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1、家具模型设计家具模型设计第三章 家具设计基础 第三节 人体工程学与家具功能设计目 录一、人体基本知识一、人体基本知识二、人体基本动作二、人体基本动作三、人体尺度三、人体尺度四、人体生理机能与家具的关系四、人体生理机能与家具的关系一、人体基本知识一、人体基本知识 家具设计首先要研究家具与人体的关系，要了解人体的构造及构成人家具设计首先要研究家具与人体的关系，要了解人体的构造及构成人体活动的主要组织系统体活动的主要组织系统 。人体是由骨骼系统、肌肉系统、消化系统、血液循环系统、呼吸系统、人体是由骨骼系统、肌肉系统、消化系统、血液循环系统、呼吸系统、泌尿系统、内分泌系统、神经系统、感觉系统等组成。这
2、些系统像一泌尿系统、内分泌系统、神经系统、感觉系统等组成。这些系统像一台机器那样互相配合、相互制约地共同维持着人的生命和完成人体的台机器那样互相配合、相互制约地共同维持着人的生命和完成人体的活动，在这些组织系统中与家具设计有密切关联的是骨骼系统、骨肉活动，在这些组织系统中与家具设计有密切关联的是骨骼系统、骨肉系统、感觉系统和神经系统。系统、感觉系统和神经系统。一、人体基本知识（一一）人人体体主主要要组组织织系系统统（一一）人体人体主要组织系统主要组织系统 1、骨骼系统：骨骼是人体的支架，是家具设计测定人体比例、人体尺度的基本依据，骨骼中骨与骨的连接处产生关节，人体通过不同类型和形状的关节进行着
3、屈伸、回旋等各种不同和动作，由这些局部的动作的组合形成人体各种姿态。2、肌肉系统：骨肉的收缩和舒展支配着骨骼和关节的运动。3、神经系统：人体各器官系统的活动都是在神经系统的支配下，通过神经体液调节而实现的。4、感觉系统：激发神经系统起支配人体活动的机构是人的感觉系统。（二二）人人体体基基本本动动作作二、人体基本动作二、人体基本动作 人体的动作形态是相当复杂而又变化万千，从坐、卧、立、蹲、跳、旋转、行走等等都会显示出不同形态所具有的不同尺度和不同的空间需求。从家具设计的角度来看，合理地依据人体一定姿态下的肌肉、骨骼的结构来设计家具，能调整人的体力损耗、减少肌肉的疲劳，从而极大地提高工作效率。因此
4、在家具设计中对人体动作的研究显得十分必要。与家具设计密切相关的人体动作主要是立、坐、卧。（一一）动动作作形形态态（一）动作形态（一）动作形态 1、立：人体站立是一种最基本的自然姿态，是由骨骼和无立：人体站立是一种最基本的自然姿态，是由骨骼和无数关节支撑而成。数关节支撑而成。2、坐：坐：当人体站立过久时，他就需要坐下来休息，另外人们的活动和工作也有相当大的部分是坐着进行的，因此需要更多地研究人坐着活动时骨骼和肌肉的关系。3、卧：卧：卧的姿态是人希望得到最好的休息状态，不管站立和坐，人的脊椎骨骼和骨肉总是受到压迫和处于一定的收缩状态，卧的姿态，才能使脊椎骨骼的受压状态得到真正的松弛，从而得到最好的
5、休息。三、人体尺度意义三、人体尺度意义三、人体尺度意义 家具设计最主要的依据是人体尺度，如人体站立的基本高度的伸手最大的活动范围，坐姿时的下腿高度和上腿的长度及上身的活动范围，睡姿时的人体宽度，长度及翻身的范围等等都与家具尺寸有着密切的关系。因此学习家具设计，必须首先了解人体各部位固有的基本尺度。（一）人体尺度的灵活性（一）人体尺度的灵活性在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺度随年龄、性别、地区的不同而有所变化，同时随着时代的进步、人们生活水平的提高，人体尺度也在发生变化，因此我们只能采用平均值作为设计时的相对尺度依据，而且也不可能依此作绝对标准尺度，因为一个家具服务的对象是多元的，一张坐椅
6、可能被个个较高的男人使用，也可能被个子较矮的女人使用。因此对尺度的理解是既要有尺度，离开了人体尺度就无从着手设计家具，但对尺度也要有辩证的观点，它具有一定的灵活性。（四）人体生理机能与家具的关系 四、人体生理机能与家具的关系四、人体生理机能与家具的关系 在家具设计中对人体生理机能的研究是促使家具设计更具科学性的在家具设计中对人体生理机能的研究是促使家具设计更具科学性的重要手段。根据人体活动及相关的姿态，人们设计生产了相应的家重要手段。根据人体活动及相关的姿态，人们设计生产了相应的家具，我们将其分类为坐卧性家具、凭依性家具及贮藏性家具。具，我们将其分类为坐卧性家具、凭依性家具及贮藏性家具。（一）
7、分类（一）分类 1、坐卧性家具、坐卧性家具 按照人们日常生活的行为，人体动作姿态可以归纳为从立姿到卧姿按照人们日常生活的行为，人体动作姿态可以归纳为从立姿到卧姿的不同势态，其中坐与卧是人们日常生活中占有的最多动作姿态，的不同势态，其中坐与卧是人们日常生活中占有的最多动作姿态，如工作、学习、用餐、休息等都是在坐卧状态下进行的，因此坐卧如工作、学习、用餐、休息等都是在坐卧状态下进行的，因此坐卧性家具与人体生理机能关系的研究就显得特别重要。性家具与人体生理机能关系的研究就显得特别重要。（1）、）、坐具的基本尺度与要求坐具的基本尺度与要求 坐高：坐高是指坐具的坐面与地面的垂直距离，椅子的坐高由于椅坐高
8、：坐高是指坐具的坐面与地面的垂直距离，椅子的坐高由于椅坐面常向后倾斜，通常以前坐面高作为椅子的坐高。坐面常向后倾斜，通常以前坐面高作为椅子的坐高。坐深坐深：主要是指坐面的前沿至后沿的距离。坐深的深度对人体坐姿主要是指坐面的前沿至后沿的距离。坐深的深度对人体坐姿的舒适影响也很大。如坐面过深，超过大腿水平长度，人体挨上靠的舒适影响也很大。如坐面过深，超过大腿水平长度，人体挨上靠背将有很大的倾斜度，而腰部缺乏支撑点而悬空，加剧了腰部的肌背将有很大的倾斜度，而腰部缺乏支撑点而悬空，加剧了腰部的肌肉活动强度而致使疲劳产生；同时坐面过深，使膝窝处产生麻木的肉活动强度而致使疲劳产生；同时坐面过深，使膝窝处产
9、生麻木的反应，并且也难以走立。反应，并且也难以走立。坐坐宽宽：椅椅子子坐坐面面的的宽宽度度根根据据人人的的坐坐姿姿及及动动作作，往往往往呈呈前前宽宽后后窄窄的的形形状状坐坐面面的的前前沿沿宽宽度度称称坐坐前前宽宽，后后沿沿宽宽度度称称坐坐后后宽宽。坐坐面面倾倾斜斜度度：从从人人体体坐坐姿姿及及其其动动作作的的关关系系分分析析，人人在在休休息息时时，人人的的坐坐姿姿是是向向后后倾倾靠靠，使使腰腰椎椎有有所所承承托托。椅椅靠靠背背：前前面面坐坐凳凳高高度度测测试试曾曾提提到到人人坐坐于于半半高高的的凳凳上上（400-450mm)400-450mm)，腰腰部部肌肌肉肉的的活活动动强强度度最最大大，最
10、最易易疲疲劳劳，而而这这一一坐坐高高正正是是我我们们坐坐具具设设计计中中用用得得最最普普遍遍的的，因因此此要要改改变变腰腰部部疲疲劳劳的的状状况况，就就必必须须设设置置靠靠背背来来弥弥补这一缺陷。补这一缺陷。扶手高度：扶手高度：休息椅和部分工作椅需要设有扶手，其作用是减轻两休息椅和部分工作椅需要设有扶手，其作用是减轻两臂的疲劳。扶手的高度应与人体坐骨结节点到上臂自然下垂臂的疲劳。扶手的高度应与人体坐骨结节点到上臂自然下垂的肘下端的垂直距离相近。扶手过高时两臂不能自然下垂，的肘下端的垂直距离相近。扶手过高时两臂不能自然下垂，过低则两肘不能自然落靠，此两种情况都易使上臂引起疲劳过低则两肘不能自然落
11、靠，此两种情况都易使上臂引起疲劳（图（图4-134-13），根据人体尺度，扶手上表面坐面的至坐面的垂），根据人体尺度，扶手上表面坐面的至坐面的垂直距离为直距离为200-250mm200-250mm，同时扶手前端略为升高，随着坐面倾角，同时扶手前端略为升高，随着坐面倾角与基本靠背斜度的变化，扶手倾斜度一般为与基本靠背斜度的变化，扶手倾斜度一般为10 10 20 20，而，而扶手在水平方向的左右偏角在扶手在水平方向的左右偏角在10 10，一般与坐面的形状吻合。，一般与坐面的形状吻合。坐面形状及其垫性：坐面形状及其垫性：坐面形状一般来就期望与人坐姿时大腿及臀部与坐面承压时形成的状态吻合。坐面形状影响
12、到从姿时的体压分布，如图4-14所示两种形状的坐面形成不同的体压分布。图3-64（a）所示的体压分布较为合理，压力集中于坐骨支承点部分，大腿只受轻微的压力。图3-64（b）尽管坐面外形看起来 舒服，但坐上去后，体压分布显得承受面大，而且大腿的软组织部分要承受较大的压力，反而坐感不舒服。（图1-2）2 2、卧具的基本尺度与要求、卧具的基本尺度与要求 床是供人睡眠休息的主要卧具，也是与人体接触时间最长的家具。床床是供人睡眠休息的主要卧具，也是与人体接触时间最长的家具。床的基本要求是使人躺在床上能舒适地尽快入睡，并且要睡好，以达到的基本要求是使人躺在床上能舒适地尽快入睡，并且要睡好，以达到消除一天的
13、疲劳、恢复体力和补充工作精力的目的。因此床的设计必消除一天的疲劳、恢复体力和补充工作精力的目的。因此床的设计必须考虑到床与人体生理机能的关系。须考虑到床与人体生理机能的关系。（1）卧姿时的人体结构特征：）卧姿时的人体结构特征：从人体骨骼肌肉结构来看，人在仰卧时，不同于人体直立时的骨骼肌肉结构。（2）卧姿人体尺度：卧姿人体尺度：人在睡眠时，并不是一直处于一种静止状态，而是经常辗转反侧，人的睡眠质量除了与床垫的软硬有关外，还与床的大小尺寸有关。床长：床长：床的长度指两床关板内侧或床架内的距离。为了能适应大部分人的身长需要，床的长度应以较高的人体作为标准进行设计，床的长度可按下列公式计算：(图3-6
14、6)L=H（平均身高）1.05+A(头前余量)+B(脚后余量)（二）凭倚性家具：（二）凭倚性家具：凭倚性家具是人们工作和生活所必需的辅助性家具。如就餐用的餐桌、看书凭倚性家具是人们工作和生活所必需的辅助性家具。如就餐用的餐桌、看书写字用的写字桌、学生上课用的课桌、制图桌等；另有为站立活动而设置的写字用的写字桌、学生上课用的课桌、制图桌等；另有为站立活动而设置的售货柜台、账台、谟台和各种操作台等。这类家具的基本功能是适应在坐、售货柜台、账台、谟台和各种操作台等。这类家具的基本功能是适应在坐、立状态下，进行各种活动时提供相应的辅助条件，并兼作放置或贮存物品之立状态下，进行各种活动时提供相应的辅助条
15、件，并兼作放置或贮存物品之用，因此这类家具与人体动作产生直接的尺度关系。用，因此这类家具与人体动作产生直接的尺度关系。（图1-4）1、坐式用桌的基本要求的尺度、坐式用桌的基本要求的尺度 高度：桌子的高度与人体动作时肌体的形状及疲劳有密切的关系高度：桌子的高度与人体动作时肌体的形状及疲劳有密切的关系 桌面尺寸：桌面尺寸：桌面的宽度和深度应以人坐姿时手可达的水平工作范围，以及桌面可能置放物品的类型依据。国家标准国家标准GB3226-82规定规定：双柜写字台宽为：1200-1400mm；深为：600-750mm;单柜写字台宽为：900-1200mm；深为：510-600mm;宽度级差为100mm;深
16、度级差为50mm;一般批量生产的单件产品均按 标准选定尺寸，但对组合柜中的写字台和特殊用途的台面尺寸，不受此限制。餐桌与会议桌的桌面尺寸以人均占周边长为准进行设计，一般人均占桌周边长为550-580mm，较舒适的长度为600-750mm。2 2、立式用桌（台）的基本要求与尺度、立式用桌（台）的基本要求与尺度 立式用桌主要指售货柜台、营业柜台、讲台、服务台及各种工作台等。立式用桌主要指售货柜台、营业柜台、讲台、服务台及各种工作台等。站立时使用的台桌高度是根据人体站立姿势的屈臂自然垂下的肘高来站立时使用的台桌高度是根据人体站立姿势的屈臂自然垂下的肘高来确定的。按我国人体的平均身高，站立用台桌高度以
17、确定的。按我国人体的平均身高，站立用台桌高度以910-965mm910-965mm为宜。为宜。若需要用力工作的操作台，其桌面可以稍降低若需要用力工作的操作台，其桌面可以稍降低20-50mm20-50mm，甚至更低一些，甚至更低一些（图（图3-703-70）。）。立式用桌的桌面尺寸主要由所城的表面尺寸和表面放置立式用桌的桌面尺寸主要由所城的表面尺寸和表面放置物品状况及室内空间和布置形式而定，没有统一的规定，视不同的使物品状况及室内空间和布置形式而定，没有统一的规定，视不同的使用功能作专门设计。用功能作专门设计。立式用桌的桌面尺寸主要由所城的表面尺寸和表面放置物品状况及室立式用桌的桌面尺寸主要由所
18、城的表面尺寸和表面放置物品状况及室内空间和布置形式而定，没有统一的规定，视不同的使用功能作专门内空间和布置形式而定，没有统一的规定，视不同的使用功能作专门设计。设计。2、立式用桌（台）的基本要求与尺度 （三）贮存性家具（三）贮存性家具 贮存性家具是收藏、整理日常生活中的器物、衣物、消费品、贮存性家具是收藏、整理日常生活中的器物、衣物、消费品、书籍等的家具。根据存放物品的不同，可分为柜类和架类两书籍等的家具。根据存放物品的不同，可分为柜类和架类两种不同贮存方式。柜类贮存方式主要有大衣柜、小衣柜、壁种不同贮存方式。柜类贮存方式主要有大衣柜、小衣柜、壁柜、被褥柜、书柜、床头柜、陈列柜、酒柜等；而架类
19、贮存柜、被褥柜、书柜、床头柜、陈列柜、酒柜等；而架类贮存方式主要有书架、食品架、陈列架、衣帽架等。贮存类家具方式主要有书架、食品架、陈列架、衣帽架等。贮存类家具的功能设计必须考虑人与物两方面的关系；一方面要求贮存的功能设计必须考虑人与物两方面的关系；一方面要求贮存空间划分合理，方便人们存取，有利于减少人体疲劳；另一空间划分合理，方便人们存取，有利于减少人体疲劳；另一方面又要求家具贮存方式合理，贮存数量充分，满足存放条方面又要求家具贮存方式合理，贮存数量充分，满足存放条件。件。（三）贮存性家具 1 1、贮存性家具与人体尺度的关系、贮存性家具与人体尺度的关系 为了正确确定柜、架、搁板的高度及理分配
20、空间，首先必须了为了正确确定柜、架、搁板的高度及理分配空间，首先必须了解人体所能及的动作范围，以我国成年妇女为例，其动作活动解人体所能及的动作范围，以我国成年妇女为例，其动作活动范围如图范围如图3-723-72所示。所示。图中：图中：A A是站立时上臂伸出的取物高度，以是站立时上臂伸出的取物高度，以1900mm1900mm为界线，再高就为界线，再高就要站在凳子上存取物品，是经常存取和偶然存取的分界线。要站在凳子上存取物品，是经常存取和偶然存取的分界线。B B是站立时伸臂存取物品较舒适的高度，是站立时伸臂存取物品较舒适的高度，1750-1800mm1750-1800mm可以作可以作为经常伸臂使用
21、的挂棒或搁板的高度。为经常伸臂使用的挂棒或搁板的高度。C C是视平线高度，是视平线高度，1500mm1500mm是存取物品最舒适的区域。是存取物品最舒适的区域。D D是站立取物比较舒适的范围，是站立取物比较舒适的范围，600-1200mm600-1200mm高度，但已受视线高度，但已受视线影响及需局部弯腰存取物品。影响及需局部弯腰存取物品。E E是下蹲伸手存取物品的高度，是下蹲伸手存取物品的高度，650mm650mm可作经常存取物品的下可作经常存取物品的下限高度。限高度。F F、G G是有炊事案桌的情况下存取物品的使用尺度，存贮柜高度尺是有炊事案桌的情况下存取物品的使用尺度，存贮柜高度尺寸要相
22、应降低寸要相应降低200mm200mm根据上述动作分析，家庭橱柜应适应女性使用要求。我国的国家根据上述动作分析，家庭橱柜应适应女性使用要求。我国的国家标准规定柜高限度在标准规定柜高限度在1850mm1850mm，在，在1850mm1850mm以下的范围内，根据人体以下的范围内，根据人体动作行为和使用的舒适性及方便性，再可划分为二个区域，第一动作行为和使用的舒适性及方便性，再可划分为二个区域，第一区域为以人肩为轴，上肢半径活动的范围，高度定在区域为以人肩为轴，上肢半径活动的范围，高度定在650-1850mm650-1850mm，是存取物品最方便、使用频率最多的区域，也是人的视线最易，是存取物品最
23、方便、使用频率最多的区域，也是人的视线最易看到的视域。第二区域为从地面至人站立时手臂下垂指尖的垂直看到的视域。第二区域为从地面至人站立时手臂下垂指尖的垂直距离，即距离，即650mm650mm以下的区域，该区域存贮不便，人必须蹲下操作，以下的区域，该区域存贮不便，人必须蹲下操作，一般存放较重而不常用的物品。若需扩大贮存空间，节约占地面一般存放较重而不常用的物品。若需扩大贮存空间，节约占地面积，则可设置第三区域，即橱柜的上空积，则可设置第三区域，即橱柜的上空1850mm1850mm上的区域。一般可上的区域。一般可叠放柜架，存放较轻的过季性物品（如棉絮等）（图叠放柜架，存放较轻的过季性物品（如棉絮等
24、）（图3-733-73）。）。在上述贮存区域内根据人体动作范围及贮存物品的种类可以设置搁板、抽屉、在上述贮存区域内根据人体动作范围及贮存物品的种类可以设置搁板、抽屉、挂衣棍等。在设置搁板时，搁板的深度和间距除考虑物品存放方式及物体的挂衣棍等。在设置搁板时，搁板的深度和间距除考虑物品存放方式及物体的尺寸外，还需考虑人的视线，搁板间距越大，人的视域越好，但空间浪费较尺寸外，还需考虑人的视线，搁板间距越大，人的视域越好，但空间浪费较多，所以设计时要统筹安排。多，所以设计时要统筹安排。至于橱、柜、架等贮存性家具的深度和宽度，是由存放物的种类、数量、存至于橱、柜、架等贮存性家具的深度和宽度，是由存放物的
25、种类、数量、存放方式以及室内空间的布局等因此来确定，在一定程度上还取决于板材尺寸放方式以及室内空间的布局等因此来确定，在一定程度上还取决于板材尺寸的合理裁割及家具设计系列的模数化。的合理裁割及家具设计系列的模数化。2 2、贮存性家具与贮存物的关系、贮存性家具与贮存物的关系 贮存性家具除了考虑与人体尺度的关系外，还必须研究存放物品的类别与方贮存性家具除了考虑与人体尺度的关系外，还必须研究存放物品的类别与方式，这对确定贮存性家具的尺寸和形式起重要作用。式，这对确定贮存性家具的尺寸和形式起重要作用。一个家庭中的生活用品是极其丰富多彩的，从衣服鞋帽到床上用品，从主副一个家庭中的生活用品是极其丰富多彩的
26、，从衣服鞋帽到床上用品，从主副食品到烹饪器具、各类器皿，从书报期刊到文化娱乐用品，以及其它日杂用食品到烹饪器具、各类器皿，从书报期刊到文化娱乐用品，以及其它日杂用品，这么多的生活用品，尺寸不一，形体各异，要力求做到有条不紊，分门品，这么多的生活用品，尺寸不一，形体各异，要力求做到有条不紊，分门别类地存放，促成生活安排的条理化，从而达到优化室内环境的作用。别类地存放，促成生活安排的条理化，从而达到优化室内环境的作用。针对这么多的物品种类和不同尺寸，贮存家具不可能制作得如此琐碎，针对这么多的物品种类和不同尺寸，贮存家具不可能制作得如此琐碎，只能分门别类地合理确定设计的尺度范围。只能分门别类地合理确定设计的尺度范围。