室内人机工程学.doc

第一章 概论建筑的内部空间主要为人所使用，它的几乎所有部分都与人类的活动有关。随着社会生活水平的提高和科学技术的进步，人们对生活环境在舒适性、效率性和安全方便等方面有了更高的要求，技术和科学的进步也要求室内设计对解决这一系列的问题有更严谨和科学的方法，这就要求室内设计师对“人”有一个科学的、全面的了解，人体工程学正是这样的一门关于“人”的学科。第一节 人体工程学的命名与定义一、 命名人体工程学是一门比较年轻的学科，它的命名也比较多。在美国也出现过Human Engineering, Human Factors Engineering, Human Factors等多个名称，但是现在一般使用Human Factors这一名称。而在英国等欧洲国家一般使用Ergonomics这一名称。在人本，“人间”是人类的意思，他们将人体工程学命名为“人间工学”。在我国，人体工程学的相关名称比较多，分别从各自的专业领域来命名，有“人体工程学”“人类工程学”“人因工程学”“人机环境工程学”“人类工效学”等。二、 定义概括的说，人体工程学是研究人及其与人相关的物体（机械、家具、工具等）、系统及其环境，使其符合于人体的生理、心理及解剖学特性，从而改善工作与休闲环境，提高舒适性和效率的边缘学科。第二节 人体工程学的由来与发展人体工程血的发展主要可分为以下5个时期：（一）人体工程学的萌芽期19世纪末至第一次世界大战泰勒的手工具设计特点与作业效率的关系研究，科学管理原理一书出版；吉尔布瑞斯的动作研究；闵斯脱拨格的心理学与工业效率一书的出版，倡导心理学应用于生产实践，把实验心理学用于人员选拔、训练和改善劳动条件等等。这些都是人体工程学的萌芽，为人体工程学的研究打开了大门。（二）人体工程学的初兴期第一次世界大战时，英国成立了人体疲劳研究所，德国、苏联和日本也相继成立了工业心理研究所、劳动科学研究所和工业效率研究所。美国心理学家于1925 年前后在西方电气公司进行了著名的“霍桑研究”项目，该研究企图研究照明等物质因素对工作效率的影响的等。这就是所谓的“霍桑效应”，现在管理工效学就是研究这些问题的科学。（三）人体工程学的成熟期这一时期由于粘着的需要，复杂的武器对人类工效学的要求更加迫切。人体工程学从研究“人适应机器”为主题转向“机器适应人”为主题。从此，人体工程学逐渐形成了国际性的比较完整的研究组织和学科体系。（四）20世纪70年代以来的人体工程学进入20世纪70年代后，人体工程学形成两大特点：一是人体工程学的研究渗入了人类工作和生活的各个领域；二是人体工程学在高科技领域中得到了应用，自动化系统中人的监控作用，人机信息交互，人工智能等都与人体工程学有着密切的关系。（五）人体工程学在中国的发展近年人体工程学的研究在我国许多领域已经取得了显著的发展。但是，与先进国家比较，人体工程学基础理论、方法论以及成果的应用还有相当大的差距。我国的人体工程学教学和科普工作必须加强。第三节 人体工程学的作用、任务及相关学科一、 作用与任务人体工程学在科学体系中的位置和作用如图1-1。图1-1中的纵坐标表示事故率，横坐标表示技术年代，人机系统的事故随着材料科学的发展和机械可靠的改良而不断减少，但是达到一定程度后，事故率趋于稳定，说明影响事故率的还有其他因素，这就是人的因素和人机相互匹配关系。所以要进一步减少事故，必须研究人的特点和人机系统匹配理论。图1-2是人机系统的模型，研究人与机的匹配关系，关键是研究人机界面问题，是人机界面符合人的心理、生理和心理特性，达到人机系统最佳匹配状态。这里的机械式广义的，人与家具、人与其他工具之间的关系也同样需要最佳匹配，也要实现系统的优化。 二、 相关学科室内及家具设计中人-家具-环境的关系主要包括以下四个方面：（1） 视觉与环境：主要包括空间组合、材质表面质地、造型、色彩、照明、采光等。（2） 听觉与环境：主要包括隔音、反射、吸声、音响效果等。（3） 嗅觉与环境：主要包括室内通风、建筑与装饰材料的选择等。（4） 触觉与环境：主要包括材料表面、材料温冷感，温湿度，人体生物力学，体压分布。作业第二章 人体测量学与人体尺寸室内环境在空间尺度上涉及到人的问题主要有两个：人体尺寸和人体活动空间。而这些问题的研究主要依靠人体测量学。第一节 人体测量学人体测量学是通过测量各个部分的尺寸来确定个人之间和群体之间在尺寸上的差别的学科。在历史上，许多的哲学家、数学家、艺术家对于人体尺寸的研究断断续续进行了许多世纪，他们大多是从美学的角度研究人体比例关系（图2-1），在漫长的进程中积累了大量的数据。但这些研究不是为了设计而进行的，主要是为人类学分类的目的、为美学和生理学研究使用的。没有考虑人体尺寸对动作和生活环境的影响。 随着时代的镶嵌，人们生活水平的逐渐提高，人体的尺度也在发生变化。因此，要有一个全国范围内的人体各部分尺寸的逐渐提高，人体的尺度也在发生变化。因此，要有一个全国范围内的人体各部位尺寸的平均测定值是一次阿繁重而细致的工作。1962年建筑科学研究院发表的人体尺度的研究zhogn，有关我国人体的测量值，可作为设计时的参考。（表2-1）第二节 人体尺寸是所有涉及到与人有关的设计门类共同遇到的首要的问题，也是最基础的问题，人体尺寸可分为两类，即工造尺寸和功能尺寸。一、 构造尺寸人体构造尺寸往往是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。（图2-2）可以测量许多不同的标准状态和不同部位。二、 功能尺寸功能尺寸是指动态的人体尺寸，包括在工作状态或运动中的尺寸，它使人在进行某种功能活动时肢体所能达到的空间范围，在动态的人体状态下测得。构造尺寸和功能尺寸是不同的，比如下面的例子（图2-3）在考虑人体尺寸时值参照人的结构尺寸是不行的，一瓯不i要把人的运动能力也考虑进去，企图根据人体结构去解决一切有关空间和尺寸的问题将困难或者至少是考虑不足的。三、 人体尺寸的比例关系一般来说，成年人的人体尺寸之间存在一定的比例关系，对比例关系的研究，可以简化人体测量的复杂过程，只要量出身高，就可大致推算出其他的尺寸（图2-4）。第三节 人体尺寸的差异人体尺寸测量如仅仅是着眼于积累资料是不够的，还要进行大量的细致分析工作，才能将其应用到各学科中去。一、 种族差异不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特制的不同，人体尺寸的差异是十分明显，不论是从尺寸绝对值上海市身体的体形特征、比例关系。二、 世代差异社会因素对人体尺度有明显的影响，家庭收入较高，营养良好有出于生长。可以说生活水平不同所造成的身高上的差异是与家庭收入成正比的。三、 年龄的差异年龄造成的差异也应注意，体型随着年龄变化最为明显的时期是强少年期。有关年龄差异的两个重要的问题是关于成年人和老年人，未成年人的问题是他们处于年龄与身体尺寸的快速变化起，对尺寸比较敏感。老年人的两大特征：1、 无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮；二身体的围度却会比一般的成年人大，需要更宽松的空间范围。2、 由于肌肉力量的退化，伸手够东西的能力不如年轻人，因此，手脚所能触及的空间范围要比一般成年人小。四、 性别差异调查表明，妇女与身高相同的男子相比，身体比例是不同的，妇女臀部较宽、肩窄，躯干较男子为长，四肢较短。在设计中应注意这种差别。五、 残疾人在各个国家中，残疾人都占一定比例。因此，残疾人是一个相当重要的社会群体，需要设计师引起重视。1、 乘轮椅患者2、 能走动的残疾人六、 其他此外还有许多其他的差异，像地域性的差异，职业差异等等。了解了这些差异，在设计中就应充分注意它对设计中的各种问题的影响及影像的程度，并且要注意手中数据的特点，在设计中加以修正，不可盲目的采用未经细致分析的数据。第四节 人体尺寸运用中的问题一、 数据的选择二、 百分位的运用三、 可调节性在某些情况下，我们选择可以调节的做法，可以扩大使用的范围，并可使大部分人的使用更合理和理想。四、 分别考虑各项人体尺寸五、 尺寸的定义。六、 尺寸的衡量标准。七、 使用数据的一般规则。检验法则、标准和其他一些省事省时的设计方法是容易被接受的。在某些情况下是完全可以的。它在只能是设计的范例与参考，使设计人员在作出不设计时对如何使室内环境更适合人体的需要又一个初步的概念。第五节 常用人体尺寸常用人体尺寸包括了构造尺寸和功能尺寸，在室内设计中最有用的是事项人体构造上的尺寸是：身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、 膝盖高度、膝弯高度、大腿厚度、 臀部至膝弯长度、肘间宽度。 在室内设计中最常用的为24个尺寸，详见图2-5。 1、 身高是指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到头顶的垂直距离。2、 眼睛高度是指人身体直立、眼睛向前平视时从地面到内眼角的垂直距离。3、 肘部高度是指从地面到人的前臂与上臂结合处可弯曲部分的距离。4、 挺直坐高是指人挺直坐着时，座椅表面到头顶的垂直距离。 5、 正常坐高是指人放松坐着时，座椅表面到头顶的垂直距离。6、 坐着眼睛高度是指内眼角到座椅表面的垂直的距离。7、 坐着肩高是指从座椅表面到脖子与肩峰之间的肩中部位置的垂直距离。8、 肩宽是指两个三角肌外侧的最大水平距离。9、 两肘之间宽度是指两肘屈曲、自然靠近身体、前臂平伸时两肘外侧面之间的水平距离。10、 臀部宽度是指臀部最宽部分的水平尺寸。11、 肘部平放高度是指从座椅表面到肘部尖端的垂直距离。12、 大腿厚度是指从座椅表面到大腿与腹部交接处的大腿端部之间的垂直距离。13、 膝盖高度是指从地面到膝盖骨中点的垂直距离了。14、 膝腘高度是指人挺直坐着时，从地面到膝盖背后（腿弯）的垂直距离。15、 臀部-膝腿部长度是指由臀部最后面到小腿背面的水平距离。16、 臀部-膝盖长度是指由臀部最后面到膝盖前面的水平距离。17、 臀部-足尖长度是指由臀部最后面到脚趾尖端的水平距离。18、 垂直手握高度是指站立、手握横竿上升到不使人感到不舒服或拉的过紧的限度为止，此时从地面到横竿顶部的垂直距离。19、 侧向手握距离是指人直立、右手侧向平握住横竿一直伸展到没有感到不舒服或拉的过紧的位置，这是从人体中线到横竿外侧面的水平距离。20、 手臂向前平伸距离是指人肩膀背直立，手臂向前平伸，食指与拇指尖接触，这时从墙到拇指梢的水平距离。作业第三章 作业环境中的人体因素第一节 人体活动与动作空间人体尺寸无论是结构尺寸或功能尺寸，皆是相对静止的某一方向的尺寸，而人们在实际的生活中是处于一种运动的状态，它总是处在空间的一定范围内。一、 肢体活动范围与作业域1、 肢体活动角度肢体活动角度在解决某些问题上有用，如视野、踏板行程、扳杆的角度等。（图3-1，图3-2）2、 肢体的活动范围人的肢体围绕关节转动而画出的范围（图3-3，图3-4），也就是肢体活动所占用的空间范围。 3、手脚的作业域立姿： 男130cm；女120cm；坐姿： 男54cm；女49cm；臂长： 男65cm；女58cm；（1） 水平作业域（2） 垂直作业域作业域手下列情况的影响：A、 在活动空间内是否有工作用具。B、 需保持一定的活动行程。C、 手的操纵方式是持着载荷还是移动载荷。D、 并非任何地方都是能触及目标的最佳位置。二、 人体活动与活动空间1、 人体的活动空间2、 基本姿态3、 姿态变换4、 人体移动5、 人与物的关系人体在进行各种活动中，很多的情况下是与一定的物体发生联系的，这些物体大致可分三类：（1）、 用具：持于身前 、身后、体侧，托于身上，可挥舞的等。（2）、 家具：移动家具，支撑人体家具，贮藏家具等。（3）、 建筑构件：门、通道、阶梯、栏杆等。三、 影响活动空间的因素活动空间受到下列因素的影响：1、 动作的方式：2、 在各种姿态下工作的时间：3、 工作的过程和用具：4、 服装：5、 民族习惯：6、 须保持一定的活动行程；7、 并非任何地方都是能触及目标的最佳位置。四、 人体活动空间与室内空间的关系1、 室内设计一般由于建筑的空间高度是固定的，所以在考虑人体活动空间时更多的考虑平面的空间尺寸。2、 设计机械只考虑人体的尺寸和活动空间就可以了。而建筑与室内设计所考虑的不仅仅是这些。第二节 肢体的运动与肌肉施力一、 肌肉二、 静态肌肉施力肌肉施力有两种内功方式：（1）动态肌肉施力；（2）静态肌肉施力。三、 静态实力举例四、 避免静态肌肉施力避免静态肌肉施力的几个设计要点：1、 避免弯腰或其他不自然的身体姿势；2、 避免长时间的抬手作业；3、 坐着工作比站着工作省力；4、 双手同时操作时，手的运动方向应相反或者对称运动，单手作业本身就造成背部肌肉静态施力；5、 作业位置高度应干工作者的眼睛和观察时所需的距离来设计。6、 常用工具都应按其使用的频率安放在人的附近。7、 当手不得不在较高位置作业时，应使用支撑物来托住关节、前臂或者手。8、 支持肢体表3-1给出了身体各部分重量占整个身体重量的百分比。表3-2给出了身体某些部分重量的计算公式。第三节 人体作业效率一、 肌肉的施力二、 肢体出力三、 避免不必要的加速和减速四、 使用惯用手五、 利用重力作用第四节 提起重物一、 抓稳重物，提起时保持1、直腰； 2、身尽量伸直； 3、尽量弯膝。二、 设计适应使中午的抓我部位高于地面4050cm，应有把手，否则会导致不正确的姿势。三、 身体尽量靠近重物第五节 重心问题一般来说每个人的重心位置不同，主要是受身高、体重和体格的不同的影响。此外重心还随人体位置和姿态的变化而不同（图3-6）。第四章 家具设计中的人体因素第一节 工作高度的设计一、 肘部高度二、 能量消耗三、 作业技能四、 头的姿势五、 站立作业六、 坐姿作业七、 坐立交替式作业八、 斜作业面第二节 座位的设计一、 座位设计的一般原理在很多情况下座椅与餐桌、书桌、柜台或各种各样的工作面有 有直接关系，但这一部分仅仅设计了椅子本身。椅子设计的关键包括座高、座深、座宽和斜度、扶手高度和间隔，重量分布，侧面轮廓（图4-1）1、 座位高度2、 座位的深度和宽度3、 重量分布4、 身躯的稳定性5、 侧面的轮廓6、 按不同用途设计的座位设计工作椅应注意：（1） 高度可调（2） 可防止座椅滑动和翻倒（3） 给人留有足够的活动空间（4） 应保证腿的活动空间，以减轻腿的疲劳。（5） 坐面应为4045cm宽，3842cm长，坐面中部稍微下凹，前缘呈弧曲面，坐面后倾4度6度。（6） 坐面的材料应透气而且不打滑二、 坐的解剖学和生理学1、 腰椎曲线2、 椎间盘内压力3、 腰背疼痛三、 如何改善工作姿态1、 将桌面倾斜2、 用较高的椅子3、 较高的坐姿4、 先前倾斜的座位第三节 床的设计一、 睡眠的生理睡眠是每个人每天都进行的一种生理过程。每个人的一生大约有三分之一的时间在睡眠。睡眠质量的客观指标主要有：一是对睡眠深度的生理量的测量，二是对睡眠的研究发现，人在睡眠时身体在不断的运动，而睡眠的深度与活动的频率有直接的关系，频率越高，睡眠深度越浅。二、 床的尺寸在长度上，考虑到人在躺下时的肢体的伸展，所以实际比站立的尺寸要长一些，再加上头上和脚下要留出部分的空余空间，所以床的长度要比人体的最大高度要多一些。到底多宽的尺寸合适，在床的设计中不像其他的家具那样以人的外轮廓尺寸为准。三、 床面材料床面裁量应在提供足够柔软性的同时，保持整体的刚性。这就需要多层的复杂结构。今天的各种床垫设计，不论采用何种结构，其目的核心都是一样的。使人睡的更舒适。作业第五章 人的知觉、感觉与室内环境在我们的各种生活环境中，除了人的形态与空间有关，人的知觉与感觉也是一个非常重要的因素。第一节 人的知觉、感觉与环境之关系一、影响人类环境因素可分为下四种：1、 物理环境：生、光、热的因素；2、 化学环境：各种化学物质对人的影响；3、 生物环境：各种动植物及微生物对人的影响；4、 其他环境。二、建筑环境与人的相互作用示意见图5-1第二节 视觉与视觉环境设计一、 视觉视觉是光进入眼睛才产生的，由于有了视觉，我们才能知道各种物体的形状、色彩、明度，一般来说人类的信息有百分之八十是来自于视觉的。二、 视觉要素1、 视野视野是指眼睛固定于一点时所能看到的范围。（1） 主视野、余视野主视野位于视野的中心，分辨率较高，余视野位于视野的边缘，分辨率较低。（2） 不同色彩的视野2、 光感（1） 绝对亮度（2） 相对亮度相对亮度是指（3） 光亮范围光感不仅与光的强度有关，还与光的范围大小有关，即明度差。（4） 辨别值光的辨别难易与光和背景之间的差别有关，即明度差。3、 视力视力使眼睛测小物体形态、色彩和分辨细节的能力。4、 色彩正常健康人的眼睛，其锥体细胞在通常亮度下具有良好的色彩分辨能力。5、 眼的调节眼调节主要有三方面：眼球的运动，远近调节，双眼的聚焦。6、 眩光与残像视野中遇到过强的光线，超过眼睛当时的适应条件，整个视野会感到刺眼，这就是眩光。眼睛在经过强光刺激后，会有影响残留与视网膜上，这是由于视网膜的化学作用残留引起的。残像的问题主要是干扰后即影像的生成，进而影响对外界的观察，因此应尽量避免强光和眩光的出现。7、 适应人的官爵器官在外界条件的刺激下，会使其感受性发生一定的变化。当人眼由亮处向暗处转移的过程，称为暗示应。反之称明适应。如图5-28、 闪烁9、 视错觉知觉与外界的事实不一致时，会发生知觉的错误。大部分的错觉发生在视觉方面。错觉是指不论是谁都会发生的视觉自然歪曲现象。错觉发生的原因有多方面：一是外界刺激的前后影响；二是脑组织的作用；三是环境的迷人现象；四是习惯；五是主观态度。三、 视觉陈示设计1、 视觉陈示的原理良好的视觉陈示应注意以下几个因素。（1） 视距（2） 视角一般来说，当视觉陈示在水平方向上最好看，但有时因条件的限制不行，此时应注意因视角造成的视差和暧昧不明，如电视。（3） 照明（4） 环境状况（5） 整体效果2、 良好视觉陈示检查表（1） 陈示的方式是否可理解、判断的更快、更准确。（2） 陈示在需要时是否能读得正确。（3） 是否暧昧不明易于出错。（4） 变化是否易于发现（5） 是否以最有意义的形式表现内容。（6） 陈示与实际情况的对应关系（7） 陈示是否与其它陈示又分别。（8） 照明是否满足。（9） 是否有视差及歪曲。3、 视觉陈示的方式其设计要点（1） 视听空间的电视、幻灯陈示A、 周围照明B、 平面的大小和位置（2） 灯光陈示主要有灯箱、信号灯和由等组成的图形等。（3） 灯光陈示的色彩应尽量避免含糊不清的色彩同时使用，色彩也不应太多，为了使人能分辨，不应超过22色，最好10种以内。安全色：各国有规定。红警告；黄危险；绿正常。（4） 整体效果强光、弱光最好不要太近，以免相互影响。四、 光环境设计照明设计的基本概念：（1） 光源法官强度：光的亮度单位是希提（sb），表示在1cm2的面积上发出1cd时的亮度常见的亮度值:（2） 亮度：是指人们感受到的物体表面发出的亮度，是人眼的主观感觉。（3） 照度：人们常用落在其单位面积上的光通量的多少的数值来衡量其照亮的程度，称为照度。1、 照明设计的一般要求（1） 照明质量的要求（2） 适当的亮度2、 适当的亮度3、 照明均匀度4、 眩光和阴影5、 暗适应问题A、 照度平衡B、 黑暗环境的照明6、 光的方向7、 显色性（1） 色彩的计划必须注意光色的影响（2） 显色性表5-1说明光源显色性分组，即显色指数范围及其外观感受和实际应用。（1） 减少还原失真的原则：（2） 色彩诱导原则：五、 色彩环境1、 色彩的诱目性（1） 色彩的认识性（2） 色彩的可读性2、 色彩的联想与象征3、 色彩的物理感觉第三节 听觉与声环境一、 听觉1、 耳2、 听力二、 声环境与噪声室内听觉环境问题中主要包括了两大类，一类是使人爱听的声音如和如何为人听得更清晰、效果更好，这主要是音响、印制涉及的问题。第二类是人不爱听的声音，如何去消除，即建筑声学及噪声控制问题。噪声的定义：就声音对人的感受而言，分为乐音与噪声。一般比较和谐悦耳的声音我们称之为乐音。物体有规律的振动可以产生乐音，如乐器所发出的声音都属于乐音。不同频率不同强度的声音无规律的组合在一起就变成了噪声。但是也不单纯是由声音的物理性质决定，也与人的生理和心理状态有关。三、 噪声的心理和生理作用1、 噪声的生理作用（1） 警觉干扰：（2） 睡眠烦扰：（3） 心理应激：A、 心压升高；B、 心率加快；C、