第2章 人体工程学基础1

第2章人体工程学基础第一节人机工程学的研究方法第二节人体生理学知识第三节人体心理学知识第四节人体测量学知识第一节人机工程学的研究方法在进行建筑设计和家具设计的时候，我们首先要获得有关人体的数据。我们生活和工作使用的各种设施和器具，大到整个生活环境，小到一个开关，都与我们身体的基本特征有着密切的联系。人体工程学根据人体的生理、心理特点和人体的各个部位的尺寸和人们的一切动作带来的活动范围等为基础，推算出房间宽度、高度的关系，将人们在使用时是不是方便、效果好不好等作为设计的依据，这就是人机工程学的目的。因此，研究人机工程学，我们就必须要研究人体的生理特点、心理特点和人体尺度的测量等知识。第二节人体生理学知识一、人体感觉系统（五觉——视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉）二、血液循环系统三、人体运动系统和人体力学第一节人体生理学知识一、人体感觉系统

人体感觉系统由神经系统和感官器官组成.（一）神经系统

神经系统是人体生命活动的调节中枢。一般的反射活动，是在脊髓上发生的，而大脑皮层则能发生高级的反射，具有思维和意识的功能第一节人体生理学知识大脑是人体的最高司令部，分左右两个半球。大脑对人体的管理是一种交叉倒置关系。即左半大脑支配右半身运动，右半大脑控制左半运动，大脑上部管理人体下半身，而下半个大脑正好相反。人的大脑，左半球偏重于语言功能，右半球则偏重于有关空间概念的功能。

（二）视觉的生理基础眼睛是人体最精密最灵敏的感觉器，外部环境80%的信息是通过眼睛来感知的。眼睛是由眼球、眼眶、结膜、泪器和眼外肌等组成。来自视野的光线由眼睛聚焦，从而在眼睛后面的视网膜上形成一个相当准确的视野的倒像。这种光学效应，绝大部分来源于角膜的曲度，对远近物体的焦点作细微的调整，则是借助改变水晶体的形状来实现的。视觉是由眼睛、视神经及视觉中枢共同完成的。（二）视觉的生理基础（1）视力——一般用能分辨视觉对象的最小视角（分）的倒数来表示。如：能分辨的最小视角为1′时，其视力为1，最小视角为0.5′时，其视力为2.常用的视力表是用E或C等字母的辨认而制作的。（2）眼睛的聚焦能力——眼睛的晶状体的厚度能随视距而自我调节的能力。晶状体可自动改变曲率而实现自动聚焦。随着年龄的增加或视觉疲劳的出现，晶状体屈曲能力下降，而使近点距离增大，即为远视。

（3）视野注视一点，使视轴固定时所能看到的范围称为静视野。视野因视野区域的色彩不同而不同。以绿、红、蓝、黄、白的顺序依次变宽。8S在一般视野内,同样的物体,上下左右看起来大小往往也不同.一般上部和下部会产生过大视觉的倾向.如8和S视野的研究--------操作控制及视觉空间设计重要的--------3°以内一般的--------20°-40°次要的--------40°-60°（4）明适应和暗适应

人眼由亮处向暗处转移的过程称为暗适应.反之为明适应.都是对外界刺激的适应形式。明适应比暗适应的速度快。前者一般1分钟左右可完成，后者则可长达30分钟。在进行视觉环境设计时，要考虑视觉区光环境的均一性，特别是对于视觉作业区要避免过度的明暗差，以减少视觉疲劳，保证作业安全。（5）色觉光是一种电磁波，不同的波长的光刺激视网膜可产生不同的色觉。（6）向光性是人类的本能和视觉的特性。有了光就增加了希望，增强了安全感，缩短了人际距离向光性扩大向光性引导提高向光性展示掩盖（三）听觉的生理基础

1.声音的刺激:人耳能听到的声音频率约为20~20000Hz,声音是由物体振动所引起的，振动在弹性介质如气体、液体或固体中传播所产生的弹性波称为声波。2.听力：声音的强弱常用声压级表示，单位是分贝。人的听力是随着年龄的增加而逐渐降低的。3.双耳效应人耳具有立体声效应，或称为双耳效应，在50~70dB（杜比）时这种效应取决于下列条件：(1).根据时差和响度差，人耳能正确的判断声源方向。（时差指声源传至两耳所需的时间差）(2).头部掩蔽和反射效应，由于头部的阻挡和衰减，造成两耳声音频谱的差异。声音的掩蔽的指一个声音被另一声音所掩盖的现象.（三）听觉的生理基础（四）嗅觉的生理基础能感知其刺激作用的则主要依靠人的嗅觉器官，即鼻子。人的鼻子是由外鼻、鼻腔和副鼻窦三部分组成的。当有气味的化学微粒从吸入的空气中到达嗅粘膜，嗅神经纤维受刺激后即传达室入大脑嗅觉中枢，从而辨别出物体的气味。一般人可辨别出约二百种不同的气味。长时间连续嗅一种气味，人会逐渐闻不到此种气味，这是感觉器官的适应的现象，也叫嗅觉中枢疲劳

（五）肤觉的生理基础感知室内热环境的质量，空气的温度和湿度的在大小分布及流动情况，感知室内空间、家具、设备等各个界面给人体的刺激程度，振动大小、冷暖程度、质感强度等，感知物体的形状和大小等，除视觉器官外，主要依靠人体的肤觉及触觉器官---------皮肤。1.肤觉是人体很重要的一种感觉。人体有触觉、温度觉和痛觉三种肤觉。

触觉是由微弱的机械刺激及皮肤浅层的触觉感受器而引起的。人能利用触觉来判断物体的形状、大小及硬度等。人的触觉敏感度因部位而异。温度觉分为冷觉和热觉。感受器在皮肤温度高于30℃时,开始产生兴奋冲动,47℃时为最高.在连续的温冷刺激下,温度觉会出现适应现象.选择导热系数小的材料.这样能提高接触时的舒适感（五）肤觉的生理基础.痛觉是皮肤感觉的一种.各组织器官内都有一些特殊的游离的神经末稍，在一定刺激下产生痛觉。这样的神经末稍在皮肤中的分布部位叫做痛点，每平厘米内约有100-200个痛点，整个人体皮肤表面可达100万个痛点。皮肤对人体有防护功能，可缓冲人体受到的碰撞，可防止内脏和骨骼受到外界的直接分侵害。皮肤有散热和保温的作用，具有呼吸的功能。（五）肤觉的生理基础人体感觉系统的各个感官,均有各自明确的生理功能,在接受外部环境刺激的同时,又具有复杂的生理机制,通过神经系统共同或参与认识事物,故这也是心理活动的基础.二、血液循环系统家具尺度是否科学，室外内界面材料是否合理，室内气流组织好坏，都有会影响人体血液循环，影响健康。人的血液在全身始终沿着一定的管道、按照一定的方向流动着。设计时应注意：（1）使用的家具，尺度要合理（2）室内地面材料的蓄热系数不可太小（3）设置采暖和空调方式，要考虑人体血液循环的特点，以保障人体健康。三、人体运动系统和人体力学人体运动系统的生理特点，关系到人的姿势、人体的功能尺寸和人体活动的空间尺度，从而影响家具、设备、操作装置和支撑物的设计。（一）运动系统人体的运动系统是由骨骼、关节和肌肉组成。1、骨骼系统骨骼是人体的支架。支撑着人体，决定了身体的基本形。作业姿势与脊柱运动的关系直接影响生理负荷和作业效率。家具设计与脊柱的姿势有非常密切的关系。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。家具要适应人体活动及承托人体动作的姿态，就必须研究人体各种姿态下的骨关节运动与家具的关系。

2、肌肉系统

肌肉是人体运动系统的动力，人的全身有639块肌肉，占体重的40%。

在人体保持一种姿态不变的情况下，肌肉则处于长期的紧张状态而极易产生疲劳，因此人们需要经常变换活动的姿态，使各部分的肌肉收缩得以轮换休息；另外肌肉的营养是靠血液循环来维持的，如果血液循环受到压迫而阻断，则肌肉的活动就将产生障碍。因此家具设计中，特别是坐卧性家具，要研究家具与人体肌肉承压面的关系。肌力——由肌肉收缩而产生的。它的大小取决于肌纤维的数量、体积、性质、收缩前的长度及中枢神经的兴奋状态。肌力因人而异。（1）握力（2）背肌力即伸膝半弯腰姿势时，两手垂直向上的最大拉力（3）作业与肌力肌力是人体各种动作和维持人体各种姿势的动力源。如何有效地发挥肌力，减少肌疲劳、提高效率是人体工程学的研究课题之一。故在室内设计及家具设计中要考虑各种作业姿势如立姿时，手臂与上身呈70℃时，力量为最大。坐姿时，手臂的推力和拉力在不同的角度和方向上大小也不同。向上用力大于向下用力向内用力大于向外用力。（二）人体力学1.人体骨骼力学模型人体运动系统的各个组成部分，造就了人的空间形态，也维持了人的内力和重力平衡。它类似一个钢筋混凝土空间结构。骨骼好比钢筋，肌肉好比混凝土。它们共同作用，不仅支撑了人体各个器官，还承担了外来的负荷。而各种力的传递就是通过关节或韧带来实现的。图1-6为人体骨骼力学模型。2．人体姿势人体的静态姿势主要有以下几种形式，根据人体测量学所制定的规范，每个人的立姿、坐姿、蹲姿、跪姿和卧姿的基本形态及其结构尺寸几乎是不变的。唯独弯姿，由于人体活动的功能不同，弯姿也不定形，其空间的功能尺寸也不同。3．力的传递由于人体姿势不同，人体内力和重力传递的路线也不同，图1-9是人体重力传递简图。图1-10是不同姿势的支撑面的压力分布简图。从图中可见，各支撑面的压力线分布不同，压力大小也不同，故在支撑面设计时，如家具的椅面、床垫等，应使力均匀分