建筑人体工程学

1、建筑人体工程学第三章 人体测量学及应用1.人体测量的基本知识人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。机器与人体尺度的关系1.1 人体测量的种类（包括人的动作范围、各种运动特性）类型静态尺寸动态尺寸人体构造上的尺寸人体功能上的尺寸（包括形态测量、生理测量）1.2 人体尺寸相关标准 国际标准： IS0 7250：1996IS0TCl59SC3（人体测量与生物力学分技术委员会制定）国家标准：GBT 5703-1999用于技术设计的人体测量基础项目GBT 5704.15704.4-l985人体测量仪器1.3.1 衣着和支撑面人体测量时，被测者不穿鞋袜，只穿单薄内衣。1.3人体测量的基本术语

2、1.3.2 测量方向1.在人体上、下方向上，将上方称为头侧端，将下方称为足侧端。头 侧 端足 侧 端2.在人体左、右方向上，将靠近正中矢状面的方向称为内侧，将远离正中矢状面的方向称为外侧。3.在人体的四肢上将靠近四肢附着部位的称为近位，将远离四肢附着部位的称为远位。1.3.3 测量姿势立姿 被测者挺胸直立，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直。手掌朝向体侧，手指轻贴大腿外侧，腰部自然伸直，左右足后跟并拢，前端分开，约呈45角，体重均匀分布于两足。坐姿 被测者挺胸端坐在被调节到腓骨头高度的平面上，眼睛平视前方，左右大腿接近平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上，手轻放在大腿上。1.1.5

3、 人体测量仪器人体测高仪 人体测量用直角规 人体测量用弯角规人体测量用角度针人体测量用软尺1.3.5 测量项目 国家标准 GB/T 57031999 用于技术设计的人体测量基础项目 立姿：12项 坐姿：17项 特定体部：14项（含手、足、头） 功能体部：13项（含颈、胸、腰、腕、腿等围度） 共计56个人体测量项目群体的人体尺寸数据近似服从正态分布规律GBT l0000 1988用两种方法描述人体尺寸的分布状况： 第一种方法： 人体尺寸百分位数法 每项人体尺寸都给出7个百分位数的数据，这7个百分位数分别是：1、5、10、50、90、95和99百分位数。 用符号P1、P5、P10、P50、P90、

4、P95、P99来分别表示它们。第5百分位数表示“小”身材;第50百分位数表示“中”身材；第95百分位数表示“大”身材。人体主要尺寸表 单位：mm 第二种方法：给出人体尺寸均值和标准差。这是GBT l0000 1988描述人体尺寸分布状况的补充方法。2常用人体尺寸数据摘录及简要介绍2.1 人体主要尺寸 人体主要尺寸视图2.1.1 立姿人体尺寸和坐姿人体尺寸立姿人体尺寸表 GBT l0000-1988立姿人体尺寸视图坐姿人体尺寸表 GBT l0000-1988坐姿人体尺寸视图人体水平尺寸 mm人体水平尺寸视图2.2.4 人体水平尺寸人体头部尺寸视图2.2 人体尺寸的差异2.2.1 地区差异 2.2

5、.2 时代差异 由于生活水平提高，营养改善，同一民族、同一地区人群的人体尺寸常可能存在着时代差异。这种差异只在该国、该民族社会经济发展比较快的时期才会较明显地体现出来。 2.3.3 年龄差异 注意：在采用人体尺寸时，必须判断对象适合那些年龄组，要注意不同年龄组尺寸数据的差异。例如： 人体尺寸增长过程：男20岁、女18岁。（结束） 手的尺寸：男15岁、女13岁。（达到一定值） 脚的大小：男17岁、女15岁。（基本定型） 成 年 人：身高随年龄增长而收缩；体重、肩宽、 腹围、臀围、胸围却随年龄增长而增长。2.2.4 性别差异对于大多数人体尺寸，男性比女性大些；（但有四个尺寸正相反）同整个身体相比，

6、女性的手臂和腿较短，躯干和头占的比例较大，肩较窄，骨盆较宽；皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别；在腿的长度尺寸起重要作用的场所（如座姿操作的岗位），考虑女性的人体尺寸至关重要。2.2.5 职业差异 不同职业的人，在身体大小及比例上也存在着差异。例如，一般体力劳动者平均身体尺寸都比脑力劳动者稍大些。身高数据3设计用人体模板二维人体模板采用密实的板材制作，尺寸比例和各关节的活动幅度，要求基本符合人体实际。 3.1坐姿人体模板 坐姿人体模板视图方向1）坐姿人体模板的性别和视图方向 坐姿人体模板应按成年男性和成年女性两个性别制作。每个性别按3个视图方向制作，分别是侧视图、俯视图、正视

7、图。 坐姿人体模板侧视图坐姿人体模板侧视图坐姿人体模板俯视图坐姿人体模板俯视图坐姿人体模板正视图坐姿人体模板正视图 坐姿人体模板关节角度调节范围坐姿人体模板应用人体模板主要用于人机工程辅助设计，也用于相应的辅助绘图、辅助演示和辅助测试。人体模板应用人体模板用于小车驾驶室设计 设计用人体模板人体模板用于拖拉机驾驶室设计 人体工程学与座椅设计坐姿分析座椅设计座椅设计实例作业坐姿分析坐姿的优点和缺点坐姿矫形学生理肌肉活动度坐姿的优点和缺点优点缺点可免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力，减少人体能耗，消除疲劳坐姿比站立更有利于血液循环有利于保持身体的稳定，这对精细作业更适在脚操作

8、场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有利于作业。优 点缺点限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业，而频繁的起坐交替也会导致废劳。长期维持坐姿也会影响人体健康，招致腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造成损害，如消化器官与呼吸器官坐姿太久也会造成下肢肿胀，静脉压力增加大腿局部受到压力，增加血液回流阻力，引起不适感。坐姿矫形学生理1. 正常的姿势下，脊柱的腰椎部分前凸，而至骶骨时则后凹。在良好的坐姿状态下，压力适当地分布于各椎间盘上，肌肉组织上承受均匀的静负荷。 2. 当处于非自然姿时，椎间盘内压力分布不正常，形成的压力梯度，严重的会将椎间盘从腰椎之间挤出来，压迫中枢

9、神,产生腰部酸痛、疲劳等不适感。躯干完全挺直的坐姿使脊椎严重弯曲，因椎间盘上压力不能正常分布，身体上部的负荷加在腰椎部，引起不适，因此90度角的靠背椅是不良的设计良好的坐姿：腰与大腿成135度，腰椎部有支撑躯干前倾的姿势会使本来前凸的腰椎拉直甚至反向后凹，这种姿势因而也极不舒服，影响了胸椎和颈椎的正常弯曲，使颈、背部疲劳 F E D C B AG肌肉活动度 脊椎骨依据其附近的肌肉和腱连接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏离自然状态，肌腱组织就会受到相互压力(拉或压)的作用，使肌肉活动度增加，招致疲劳酸痛。3组不同坐姿的23腰椎背棘直肌肌电图在挺直坐姿下，腰椎部位肌肉活动度高，因为腰

10、椎前向拉直使肌肉组织紧张受力。提供靠背支承腰椎后，活动力则明显减小；躯干前倾时，背上方和肩部肌肉活动度高，以桌面作为前倾时手臂的支承并不能降低活动度。C 大于90度的靠背可防止骨盆的旋转，增加坐姿稳定性 且使坐姿更接近自然状态根据矫形学原理和肌肉活动度分析可得出下列结论：A 躯干挺直或前倾的坐姿很容易引起疲劳B 设置适当的靠背可使疲劳降低座椅设计设计原则和分类设计细则设计原则和分类6. 椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度，使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨结节区域1. 座椅的形式与尺度及其功用有关2. 座椅的尺度必须参照人体测量学数据确定3. 身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担4. 座椅前缘处，

11、大腿与椅子之间压力应尽量减小5. 腰椎下部应提供支承，设置适当的靠背以降低背部紧张度当考虑坐姿动机时，座椅基本分为三类：休息为目的的安乐椅作业场所的工作椅多用椅休息为目的的安乐椅设计重点在于使人体得到最大的舒适感，消除身体的紧张与疲劳。合理的设计应使人体的压力感减至最小。作业场所的工作椅稳定性是主要因素，腰部应有适当的支持，重量要均匀分布于座垫(或座面)上，同时要适当考虑人体的活动性，操作的灵活性与方便等。多用椅这类座椅以多种功能为设计重点。它可能与桌子配合，可能是工作、休息兼用，也可能是作为备用椅可以折叠收藏起来。设计细则座高 靠背的宽度与高度座宽 靠背角度座深 扶手高座面倾角 椅垫1. 适

12、当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放于地面。2. 座面不能过高，否则小腿悬空时，大腿受椅面前缘压迫，使坐者感到不适，长时间这样坐着血液循环受阻，小腿麻木肿胀。因此，座高一般按低身材人群设计，建议座面前缘应比人体膝窝高度低35cm，且有半径为2.55cm的弧度。3. 座面亦不能太低，否则腿长的人骨盆后倾，正常的腰椎曲线被拉直，致使腰酸不适。座高：休息用安乐椅3845cm，工作椅4350cm休息椅应使腿能向前方伸展，以放松肌肉，也有助于身体的稳定工作椅使人以较直立的姿势坐于其上，双脚平放于地面，故其座高比休息椅稍大当作业面固定时，椅高上限应根据身材较矮的作业者的要求来确定，因为工作椅的高度

13、显然与作业面高度有关，工作椅最好高度可调，以适应不同作业者座宽必须能容纳身材粗壮的人。对单人使用的座椅，参考尺寸是臀宽，以女性群体尺寸上限为设计根据，对成排相邻放置的座椅，如剧场观众椅，则座宽应以肘间距的群体上限位为设计基准，以避免拥挤压迫感。座宽亦不能太大，如长时间坐姿作业，双臂应得到应有的支承，如座宽太大，则肘部必须向两侧伸展以寻求支承，这样会引起肩部疲劳。座宽：4345cm座深：休息用椅4043cm，工作用椅3540cm指椅面前缘至后缘的距离，该尺寸不能太大。正确的座深应使靠背方便地支持腰椎部位如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距），座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠

14、背的支持，则必须改变腰部正常曲线；否则，坐者必须向座缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持为适应绝大多数使用者，座深应按较小百分位的群体设计，这样身材矮小者坐着舒适，身体高大的人只要小腿能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。座面倾角：休息椅1920度，工作椅小于3度座面倾角指座面与水平面所夹角度座面后倾的作用有两点：一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠椅背，获得支持，可以降低背肌静压。二是防止坐者从座缘滑出座面。后者在振动颠簸的环境中尤为重要，如汽车鸳驶用座椅及长途汽车的乘客座椅休息椅座面倾角大，有利于身心松弛，大座面倾角与靠背倾角构成近于平躺的休息姿势。对工作座椅而言，因作业空间

15、一般在身体前侧，如座面过份后倾，脊椎因身体前屈作业而会被拉直，破坏正常的腰椎曲线，形成一种费力的姿势，因此倾角不能太大，一般为3度以下从座椅的功能来区分采用座面适当前倾设计的工作椅会更适合于工作，尤其是办公室工作，比如对写字和绘图用椅的设计，当要求座高较高时，对于倾斜式绘图桌用椅，前倾角应达到15度以上，如果背靠角为90。，则相当于座面与靠背夹角为l05度，这是坐姿的最小舒适角度，靠背对于脊椎部还能起适度的支持作用，肌肉紧张较小，背部压力在椎骨上分布也较均匀。研究还表明：靠背的高度与宽度因为人体背部处于自然形态时最舒适，此时腰椎部分前凸，座椅设计要从座面与靠背之间的角度和适当的腰椎支持来尽力保

16、证。成年人腰椎部中心位置约在座位上方2326cm处，腰椎支点应略高于此尺度，以支持背部重量。靠背的最大高度可达4863cm，最大宽度可达3548cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(决定靠背高)和肩宽(决定靠背宽)有关，确定高度时还必须计入座椅的有效厚度。靠背由肩靠和腰靠两部份构成，大部份工作场合，腰靠最主要。为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开口部分，其高度至少为12.520cm靠背角度 ：103一112度指座面与靠背的夹角，其目的与座面角度相似从脊柱正常形态来看，该角为105度较为合适。实际应用中，建议取：阅读用椅101l04度，休息椅105108度扶手高：座垫有效厚度以上2122cm在不妨碍执行某些待定作业的情况下，一般座椅应考虑设置扶手。扶手的主要功用是使手臂有所依托，减轻手臂下垂重力对肩部的作用，使人体处于较稳定的状态。它也可以作为起身站立或变换坐姿的起点。扶手不能太高，否则迫使肘部抬高，肩部与颈部肌肉拉伸；但如过低则实际上使臂部得不到支撑，或者躯干必须偏斜，以寻求一侧的支承人体在坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀部的两块坐骨结节，其上只有少量的肌肉，人体重且的75左右由约25cm2的坐骨周围的部位来支承，这样久坐足以产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。椅垫测试研