人体测量(讲义).doc

人体工程学之人体测量讲义徐磊青，同济大学建筑与城市规划学院副教授，（一）人体测量学1测量系统测量过程需要用到大量测量设备。这些设备通常与工程师测量机器或雕塑家用的工具有些相似。2人口抽样很多国家都采用抽样的方法进行人体测量。如美国这样人口众多的国家需要大量的人口抽样，例如在男性和女性中各选出2000到4000人。大型抽样数据越多，测量结果越精确。3测量方法4人体差异任何两个人都不会完全相同，双胞胎也不例外。对设计者来说，问题在于人与人差别很大。大约有三种人体差异：1）个体内部差异：在生长过程中，人体尺寸不断变化。一些变化是由于衰老或饮食引起的；另一些是由于运动或环境所致。据一般估计60岁妇女的身高比她40岁时矮4cm，而当她70岁时的身高可以比40岁时矮9cm。并且在近一百年中的人体测量数据中观察到人类的身材在逐渐变高，孩子们一般比他们的父母亲长得高。2）个体间的差异：由于性别、人种和种族的原因，不同的人体有很大的差异。这种差异包括皮肤的颜色，眼睛和头发的颜色，身体比例和其他特征。国家或民族的平均身高也有很大的差异。英国和美国的男、女平均身高就不同，因此按美国的数据设计的用具搬到英国去就不很适用了。这种情况在东西方人体之间更为突出。3）长期变化：由于各种原因，人在不断进化。可是，这种进化相对比较慢，所以它们对设计者不会有太大的限制。1920年以来，美国人的身高以每十年1cm的速度递增，和欧洲人的增长率接近。因此，早期的数据必须被不断更新。（二）我国的人体测量人体测量过去在我国是一个空白点。至80年代末，这种情况有了改变，由我国的人类工效学标准化技术委员会提出并在国家技术监督局的支持下，在全国范围内展开了实测工作，足迹踏遍十余个省市，测量了逾万人。于1988年12月lO日正式颁布了GB l0000一88中国成年人人体尺寸，于l991年6月8日颁布了GB/T 12985一91在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则，又于1992年7月2日公布了GBT1354792工作空间人体尺寸等国家标准。 1测量项目人体尺寸的测量项目很多，设计者可以根据需要查阅GBl0000一88中国成年人人体尺寸。这个标准根据人类工效学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数值。适用于工业产品、建筑设计、军事工业等方面。标准中所列数据代表从事工业生产的法定中国成年人(男1860岁，女18一55岁)。该标准中共列出47项人体尺寸基础数据，按男女性别分开包括三个年龄段：1825岁(男、女)，2635岁(男，女)，3660岁(男)、36一55岁(女)。这47项人体只寸基础数据为：(1)人体主要尺寸,(2)立姿人体尺寸,(3)坐姿人体尺寸,(4)人体水平尺寸,(5)人体头部尺寸.(6)人体手部尺寸,(7)人体足部尺寸：足长、足宽。2测量结果（三）人体尺寸在工程设计中的应用1人体尺寸的分布人体尺寸的测量数据都是按统计规律来用数字方法来描述一个正态分布，必须用两个统计量，即均值()和标很差()。前者表示分布的集中趋势，后者表示分布的离中趋势。上一节中关于六个区域的身高、胸围、体重资料就是给出它们各自的均值( )和标准差()。 2百分率身体尺寸可以绘制成图，图的x轴向右为正，表示测量的项目。y轴是出现的几率，向上为正。曲线表示了不同身高人的平均尺寸，这种光滑的曲线呈钟型(高斯或普通分布曲线)。在这种情况下（即正态分布），均值、中值和最频值是相符的。“均值”是算术平均值，“中值”（中位数）是一系列数的中间值，“最频值”（众数）是最常出现的数值并且也是曲线的峰值。习惯上设计不针对个人。在常用曲线的两端可能已经趋向极端，如果要把这些数值都包括在内，生产起来可能非常昂贵。美国军方选择从低端的5到高端的5这个范围，这样，就能够适应军方标准人口的90。这个5的数值被称为5个百分点，95的数值被称为95个百分点。在估计不同百分点的人的身高时，可以运用下列表格选取其他任何百分点值3满足度 一个设计不可能完全满足各种尺寸人体的要求，一般只能按一部分人的人体尺寸来设计，但这部分人只占整个分布的一部分，我们称此为满足度。例如某项设计对身高的考虑是满足测量样本总体的90，则该设计的满足度为90(图3-8)。余下10的人就不能满足。这余下的l0中既包括5更高的人，也包括5更矮的人。如果已知某个分布的均值和标准差，就可以计算出满足度所对应的测量值，这个测量值就称为百分位数。4人体测量值的应用人体测量数据在设计人们使用的工具和设施方面有广泛的用途，然而在应用这种数据 时，设计者应选择与实际使用这种施的人相称的样本数据。例如，以平均身高(第50百分位数)来确定门的净高，肯定是不合理的，因为这种高度的门洞会50的人有碰头的危险。人类工效学标准化技术委员会专门为此编制了一个国家标淮，即GBT129859l在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则。这个(通则)将产品按设置的限值分成下列几类。1）需要两个人体尺寸百分位数作为尺寸上限值和下限值的依据，称为I型产品尺寸设计，又称双限值设计。这类产品设计时，对涉及人的健康、安全的产品，应选用P99和Pl作为尺寸上、下限值的依据，这时满足度为98。对予一般工业产品，选用民95和P5作为尺寸上、下限的依据，这时满足度为90。例如在汽车驾驶员的可调式座椅的调节范围设计时，为了使驾驶员的眼睛位于最佳位置，获得良好的视野以及方便地操纵驾驶盘和踩刹车。高身材的驾驶员可将座位调低和调后，低身材的驾驶员可将座位调高和调前。因此对于座位的高低调节范围的确定，需要取坐姿眼高的P95和P5为上、下限值的依据；对于座位的前后调节范围的确定，需要取臀膝距的P95和P5为上、下限值的依据。 2）只需要一个人体尺寸百分位数，作为尺寸上限值或下限值的依据，称为II型产品尺寸设计，又称单限值设计。如果作为上：限值的依据称为II A型产品尺寸设计，又称大尺寸设计。例如，设计门的高度、床的长度时，只要考虑到高身材的人的需要，那么对低身材的入使用时，必然不会产生问题。所以应取身高的P90为上限值的依据。但是为了确定防护可伸达危险点的安全距离时，应取人的相应肢体部位的可达距离的P99，为上限值的依据。如果只需要一个人体尺寸的百分位数，作为尺寸下限值的依据，称为IIB型尺寸设计。又称小尺寸设计。例如，在确定栅栏的间距或安全网孔直径时，应取人的相应肢体部位的厚度的P1为下限值的依据。 3）只需要第50百分位数(P50)作为产品尺寸设计的依据，称为III型产品尺寸设计，又称平均尺寸设计。例如门把手或锁孔离地面的高度、电器开关在室内墙上离地板面的高度，设计时都只需确定一个高度供不同身高的人使用，所以应平均地取肘高的P50。为产品尺寸设计依据。4）在成年男、女通用的产品设计时，可选用男性的或P99，P95，P90作为尺寸上限值的依据，并选用女性的Pl，P5，Pl0作为尺寸下限值的依据。 （四）人体尺寸和设计尺寸首先应注意的是，人体尺寸并不能直接作为设计的尺寸。标在最终设计图上的尺寸，是在人体尺寸的基础上经过斟酌留有一定是适宜空隙的尺寸。这种空隙很重要。根据不同的设计对象，有时空隙比人体尺寸还重要。 例如手臂实际上能达到的限度，并不就是等于手臂的长度，它也受到肩的运动和躯体的旋转、可能的弯背等的影响。故企图根据静态的人体尺寸去解决一切有关空间和尺度的问题，将是很困难的，或者至少是考虑不周的。1产品功能足寸的设定 1）功能修正量 首先，由于GBl000088中的表列值均为裸体测的结果，在产品尺寸设计时，应考 虑因穿鞋引起的高度变化量和穿着衣服引起的围度、厚度变化量。其次，在人体测量时要求躯干采取挺直姿势，但人在正常作业时，躯干采取自然放松的姿势，因此要考虑由于姿势的不同所引起的变化量。最后，是为了确保实现产品的功能所需的修正量。所有这些修正量的总和为功能修正量。它包括 (1)着衣修正量：坐姿时的坐高、眼高、肩高、肘高加6mm，胸厚加10mm，臀膝距加20mm。 (2)穿鞋修正量：身高、眼高、肩高、肘高对男子加25mm，对女子加20mm。 (3)姿势修正量：立姿时的身高、眼高等减10mm；坐姿时的坐高、眼高减44mm (4)确定各种操纵器的布置位置或柜类的阁板时，应以上肢前展长为依据，但上肢前 展长是后背至中指尖点的距离，因此对按按钮减12mm，推或拨动钮开关减25mm。2）心理修正量某些产品设计中尚须考虑由于心理作用而需增加一些，称之为心理修正量：例如，在设计栏杆时，对于3000mm一5000mm高的工作平台，只要栏杆高度略微超过人体重少高时，就不会发生因人体重心高而引起的跌落事故。但对高度更高的平台来说， 操作者因恐惧心理而双足发软，手掌心和腋丫出冷汗，患恐高盛的人甚至会晕例。因此，只有将栏杆的高度加高，才能克服心理障碍。这个附加的加高量便属于“心理修正量”。3）产品功能尺寸的确定 产品最小功能尺寸人体尺寸百分位数十功能修正量。产品最佳功能尺寸人体尺寸百分位数十功能修正量十心理修正量。以船舶的层高为例：船舶的最低层高设计时，可取男子身高P90为1775mm(1635岁组)，鞋跟高修正量为25mm，高度最