采取下蹲姿势，导致人体艘背部位产生很多的重复受力，会使人产生寨积损伤疾病图书馆工作人员上架、倒架、整架时，须保持这种姿势移动视线和

18、身体，容易产生体力疲劳。 起因主要是书目界面与视野有大的角度。所以主要优化对象就是改变书目界面角度。3图书馆布局安全人机设计与改进3.1预览室桌椅协调问题改进设计3.1.1桌椅协调改进依据和方案依据安全人机工程学和海大图书馆阅览室桌椅职能空间问题协调设计优化相关尺寸数据，(l）椅面前沿面高度略低于小腿高度（420mm）：目的是使下肢着力于整个脚掌，并有利于两脚前后移动，减少臀部的压力。(2）减轻座椅质量，采用更轻质木材，减少不必要结构应用：目的是方便移动，让人方便入座，坐下后方便移动，(3）减小座深至450mm：设计成最佳适合尺寸，人性化方便简捷。在保证健康舒适的情况下考虑与桌子的协调作用。方

19、便读者对座椅和书桌前后距离的调节。(4）减小靠背高度至500mm，角度为1100，采用舒适软性材料：目的是让读者在阅读和学习过程中后背有支撑。起到一定的固定作用，减少腰部和颈椎的过度用力，保证学习效率和身体健康。(5）书桌长宽高厚和座椅的座宽坐面倾斜度等一切按照人机工程中最佳尺寸设计。桌面与椅面差将会进行协调。全方位设计打造人机工程化、人性化和舒适化桌椅职能空间尺寸。3.1.2方案设计结果经过查阅和自我设计，集合图书馆现有桌椅相关尺寸最终得到如下尺寸：（1）书桌（如图2）：依旧设计为两面四座式大木桌式，单座桌面最佳宽度900mm，则并排双座则为1800mm，容腿孔最佳深度为800mm，两面对坐

20、形式，桌宽则设计为1600mm，桌面最佳高度应取c级台面高度为740mm。桌面面板厚度设计为40mm。采用实木材料（以增加书桌质量办证其稳定性）。图2最终得到表5尺寸归总表:表5：书桌尺寸设计方案项目尺寸mm桌长1800mm桌宽1600mm桌高740mm面板厚40mm侧面支板厚56mm桌下空间长1688mm（2）座椅：椅面高度根据坐姿腘窝高和坐姿高时的第50%百分位数值设计。找到最佳尺寸椅面高度为440mm，因为要考虑图书馆座椅和书桌尺寸协调作用。由桌面面板下测高度：740mm-40mm=700mm再减去椅面高度440mm得到大腿间隙最佳为260mm，符合椅面最佳大腿间隙最佳范围。从而设计座椅

21、前沿面高度为450mm。符合座椅前沿面最佳高度范围，又保证了一定的椅面倾斜度。设计座椅座深450mm、靠背倾角1050mm靠背高度540mm。三个参数均来自于设计最佳尺寸，能够达到靠背设计目的。最终得到尺寸数据如下 图3经过尺寸设计得到座椅尺寸见下表6：表6：座椅设计尺寸数据项目尺寸椅面高度440mm座椅前沿面高度450mm座椅座深450mm靠背倾角1050mm靠背高度540mm座椅宽度400mm扶手高度100mm座椅平面角度50经过桌椅尺寸设计得到空间（见图4）参数如下表7：图4表7：桌椅职能空间数据项目尺寸mm容腿孔深度=800mm放置深度距离800mm大腿间隙260mm容腿孔宽度=900

22、mm3.2藏书室I型书架改进应用3.2.1书架改进依据与方案根据人体立姿尺寸和活动范围。参考传统式书架和I型系列书架人机工程设计尺寸。优化设计得到如下方案：（1）书架间距应该大于两倍平均肩宽值大于两倍平均肩宽才不至于相向行走时的发生碰撞或者和书架直接接触。遂设计间距应大于420mm2=840mm（2）“I”形书架的设计理念应用“I”形书架整体造型形态呈“I”形，见下图图5图5它是在利用人机工程学和人性化设计提出的满足用户查阅、整理图书的需求的一种书架理念。为了使读者和管理员轻松地查找和整理最上层以及最下层的图书，使得读者不用完全蹲下就可以浏览、查阅、整理所有书目。经此对书架隔板角度的调整，完全

23、可以达到本次设计目的：改善书目界面和人视野的角度。但是此种书架也只是一种理念，尚未投入设计与生产。本次解决书目界面角度问题遂根据“I”型书架理念来设计图书馆书架。 因最上层书目界面角度偏差不严重，其次上层角度修正过大会增加书整理和储放困难。在保障安全的情况下，合理设计最上面一层有防滑栏，且微微向下倾斜的隔板角度，使其在不影响灯光照明和防止书籍滑落的前提下减小用户的视野目光与书目界面之间的角度，使用户轻易地浏览最上层书架的书目；针对最下面两层既不易浏览书目又不方便取出、整理的情况，本款书架将最下面两层书架的隔板均向上倾斜一定角度。最下面两层设计中考虑因为人体不蹲立时对下层角度的需求大于蹲立的需求

24、。只要符合了站立要求。那么俯身是完全能够满足轻易地对最下两层书的浏览、取放和整理。在保证不影响通行的情况下，参考海大图书馆其中少部分浏览型书架得尺寸空间设计，合理设计书目界面角度。解决下面两层浏览难和取放难问题。3.2.2方案设计结果（1）间距优化改进间距协调设定为1000mm。由于“I”型书架得应用。必然导致书架下部突出，座椅间距测量点应该是书架最底端。（2）最上层边缘装订约10mm的防滑挡板。经过多次实验和参考其他文献。由问题分析中可知人眼和书目界面角度为200.查阅人机工程课本可知。人和字符的最小视角是100-300 。本次是改善视角，人性化增大视角，满足更多人的要求。那么应该取300为

25、最低标准。所以上层隔板的设计向下倾斜角度应该等于：300-200=100。小于450（平衡角度）且小于300（安全角度）符合设计安全人机要求。（3）参考海大图书馆其中少部分浏览型书架得尺寸空间设计和倾斜角度。再计算：人体眼高为1420mm倒数第二层书目中间高为500mm高度差为：1420mm-500mm=880mm因为是低头人离书架距离一般为300mm-400mm。以最低值300mm来运算。那么人眼目光与书目角度=arctan (880mm/300mm)=70.150与最上层角度基本相同。那么只需要向上倾斜100则可。而最下一层计算类似：高度差=1420-210=1210mm角度为=arctan (1210/500)=760则视角为约150。则待改正角度为300-150=150则设计方案为最下一层隔板向上倾斜150则相对的书目和目光视角就增加150。弥补了待矫正角。（4）书柜总体尺寸设定书柜最上层偏移角度为100，每层高为320。则伸出正常矩形垂直宽度(伸出量)=2tan100320mm