人體工程學(xué)在沙發(fā)設(shè)計(jì)中應(yīng)用

1、人體工程學(xué)在沙發(fā)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用沙發(fā)設(shè)計(jì)中的人類工程學(xué)是將沙發(fā)作為人類工程學(xué)中物的要素，著眼于分析人-沙發(fā)-環(huán)境三者之間的相互關(guān)系，根據(jù)使用者及室內(nèi)環(huán)境的要求，靈活地運(yùn)用人類工程學(xué)的理論、原則、數(shù)據(jù)和方法，確定滿足人類生理和心理需求的沙發(fā)功能、尺度、造型、用材及配色等設(shè)計(jì)要素?！耙匀藶楸尽笔巧嘲l(fā)設(shè)計(jì)人類工程學(xué)的核心。“舒適性”、“功能性”和“安全性”是沙發(fā)設(shè)計(jì)人類工程學(xué)的三個(gè)基本原則。其中，“舒適性”是沙發(fā)設(shè)計(jì)的首要原則。1沙發(fā)設(shè)計(jì)人類工程學(xué)的內(nèi)容1.1沙發(fā)設(shè)計(jì)與人的行為 沙發(fā)是現(xiàn)代客廳家居和辦公空間接待區(qū)、會談區(qū)的主要家具。因?yàn)槭褂蒙嘲l(fā)的人群和場合不同，所以人們在生理和心理上對沙發(fā)的功能、尺度、

2、體量、形態(tài)、色彩等設(shè)計(jì)要素的要求也各不相同。 以家居沙發(fā)為例。坐感松軟，靠背支撐到頭部，可以在多種坐臥姿態(tài)下使用的沙發(fā)，適用于熱愛休閑和自由生活方式的中青年，尤其是男士；老人身體衰弱，行動遲鈍，調(diào)整坐姿不方便，因此老年人使用的沙發(fā)，其座面和靠背都不宜過軟，座面傾斜角度不能過大，座高稍低，并需設(shè)置高度適宜的扶手；對于天性好動的兒童，沙發(fā)就是他們的一組大玩具，孩子們喜歡在沙發(fā)上滾爬、跳躍，因此為有兒童的家庭設(shè)計(jì)沙發(fā)時(shí)就需要考慮到安全性，同時(shí)要彈性優(yōu)良，易于清潔等特性。此外，如果是專門為兒童設(shè)計(jì)沙發(fā)，就要在“趣味性”和“娛樂性”方面給予更多的關(guān)注。沙發(fā)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師在分析室內(nèi)空間和人文環(huán)境需求的同時(shí)

3、，對人的行為的考慮是非常必要的。這不僅需要設(shè)計(jì)師細(xì)致地觀察使用者的行為習(xí)慣，而且要從表面的行為進(jìn)一步探究產(chǎn)生這些行為的原因，深化產(chǎn)品的“舒適性”、“功能性”和“安全性”。1.2沙發(fā)設(shè)計(jì)與人的坐姿理想的沙發(fā)應(yīng)當(dāng)坐感舒適，起坐方便。當(dāng)人就坐時(shí)，大腿平放，雙足著地，身體重心自然略向后傾，脊柱呈正常形態(tài)，體壓分布合理，全身肌肉放松，血液循環(huán)暢通，姿態(tài)舒適。（如圖1所示：人類正常坐姿下的脊柱形態(tài)）沙發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)，沙發(fā)座高、座深、座面傾斜角、靠背傾斜角、座面和靠背的曲度等功能尺寸的確定，需要充分考慮到人類坐姿的合理性和舒適性。如若設(shè)計(jì)不當(dāng)，不僅會影響到沙發(fā)的使用，甚至?xí)绊懙饺说慕】?。圖2-5，分別列舉了4種

4、典型的不良設(shè)計(jì)。沙發(fā)座深過深圖2。當(dāng)人們坐在座面后部使用靠背時(shí)，足跟支撐不到地面，甚至整個(gè)足部懸空。該坐姿狀態(tài)下，全身的重量主要集中在臀部及大腿部位，同時(shí)膝窩和小腿內(nèi)側(cè)受壓，阻礙了腿部的血液流通，短時(shí)間內(nèi)腿部就會出現(xiàn)麻木感，長時(shí)間后酸痛。另外，如果該沙發(fā)座面的傾斜角過小且坐墊偏硬，此時(shí)由于該坐姿下人類只受到背部和臀部兩點(diǎn)的支撐，人就會不由自主地向座面前端下滑。為阻止下滑，整個(gè)身體靜態(tài)施力，從而加速了人類的疲勞。沙發(fā)靠背傾斜過大圖3。此時(shí)，人類呈下滑趨勢，落座感較差。為阻止下滑，人類需要增強(qiáng)足部的蹬力，同時(shí)又由于頭部和頸部缺少適當(dāng)?shù)闹?，所以?dāng)人坐在沙發(fā)上時(shí)，尤如長時(shí)間保持勒馬之勢，這種姿態(tài)帶給

5、人的疲勞感可想而知。沙發(fā)座面曲度過大圖4。這使得人坐落后的穩(wěn)定感減弱，同時(shí)由于座面不夠平坦，會造成人類下肢臀部和大腿與座面接觸部分受壓異常，一段時(shí)間后將給人類帶來局部疲勞感。沙發(fā)曲線過分內(nèi)彎圖5。這種情況實(shí)質(zhì)上是沙發(fā)座面和沙發(fā)靠 背間的夾角過小。圖示不利的造型設(shè)計(jì)使得人類坐姿呈蜷縮狀。該坐姿下，人類腹部受到擠壓，影響消化系統(tǒng)。同時(shí)，人類的脊柱形態(tài)由正常S形嚴(yán)重變形為內(nèi)凹 形，從而造成人類椎間盤壓力分布不均勻。另外，脊椎骨依靠其附近的肌肉和肌腱連接，椎骨的定位正是借助于肌腱的作用力。一旦脊椎偏離自然狀態(tài)，連接椎骨的 肌腱組織就會受到相互壓力或拉力的作用，使得肌肉的活動度增加，導(dǎo)致疲勞酸痛。 1.

6、3沙發(fā)設(shè)計(jì)與人類尺度人類尺度是確定家具功能尺寸最基本的依據(jù)。沙發(fā)功能尺度的設(shè)計(jì)，需要將現(xiàn)有的人類尺寸數(shù)據(jù)或?qū)κ褂萌巳哼M(jìn)行人類測量所得到的人類尺度數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。另外，由于沙發(fā)屬于軟體類座椅，墊性作用造成其外觀尺寸與落座后的尺寸有所差異，因此確定沙發(fā)功能尺寸的原則和計(jì)算公式與普通座椅不同。座高座高是指座面中軸線前部最高點(diǎn)至地面的距離。按低身材人群設(shè)計(jì)，即取下限百分位5%的數(shù)值作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，保證較矮的人的足跟能夠接觸地面。計(jì)算公式：座高小腿踝窩高足高（鞋跟高）坐墊下沉量適當(dāng)余量沙發(fā)座高范圍為420mm-500mm。軟硬度適中的坐墊，下沉量一般為50-60mm，沙發(fā)的座高約為420mm-430mm

7、。座深座深是指座面前沿中點(diǎn)至座面水平與背面垂直相交線的距離。對于靠背直接支撐人類的沙發(fā)，其座深按低身材人群設(shè)計(jì)，即取下限百分位5%的數(shù)值作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，保證較矮的人能夠有效的使用到靠背。計(jì)算公式：座深坐姿大腿長腰靠下沉量膝窩間隙適當(dāng)余量沙發(fā)座深范圍為500mm-560mm。普通沙發(fā)的座深一般為510mm-520mm。對于使用腰枕輔助支撐人類的沙發(fā)，其座深可適當(dāng)加大，一般為580mm-650mm。另外，沙發(fā)靠背傾斜角越大，座深也要隨之加大。例如，高度休閑沙發(fā)的座面可以加深到能夠?qū)⑼炔客衅穑谷顺拾胩蔂顟B(tài)。此外，還可以增添一個(gè)獨(dú)立的腳踏，以提供足部支撐。座寬座寬是指座面前沿，扶手內(nèi)側(cè)的座面寬度。按大

8、身材人群設(shè)計(jì)，即取上限百分位95%的數(shù)值作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，以便至少保證絕大多數(shù)人能夠有足夠的空間來自如地調(diào)整坐姿。計(jì)算公式：座寬（n座）肩寬（n）活動余量通過公式計(jì)算得到的尺寸是最小參考尺寸。根據(jù)沙發(fā)的造型款式，實(shí)際尺寸可以適當(dāng)加大。一般單位沙發(fā)的座寬一般為510mm-650mm；雙位沙發(fā)的座寬一般為950mm-1150mm；三位沙發(fā)的座寬一般為1350mm-1650mm。靠背高度靠背高度是指背面上沿中點(diǎn)至背面與座面相交線的垂直距離。按低身材人群設(shè)計(jì)，即取下限百分位5%的數(shù)值作為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。根據(jù)沙發(fā)的款式和使用功能，沙發(fā)的靠背有三種類型：低靠背、中靠背或高靠背。其中，低靠背提供腰部支撐，高度不高于坐

9、姿肩胛骨的下角，以保證上肢手臂可以靈活地活動；中靠背提供腰部和背部的支撐，高度不高于頸椎點(diǎn)，以保證頭部可以靈活地轉(zhuǎn)動；高靠提供腰、背和頭頸三處支撐。計(jì)算公式： .低靠高坐姿肓胛骨下角高-坐墊下沉量-適當(dāng)余量 .中靠高坐姿頸椎點(diǎn)高坐墊下沉量適當(dāng)余量 .高靠高坐高坐墊下沉量適當(dāng)余量通過公式計(jì)算出的靠背高度只是一個(gè)大概的參考數(shù)值，根據(jù)沙發(fā)的 造型款式，該數(shù)值可做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，但都要以實(shí)現(xiàn)靠背有效的支撐功能為前提。低靠高一般為：310mm-350mm，中靠高一般為：400mm- 450mm，高靠的高度一般為：490mm-550mm。另外，靠背上腰部、背部、頸和頭部三個(gè)支撐區(qū)域中心點(diǎn)的高度分別大約為150

10、mm-180mm， 380mm-420mm，450mm-480mm。座面和靠背傾斜角對于沙發(fā)而言，座面傾斜角是指在座面中軸線上，對臀部后端對應(yīng)的弧作切線，其與水平線之間的夾角?？勘硟A斜是指經(jīng)過座面中線上臀部后端對應(yīng)的點(diǎn)，對腰部凸出的弧面作切線，其與水平線之間的夾角。一般沙發(fā)的座面傾斜角約為5，高度休閑沙發(fā)的座面傾斜角可達(dá)到10-15；一般沙發(fā)的靠背傾斜角約為105-110，高度休閑沙發(fā)的靠背傾斜角可達(dá)到125-135。 1.4沙發(fā)的墊性沙發(fā)主要由三部分結(jié)構(gòu)組成：骨架結(jié)構(gòu)、內(nèi)填充結(jié)構(gòu)和外包結(jié)構(gòu)。（如圖7、8所示：沙發(fā)結(jié)構(gòu)圖）沙發(fā)的墊性是由三個(gè)結(jié)構(gòu)部分共同作用決定的。以圖六所示的沙發(fā)結(jié)構(gòu)為例。其中

11、，木架的功能尺度，蛇形彈簧和松緊帶的松弛度，海綿的搭配和造型，外包材料的柔韌度以及捫工的松緊度等等，以上各個(gè)要素共同作用決定了沙發(fā)的墊性。圖8沙發(fā)座墊結(jié)構(gòu)組成 評定沙發(fā)墊性的主觀項(xiàng)目包括：觸感、落座感和倚靠感等。在設(shè)計(jì)實(shí)務(wù)中，可以通過簡單的試驗(yàn)測定墊層的下沉量，將該數(shù)據(jù)作為軟墊設(shè)計(jì)的基本參考依據(jù)。軟硬度方面，沙發(fā)不宜過軟，否則人類有陷落感，且不利于調(diào)整坐姿圖6。沙發(fā)座面、靠背、扶手等支撐部位不同，體表感覺與壓力分布均存在著差異，因而對墊性的要求也各不相同。一般沙發(fā)靠背應(yīng)比坐墊柔軟；靠背頭頸支撐區(qū)比腰、背區(qū)柔軟；沙發(fā)座前側(cè)與膝窩和小腿接觸部位應(yīng)較為柔軟。2沙發(fā)舒適性的評價(jià)方法2.1主觀評價(jià)舒適性

12、是一個(gè)抽象的概念。我們在日常生活中通常用“舒服”、“不舒服”等詞匯來描述沙發(fā)的舒適性。在沙發(fā)制作實(shí)務(wù)中，工藝師也習(xí)慣憑借個(gè)人的經(jīng)驗(yàn)，用“偏軟”、“偏硬”、“坐感還可以”等詞匯來描述沙發(fā)的舒適性要素。然而，這些抽象的詞匯并不能真正的將我們的感受表達(dá)清楚，甚至由于個(gè)體差異造成理解上的偏差。在科學(xué)評價(jià)中，我們將沙發(fā)的舒適性要素分別列出，諸如座面的軟硬度、靠背的軟硬度、座面的回彈性、靠背的支撐性、落座感等等，采用7級評價(jià)指標(biāo)（如表1所示：軟硬度的7級評價(jià)表）對各項(xiàng)要素的主觀感受進(jìn)行量化評價(jià)，最后將得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。表1軟硬度的七級評價(jià)表 2.2客觀評價(jià)體壓分布評價(jià)方法當(dāng)座椅上的人類處在安定姿態(tài)時(shí)

13、，人類重量作用在坐墊和靠背上的壓力分布稱作體壓分布。其分布能否符合人類的生理感覺舒適性要求，特別是臀部的體壓分布，是影響座椅舒適性的一個(gè)重要因素。因此，我們可以通過體壓分布來評價(jià)沙發(fā)的舒適性。合理的體壓分布并不是一種平均分配的分布。對于座面，最大受壓處位于坐骨結(jié)節(jié)點(diǎn)，其周圍壓力逐漸向外擴(kuò)展減弱，直至大腿后部和臀部后端。對于靠背，其 高度不同，主要的受力部位也不同?？偟脕碚f，位于頭部、胸曲部位和腰曲部位的主要受壓點(diǎn)分別是頭枕骨、肩胛骨和第3、4腰椎?？勘成?，位于主要受力點(diǎn)所承 受的壓力最大，并向周圍遞減。在體壓實(shí)驗(yàn)中，我們通過體壓分布儀及配置的軟件來獲取沙發(fā)上的體壓分布圖及相關(guān)數(shù)據(jù)。最終從直觀的

14、圖形和客觀的數(shù)據(jù)兩方面對體壓分布的合理性進(jìn)行分析，作為評價(jià)沙發(fā)舒適性的依據(jù)。表面肌電圖評價(jià)方法表面肌電（SurfaceElectromyography，SEMG）技術(shù)作為一種生理指標(biāo)測量技術(shù)，是通過表面電極將中樞神經(jīng)系統(tǒng)支配肌肉活動 時(shí)伴隨的生物電信號記錄下來并加以分析，從而對神經(jīng)肌肉功能狀態(tài)和活動水平做出評價(jià)。表面肌電有很強(qiáng)的客觀性，可以克服主觀心理評定中存在的問題，定量分 析工作負(fù)荷和肌肉功能狀態(tài)。在肌電實(shí)驗(yàn)中，使用的設(shè)備是表面肌電儀。將表面電極的導(dǎo)聯(lián)放置在被監(jiān)測肌群的肌腹部位，在一定的觀測時(shí)間中采集肌電信號，將生成的肌電圖形（圖11）通過專業(yè)的軟件轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)，并利用科學(xué)的方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分析被檢測肌群的肌肉活動度及疲勞度。3.小結(jié)人類工程學(xué)是沙發(fā)設(shè)計(jì)中最為重要的原則之一。本文僅僅探索性的簡要闡述了沙發(fā)設(shè)計(jì)人類工程學(xué)內(nèi)容的少數(shù)幾個(gè)方面，然而其內(nèi)容