学生公寓人机工程学分析评价及改进设计.doc

安安 全全 人人 机机 工工 程程 课课 程程 设设 计计 报报 告告 课课 题题 名名 称：称： 学生公寓人机工程学分析评价及改进设计学生公寓人机工程学分析评价及改进设计 学学 生生 姓姓 名：名： 傅裕傅裕 赵晶赵晶 董敏丽董敏丽 专专 业业 班班 级：级： 安全工程安全工程 12021202 班班 20142014 年年 1212 月月 组员及任务分配 姓名学号任务得分 傅裕201207420206前言、摘要、对于阳台、门与风扇 的改进、寝室噪声与光度参数测量 并且分析、寝室平面图、汇总整理 董敏丽201207420205寝室测量、环境分析、对于书桌的 分析改进 赵晶201207420221寝室测量、环境分析、对于浴室的 分析改进 学生公寓人机工程学分析评价及改进设计学生公寓人机工程学分析评价及改进设计 【摘要摘要】： 安全人机工程是从安全的角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去 解决人机结合面的安全问题的一门新兴学科。研究人、机械、环境三者之间的 相互关系，探讨如何使机械、环境符合人的形态学、心理学、心理学方面的特 性，使人机械环境相互协调。本课程设计重点是针对学生公寓的基本结构、 相关物件、噪音、照明度等人机关系进行分析评价，综合运用安全人机工程学 的理论和分析方法，研究问题提出整改措施。旨在学会独立运用所学的专业知 识，培养分析和解决问题的能力，并为学生提供一个合理、舒适的居住环境。 【关键词关键词】： 人机工程学；人机结合面；照明度；噪音 目录目录 一、前言2 二、理论依据2 三、 实测数据6 3.1 测量仪器：6 3.2 测量对象6 3.3 测量目的：6 3.4 测量数据：6 3.5 公寓的整体布局的具体分析：8 四、环境9 4.1 温度环境9 4.2 宿舍照明度9 4.3 宿舍噪声9 五、 宿舍现状分析及改进措施10 5.1、对于浴室.10 5.1.1 门 10 5.1.2 卫生间 10 5.1.3 洗手台.11 5.1.4 热水器.11 5.1.5 地板 11 5.1.6 便池.11 5.1.7 改进意见.11 5.2、对于书桌.12 5.2.1 书桌数据测量.12 5.2.2 测量数据分析.13 5.2.3 改进意见.16 5.3、对于床与阳台门、风扇.17 5.3.1 床的高度.17 5.3.2 改进意见.17 5.3.3 梯子.17 5.3.4 改进意见.18 5.3.5 阳台门.18 5.3.6 改进意见.18 5.3.7 风扇.19 5.3.8 改进意见.19 六、 小结19 附件20 一、 数据收集20 二、寝室平面放大图22 一、前言一、前言 学被称为“象牙塔”、“自由的天堂”，很大一部分原因在于有更多的自 由时间，就有更多的时间呆在宿舍。在一天二十四个小时里，大学生有超过 12 个小时在宿舍度过，这说明大学宿舍的重要性，同时也侧面说明对宿舍作深入 研究的必要性。大学生公寓是大学生在校期间学习和生活的场所。主要满足大 学生日常的休息、学习、 交往、 储物、用膳等多种要求需要的功能空间，主 要包括卧室、 卫生间、 晾晒空间等。 设计应主要解决的问题是科学合理的空 间划分、良好的自然通风和采光、舒适的空间尺度及合理功能分区既满足学生 公寓的共性又突出不同消费群体的个性。 二、理论依据二、理论依据 表 1-1 人体主要尺寸 单位：mm 年龄分组女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 身高 1449 1484 1503 1570 1640 1659 1697 体重/kg 39 42 44 52 63 66 71 上臂长 252 262 267 284 303 302 319 前臂长 185 193 193 213 229 234 242 大腿长 387 402 410 438 467 476 494 小腿长 300 313 319 344 370 375 390 表表 1-21-2 立姿人体尺寸立姿人体尺寸 单位：单位：mmmm 年龄分组女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 眼 高 1337 1371 1388 1454 1522 1541 1579 肩 高 1166 1195 1211 1271 1333 1350 1385 肘 高 873 899 913 960 1009 1023 1050 手功能高 630 650 662 704 746 757 778 会阴高 648 673 686 732 779 792 819 胫骨点高 363 377 384 410 437 444 459 表表 1-31-3 坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸 单位：单位：mmmm 年龄分组女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 坐 高 789 809 819 855 891 901 920 坐姿颈椎点高 563 579 587 617 648 657 675 坐姿眼高 678 659 704 739 773 783 803 坐姿肩高 504 518 526 556 589 594 609 坐姿肘高 201 215 223 251 277 284 299 坐姿大腿厚 107 113 117 130 146 151 160 坐姿膝高 410 424 431 458 486 494 507 小腿加足高331 341 350 382 399 405 417 坐 深 388 401 408 433 461 469 486 臂膝距 481 495 502 521 561 570 587 坐姿下肢长 826 851 861 921 960 975 1005 表表 1-41-4 人体水平尺寸人体水平尺寸 单位：单位：mmmm 年龄分组女(18-55 岁) 百分位数 1 5 10 50 90 95 99 胸 宽 219 233 239 260 289 299 319 胸 厚 159 170 176 199 230 239 260 肩 宽 304 320 328 351 371 377 387 最大肩宽 347 363 371 387 428 438 458 臀 宽 275 290 296 317 340 346 360 坐姿臀宽 295 310 318 344 374 382 400 坐姿两肘间宽 326 348 360 404 460 379 509 胸 围 717 745 760 826 919 949 1005 腰 围 622 659 680 772 904 950 1025 臀 围 795 824 840 900 975 1000 1044 3、实测数据实测数据 3.1 测量仪器：测量仪器： 卷尺、声级计、数位式照度计 3.2 测量对象测量对象 （1）寝室基本结构的测量（包括空间结构，温度、声、光、电等环境）； （2）寝室相关物件的测量（包括如床、柜、桌、椅、便池、洗漱台、风扇、电 灯等） 3.3 测量目的：测量目的： 用具体的数据来说明、分析宿舍的人机界面的不合理性，从而为下一步改 进措施提供有利的测量数据 本文所设计的四人间公寓为长 8.13m、宽 3.31m、高 3.15m 的一线型空间， 充分考虑学生的实际生活，休息、学习、洗漱空间是必备的，同时，也需要有 一定的自由支配空间。为保证室内空气的清新，洗漱空间（卫生间、洗漱台） 要与休息（床）、学习空间（室内主体）相隔开。运用落地玻璃门隔开，将整 个公寓分开为室内和室外两部分。在整体布置上，将休息、学习空间放在室内， 阳台为放松区域。 3.4 测量数据：测量数据： 表表 2-12-1 宿舍实测数据宿舍实测数据 噪声（leq）： 位置第一次第二次第三次平均 阳台 49.354.643.549.1 室内 41.253.532.063.4 座位 29.732.536.933.0 浴室 38.752.650.847.4 长度 （mm） 宽度(mm) 高度(mm) 宿舍 813033103150 前门 7950381900 前窗 795038385 床铺 20008001780 书桌 1315580770 壁柜 4804892683 凳子 360260436 阳台门 13552340 阳台 331011202830 洗漱台 1200580830 厕所门 5902015 厕所 240018203170 阳台栏杆 331011501120 书架 780250320 钥匙孔 925 开关 1225 门把手 1020 表表 2-22-2 不同时间段光照度不同时间段光照度 阳台座位 1座位 2座位 3座位 4厕所 9-11 221519.620.624.116.625.6 11-13 279025.336.136.723.124.7 13-15 323029.140.8445.728.728.7 15-17 112011.328.629.310.429.6 平均 2238.821.331.533.919.727.2 3.5 公寓的整体布局的具体分析：公寓的整体布局的具体分析： 图 1：座位主视图 位 置 照 度 时 间 段 西 3-513 寝室平面图 四、环境四、环境 4.1 温度环境温度环境 由于寝室背阳，夏天比较凉爽；冬天则非常寒冷。其中，夏天有空调与电 扇，可以降温。冬天开空调则会使人感觉干燥，不适。且常年阴冷，室内潮气 很重，令人不适。 4.2 宿舍照明度宿舍照明度 因为宿舍背阳，阳光不足。但是宿舍内安装有两个白炽灯管。方便夜间学 习生活。但是日光灯的光线分布不合理，当学生坐在电脑桌前时正好挡住了光 线，不利于学习，每个学生的电脑桌上方装备一个节能灯，既能保证足够的光 线也不会浪费太多的能源。由测得的数据显示寝室的关照度不足。 4.3 宿舍噪声宿舍噪声 （1）人耳的可听范围。无论是从所响应的频率范围。还是从强度的大小来 看，人耳都有很高的灵敏度，可听声主要取决于声音的频率。具体正常听力的 青少年能够感觉到的频率范围大约为 1620000hz，一般人的最佳听力范围是 2020000hz。噪声： 音高和音强变化混乱、听起来不谐和的声音。是由发音 体不规则的振动产生的（区别于【乐音】），从物理学的角度来看：噪声是发 声体做无规则振动时发出的声音。 同【噪声】：在一定环境中不应有而有的 声音。泛指嘈杂、刺耳的声音。从环境保护的角度看：凡是妨碍到人们正常休 息、学习和工作的声音，以及对人们要听的声音产生干扰的声音，都属于噪声。 噪声是一类引起人烦躁、或音量过强而危害人体健康的声音。噪声污染主要来 源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇 叭、早市和人的大声说话等。由以上的测量数据来看，寝室的噪声基本没有。 对于学习、休息、娱乐都是没有影响的。 五、宿舍现状分析及改进措施五、宿舍现状分析及改进措施 5.1、对于浴室、对于浴室 5.1.1 门门 卫生间门宽 59cm，高 200cm，打开范围 098，只能向内打开。查阅 资料知，男性第 95 百分位肩宽为 40.3cm，身高为 177.5cm，女性第 95 百分位 肩宽为 37.7cm，身高为 165.9.所以此门是符合人体尺寸设计的。 门把高 102cm，人立资手向前倾 3045，男性第 95 百分位值为 83.4cm，女性第 95 百分位值为 71.2cm，所以门把过高。 5.1.2 卫生间卫生间 卫生间的灯光颜色是明亮的，无窗。 排风扇排风效果一般。卫生间与洗手 间没有分开，但中间装有帘杆，可以使用帘子，使得洗手间与卫生间能够同时 使用。 5.1.3 洗漱台洗漱台 洗手池形状似半径 50cm 的半圆，高 80cm，洗漱洗衣服时，需弯腰、低头， 时间久了，人就会感到酸累。 洗手池的镜子长 80cm，宽 70cm，较大，实际使用面积很少，照镜距离 58.5cm 以上，此距离照镜子适中。 洗手台形状为正方形，长为 120cm，宽 58.5cm，高 80cm，具有足够大的空 间放置盆等生活用品。 5.1.4 热水器热水器 热水器电源开关高 217cm，太高，一般人无法顺利控制电源开关，但旁边 有便池台克服了这障碍，但却过于麻烦。 热水器沐浴器高 200cm，较高，但旁边有便池台，高 29cm，克服了开关障 碍，但却过于麻烦。 浴霸高 181cm，较高，但是是非固定式的，旁边有便池台，有助于将其摘 取下来，但却过于麻烦。 5.1.5 地板地板 地板太滑，是普通的瓷砖，防滑系数太低，因为洗手间本来就是盥洗的地 方，容易打湿地面，这一状况是个很大的安全隐患。 5.1.6 便池便池 便池最小宽度约为 24cm，长约 41cm，设有防滑槽，并在高 29cm 上的便池 台上，设计较合理。 冲洗按钮高 64cm，有点低，使用时需弯腰。 5.1.7 改进意见改进意见 就卫生间的功能，是为人提供一个沐浴和清洁空间，人在进入卫生间时与 卫生间形成一个人机系统，就与卫生间有了一个整体的人机关系网。对卫生间 的改进主要是以人的身高，手上举高等人体参数为依据。 1、门把高 102cm，过高，人立资手向前倾 3045，男女第选 50 百分 位值约为 850950cm，考虑鞋衣服的修正量 15mm，所以门把应设于高 852 952cm 的位置。 2、洗漱台设计成方形，角状容易割伤人，改为弧状。 3、依据理论依据洗漱台的高为：洗漱台高/人身高=4/9。学生 95 百分位数 的身高为 1678mm，因此洗漱台高为：1678*4/9=737mm 。考虑鞋衣服的修正量 15mm，所以设计时洗漱台高为 740+15=755mm。模拟如图： (a)刷牙 （b）洗脸 4、地板太滑，且容易积水，应采用防滑系数较高的地板，或者贴防滑地板 膜，并使地板向排水口有一定的倾斜角度。 5、热水器电源开关的设置，根据人站姿双手功能上举高，且不靠便池台， 应在 185-195cm 之间。如图： 6、淋浴头安装高度，参照一般学生第 95 百分位的身高为准。再加上人穿 鞋的修正量 30mm。依据学生第 95 百分位身高 1678mm、淋浴浴霸座高/人高 =4/3、考虑鞋的修正量 30mm ；所以设计时浴霸高为 s=2307.5+30=2337.5mm。 7、对于冲洗按钮，人立资手向前倾 3045，男性第 95 百分位值为 83.4cm，女性第 95 百分位值为 71.2cm，所以冲洗按钮应在 70-85cm 之间。 8、没有悬挂拖把的地方，宿舍的拖把堆积。 9、浴室的色彩：其一可以通过通过灯光的效果，其二是地板颜色的映衬。 色彩的选择应符合室内环境的特性。值得注意得是，各种室内视觉环境有一个 基本相同的要求，就是上部应该比下部明亮。这样，人在空间里有一个空间的 层次感，不会压抑。 综上考虑，在浴室的色彩搭配中将采取以下的设计： 洗漱间与浴室隔开，在洗漱间一侧的色彩将采用冷色基调，灯光用比较亮的白 色。由于的空间有限，四面的墙将采用高明度的淡色白色，以达到扩大空间 的效果。里侧的淋浴间采用灯光暖色调色彩，暖黄色。采用此色可是整个室内 空间显得温暖，缓解疲劳，放松心情，在洗浴的时候打打一个全身心的放松。 墙的下部分可以采用米白色的墙砖。地板采用蓝色、白色相间地板砖，使整个 室内的色调协调，美感。使气氛中跳跃着生动活泼的青春气息。 设计参考表： 5.2、对于书桌、对于书桌 书桌是供学生在学校宿舍中书写、阅读、休闲娱乐之用，占据寝室空间很 大的一部分，与学生的关系甚为密切，因此，对书桌的合理设计是至关重要的。 在对书桌的分析与设计过程中，我们通过查阅有关资料，将安全人机学中的分 析方法与数据测量及处理方法灵活运用到实际中，仔细求证书桌的设计是否吻 合人机工程学的要求，并根据人机学的规范和人的使用习惯提出了一些改进意 见。 5.2.1 书桌数据测量书桌数据测量 目前学校四人寝室的书桌构造包括以下几个部分： 桌面为标准的矩形设计，桌面两侧分别为衣柜和书架；书架以隔板为界分 为三块；书架一侧桌面以下部分设计为鞋柜，鞋柜共有两层。其具体尺寸参数 详见下表： 5.2.2 测量数据分析测量数据分析 （1）桌面宽度为 58cm 图 1 为人体在水平面作业时的正常作业域和最大作业域，由图可以看出， 左手作业的最大范围半径为 50.8cm，右手作业的最大范围半径为 39.4cm，考虑 到电脑等物品的修正量为 7cm，因此，书桌的宽度应为：50.8+7=57.8cm。实际 中宿舍桌面的宽度测量值为 58cm，基本符合人机学要求，可认为该设计是合理 的。 长度/高度（mm）宽度(mm) 桌面 1315580 衣柜 1790600 书柜（整体） 1020820 书柜（单层） 340820 鞋柜 640820 桌高 770 图 1-手在水平面的正常作业域和最大作业域 （2）桌下可用高度为 64cm，书桌高度为 77cm 由表 1 可以得出，桌下空间与人身高的比值为 1/3。根据人体运用准则， 选取女子身高第 95 个百分位数为参数，查表得：1659mm，因此桌下空间高度为： 16591/3=553mm，再考虑到鞋与衣服的修正量 33mm,因此桌下可用空间的高度 应为：553+33=586mm，实际测量值为 64cm，满足该标准，且与图 2 所示的坐姿 立体作业范围的要求基本符合，故该设计是合理的。 表 1 得到合理的办公桌高度与人身高的比值为 7/17，即书桌高度为 16597/17=683.12mm，考虑到鞋与衣服的修正量 33mm,因此桌高应为： 683.12+33=716.12mm，实际桌面高度测量值为 770mm，满足该标准。 表 1-设备和用具的高度与身高的关系 图 2-坐姿立体作业范围 （3）桌面宽度为 58cm 人体在水平面作业时的最大作业范围为 150cm，但在书桌利用过程中极少 数需要人体完全伸张双手操作，因此，不将此标准纳为考量桌面设计合理度的 指标之一。桌面的宽窄，其主要影响在与是否会给人以压迫感，在平时的使用 中，我们没有感受到不便，亦没有不舒适的感受，故认为此设计合理。 （4）书柜第二层距桌面高度为 34cm 图 3 表示的是坐姿作业时手的垂直作业范围，图中显示，坐姿时垂直方向 上手臂伸长的舒适高度与臀线间的距离应为 500mm。实际测得板凳高度为 44cm，经计算，易得书柜第一块隔板，即第二层 ，距凳面高度为：770+340- 440=670mm，大于理想数值，坐姿书架取物时会有疲劳感，存在不合理。 图 3-坐姿作业时手的垂直作业范围 5.2.3 改进意见改进意见 （1） 书桌上方是床，因床板材料为木材且床板为条缝式，时常有粉尘、木屑 等异物掉落，再加上书桌的置物空间很有限，故建议在书桌上方设计储物柜， 但应合理控制储物柜的宽度，不宜在人体立姿时头部的可触及范围以内，避免 人体伤害。 （2） 重新设计书架的隔板高度，第一层的高度可适当降低，应以人体感受舒 适为设计目标。 如能根据不同性别的需求，科学的设计出不同的功能区，将更 大程度上方便学生的生活。 （3） 改变插座和网线插孔的位置。现在设计在书桌内侧墙壁的插座与书桌隔 板的距离太近，没有预留出接线板插入的高度和距离，直接导致了接线板的不 能使用；网线插孔被设计在衣柜后侧，亦不能充分利用，明显存在着不合理处。 所以，我们的建议是将插座和网线插孔调节到方便使用的位置，解决当前的窘 迫。 5.3、对于床与阳台门、风扇、对于床与阳台门、风扇 5.3.1 床的高度床的高度 当代人用的床，对床的要求首先是稳固，不能睡上去有摇晃的感觉。床铺 上下铺净高度属于一般用途设计，根据人体数据运用准则，应选用中国男子坐 姿身高第 95 百分位为基本参数 a s ，查表 1-3 取 a s =958mm，衣裤厚度（功能） 修正量取 8