《室內(nèi)人體工程學(xué)》-課件2

1、室內(nèi)人體工程學(xué)第三章 室內(nèi)環(huán)境中人體活動(dòng)的因素室內(nèi)人體工程學(xué)第三章 室內(nèi)環(huán)境中人體活動(dòng)的因素0102【人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與人體力學(xué)】【人體動(dòng)作空間】目錄CONTENTS0102【人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與人體力學(xué)】【人體動(dòng)作空間】目錄CON人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與人體力學(xué)01人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)與01一、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（一）骨骼系統(tǒng)人體骨骼共有206 塊，分為顱骨（29 塊）、軀干骨（51 塊）、上肢骨（64 塊）、下肢骨（62塊）四個(gè)部分。人體骨骼有著多種功能。顱骨有保護(hù)和支持腦、感覺(jué)器的作用；軀干骨有支持身體、保護(hù)內(nèi)臟的功能；上肢骨、下肢骨與肌肉、肌腱、韌帶等組織協(xié)同，共同完成人的運(yùn)動(dòng)功能。此外，骨骼還有代謝功能和造血功能。一、運(yùn)

2、動(dòng)系統(tǒng)（一）骨骼系統(tǒng)一、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（二）肌肉系統(tǒng)肌肉是人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力。它包括骨骼肌、心肌和平滑肌三種類(lèi)型。1肌肉與肌力肌肉主要由肌肉組織構(gòu)成，肌肉組織又由特殊分化的肌細(xì)胞構(gòu)成。肌細(xì)胞的形狀細(xì)長(zhǎng)，呈纖維狀，故肌細(xì)胞通常稱(chēng)為肌纖維。肌肉的基本機(jī)能是將生物化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能或動(dòng)能。這種轉(zhuǎn)變是靠骨骼肌所具有的生理特性收縮性而實(shí)現(xiàn)的。肌肉收縮是肌肉對(duì)刺激所產(chǎn)生的收縮反應(yīng)現(xiàn)象。2作業(yè)與肌力如何有效地發(fā)揮肌力，減少疲勞，進(jìn)而提高工作效率是室內(nèi)人體工程學(xué)研究的課題之一。作業(yè)姿勢(shì)與肌力有著緊密的聯(lián)系。一、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（二）肌肉系統(tǒng)一、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（三）關(guān)節(jié)和韌帶關(guān)節(jié)是人體杠桿的重要聯(lián)結(jié)方式和聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。關(guān)節(jié)的主要結(jié)構(gòu)包

3、括關(guān)節(jié)面、關(guān)節(jié)囊和關(guān)節(jié)腔三部分。此外，在關(guān)節(jié)的內(nèi)外還有一些韌帶幫助維持關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和防止關(guān)節(jié)異?；顒?dòng)。不同部位的關(guān)節(jié)，其結(jié)構(gòu)不同，功能也不同。例如，肘關(guān)節(jié)由肱骨下端和尺骨、橈骨上端構(gòu)成，可做前屈、后伸運(yùn)動(dòng)，也參與前臂的旋前和旋后運(yùn)動(dòng)。膝關(guān)節(jié)由股骨內(nèi)、外側(cè)髁和脛骨內(nèi)、外側(cè)髁以及髕骨構(gòu)成，可做屈伸運(yùn)動(dòng)。一、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)（三）關(guān)節(jié)和韌帶二、人體力學(xué)（一）肌肉施力1靜態(tài)肌肉施力靜態(tài)肌肉施力是指肌肉做較長(zhǎng)時(shí)間的收縮，以較長(zhǎng)時(shí)間地維持身體的某種姿勢(shì)。在靜態(tài)肌肉施力情況下進(jìn)行的作業(yè)稱(chēng)為靜態(tài)作業(yè)。例如，學(xué)生在坐姿書(shū)寫(xiě)時(shí)，從肩部到手臂都有多塊肌肉在長(zhǎng)時(shí)間地靜態(tài)肌肉施力。2動(dòng)態(tài)肌肉施力動(dòng)態(tài)肌肉施力是指對(duì)物體交替進(jìn)行施

4、力與放松，使肌肉有節(jié)奏地收縮與舒張。在動(dòng)態(tài)肌肉施力情況下進(jìn)行的作業(yè)稱(chēng)為動(dòng)態(tài)作業(yè)。二、人體力學(xué)（一）肌肉施力二、人體力學(xué)3靜態(tài)肌肉施力舉例在我們?nèi)粘Ｉ钪?，有許多靜態(tài)肌肉施力的例子。例如，人在站立時(shí)，從腿部、臀部、腰部到頸部，都有著許多塊肌肉在長(zhǎng)時(shí)間地靜態(tài)施力。實(shí)際上，無(wú)論人的身體姿勢(shì)如何，都有部分肌肉在靜態(tài)施力。4避免靜態(tài)肌肉施力的方法避免靜態(tài)肌肉施力的關(guān)鍵在于協(xié)調(diào)“人機(jī)”關(guān)系，使操作者在作業(yè)過(guò)程中能夠采取隨意姿勢(shì)并能自由改變體位，從而保持身體的舒適、自然，而不是迫使操作者只能采取一種姿勢(shì)或采取不良姿勢(shì)進(jìn)行作業(yè)。二、人體力學(xué)3靜態(tài)肌肉施力舉例二、人體力學(xué)（二）重心問(wèn)題在設(shè)計(jì)中，許多尺寸都應(yīng)考慮

5、重心問(wèn)題。例如，欄桿高度的設(shè)計(jì)，其高度應(yīng)該高于人的重心。重心是人全部重量集中作用的點(diǎn)。當(dāng)考慮人的重量時(shí)，就可以用這個(gè)點(diǎn)來(lái)代替人體重量之所在，所以如果欄桿低于人的重心，人體一旦失去平衡，就可能越過(guò)欄桿而墜落。我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 500962011住宅設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定： 住宅陽(yáng)臺(tái)欄板或欄桿凈高，六層及六層以下不應(yīng)低于1.05 m，七層及七層以上不應(yīng)低于1.10 m； 住宅的公共出入口臺(tái)階高度超過(guò)0.70 m，并側(cè)面臨空時(shí)，應(yīng)在兩邊設(shè)防護(hù)措施，且防護(hù)設(shè)施凈高不應(yīng)低于1.05 m。此外，防護(hù)欄桿必須采用防止兒童攀登的構(gòu)造，欄桿的垂直桿間凈距不應(yīng)大于0.11 m。二、人體力學(xué)（二）重心問(wèn)題二、人體力學(xué)在椅子

6、的設(shè)計(jì)中，重心尤為重要。一般情況下，四條腿的椅子穩(wěn)定性較好，而三條腿、兩條腿或一條腿的椅子就需要設(shè)計(jì)好重心，以保證椅子的穩(wěn)定性。二、人體力學(xué)在椅子的設(shè)計(jì)中，重心尤為重要。一般情況下，四條腿人體動(dòng)作空間02人體動(dòng)作空間02一、肢體活動(dòng)空間（一）肢體活動(dòng)角度身體各部位活動(dòng)角度及活動(dòng)范圍數(shù)據(jù)，見(jiàn)下圖和下表。一、肢體活動(dòng)空間（一）肢體活動(dòng)角度一、肢體活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間（二）肢體活動(dòng)范圍肢體活動(dòng)范圍是指人們?cè)诟鞣N環(huán)境作業(yè)中，在某種姿態(tài)下肢體所能觸及的空間范圍。該范圍由肢體的轉(zhuǎn)動(dòng)角度和肢體長(zhǎng)度所組成，也稱(chēng)“作業(yè)域”。一、肢體活動(dòng)空間（二）肢體活動(dòng)范圍一

7、、肢體活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間1立姿活動(dòng)空間立姿時(shí)，人的活動(dòng)空間取決于身體尺寸、保持身體平衡的動(dòng)作及身體狀態(tài)的放松。當(dāng)腳站立平面不變時(shí)，為保持平衡，上身和手臂能達(dá)到的活動(dòng)空間將受到限制。下圖為立姿活動(dòng)空間，包括上身及手臂的活動(dòng)范圍。其中左圖為正視圖，零點(diǎn)位于正中矢狀面上；右圖為側(cè)視圖，零點(diǎn)在人體背點(diǎn)的切線上，位于該切線與站立平面的交點(diǎn)。一、肢體活動(dòng)空間1立姿活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間2坐姿活動(dòng)空間下圖為坐姿活動(dòng)空間，包括上身、手臂及腿的活動(dòng)范圍。其中左圖為正視圖，零點(diǎn)位于正中矢狀面上；右圖為側(cè)視圖，零點(diǎn)在經(jīng)過(guò)臀點(diǎn)的垂直線上，位于該垂直線與腳底平面的交點(diǎn)。一、肢體活動(dòng)空間2坐姿活動(dòng)

8、空間一、肢體活動(dòng)空間3單腿跪姿的活動(dòng)空間下圖為單腿跪姿活動(dòng)空間，包括上身和手臂的活動(dòng)范圍。其中左圖為正視圖，零點(diǎn)位于正中矢狀面上；右圖為側(cè)視圖，零點(diǎn)在經(jīng)過(guò)背點(diǎn)的切線上，位于該切線與跪平面的交點(diǎn)。一、肢體活動(dòng)空間3單腿跪姿的活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間4仰臥姿的活動(dòng)空間下圖為仰臥姿活動(dòng)空間，包括手臂和腿的活動(dòng)范圍。其中左圖為正視圖，零點(diǎn)位于正中矢狀面上；右圖為側(cè)視圖，零點(diǎn)在經(jīng)過(guò)頭頂?shù)拇怪鼻芯€上，位于該垂線與仰臥平面的交點(diǎn)。一、肢體活動(dòng)空間4仰臥姿的活動(dòng)空間一、肢體活動(dòng)空間（三）手和腳的作業(yè)域在日常生活中，無(wú)論是在哪個(gè)功能空間，在站或坐的狀態(tài)下，手和腳總是在一定的范圍內(nèi)做各種活動(dòng)。手和腳在左右水平面和

9、上下垂直面所形成的動(dòng)作域，叫做手、腳的作業(yè)域，如圖所示。一、肢體活動(dòng)空間（三）手和腳的作業(yè)域一、肢體活動(dòng)空間1水平作業(yè)域水平作業(yè)域是指人在工作臺(tái)面上左右運(yùn)動(dòng)手臂形成的軌跡范圍。水平作業(yè)域可分為最大作業(yè)域和通常作業(yè)域。最大作業(yè)域是指以肩峰點(diǎn)為軸，人體上肢完全伸直做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)所包括的范圍，如圖虛線所示。由圖 可以看出，水平作業(yè)面的最大作業(yè)域在590 mm范圍內(nèi)。一、肢體活動(dòng)空間1水平作業(yè)域一、肢體活動(dòng)空間2垂直作業(yè)域垂直作業(yè)域是指手臂在伸直的情況下，以肩關(guān)節(jié)為軸做上下運(yùn)動(dòng)所形成的范圍。垂直作業(yè)域可分為坐姿作業(yè)域和站姿作業(yè)域。坐姿作業(yè)通常是在作業(yè)面以上進(jìn)行，隨作業(yè)面高度、手偏離身體中線的距離及舉手高

10、度的不同，其作業(yè)舒適度范圍也在發(fā)生著變化。圖3-13為第5 百分位的人體坐姿抓握尺寸范圍。由該圖可知，以肩關(guān)節(jié)為圓心的直臂抓握空間半徑，男性為65 cm，女性為58 cm。直臂抓握尺寸范圍對(duì)決定人在某一姿態(tài)時(shí)手臂觸及的垂直范圍有重要作用，如墻壁隔板、帶有書(shū)架的桌子等都會(huì)用到該高度數(shù)值。設(shè)計(jì)直臂抓握的作業(yè)區(qū)時(shí)，應(yīng)以第5 百分位的人體尺寸為標(biāo)準(zhǔn)。一、肢體活動(dòng)空間2垂直作業(yè)域一、肢體活動(dòng)空間站姿作業(yè)一般允許作業(yè)者自由地移動(dòng)身體，但其作業(yè)范圍仍受到一定的限制。圖3-14所示為站姿單臂作業(yè)的近身作業(yè)空間，以第5 百分位的男性為基準(zhǔn)，當(dāng)物體高于地面110165 cm，并且在身體中心左右46 cm時(shí)，是大部

11、分人在站姿狀態(tài)下手臂可達(dá)到的舒適范圍。一、肢體活動(dòng)空間站姿作業(yè)一般允許作業(yè)者自由地移動(dòng)身體，但其作二、人體活動(dòng)空間（一）靜態(tài)手足活動(dòng)空間如圖給出了人體在各種靜態(tài)姿態(tài)下手足的活動(dòng)空間。二、人體活動(dòng)空間（一）靜態(tài)手足活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間（二）姿態(tài)變換活動(dòng)空間姿態(tài)的變換通常集中于立姿與其他姿態(tài)之間的變換。姿態(tài)變換所占用的空間并不一定等于姿態(tài)變換前占用的空間和姿態(tài)變換后占用的空間的重疊。這是因?yàn)槿梭w在進(jìn)行姿態(tài)變換時(shí)，由于力的平衡問(wèn)題，會(huì)有其他的肢體伴隨運(yùn)動(dòng)，因而占用的空間可能大于姿態(tài)變換前后所占用的空間的重疊。例如，從跪坐到站立以及從休息椅上站起來(lái)時(shí)，姿態(tài)變換所占用

12、的空間并不等于姿態(tài)變換前和姿態(tài)變換后占用空間的重疊，如圖所示。二、人體活動(dòng)空間（二）姿態(tài)變換活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間（三）人體移動(dòng)活動(dòng)空間人體移動(dòng)是一個(gè)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。測(cè)量人體移動(dòng)所占用的空間時(shí)不僅要考慮人體本身占用的空間，還應(yīng)考慮連續(xù)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于運(yùn)動(dòng)所必須進(jìn)行的肢體擺動(dòng)或身體回旋所需的空間。例如，室內(nèi)空間走道的設(shè)計(jì)，不僅要考慮人體自身的寬度和人體走動(dòng)時(shí)身體擺動(dòng)的空間，還應(yīng)考慮該走道空間可同時(shí)容納多人通過(guò)的空間范圍二、人體活動(dòng)空間（三）人體移動(dòng)活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間二、人體活動(dòng)空間（四）人移動(dòng)物體或操作設(shè)備時(shí)的活動(dòng)空間人在室內(nèi)進(jìn)行各種活動(dòng)時(shí)，很多情況下要與一定的物體發(fā)生聯(lián)系。人與物體間的相互作用所需要的活動(dòng)空間可能大于或小于人與物各自空間之和。所以，人與物體所占用的空間大小要根據(jù)人的活動(dòng)方式及人與物體相互間的影響方式來(lái)決定。例如，家具或設(shè)備的使用需要一定的操作空間（見(jiàn)下圖），同時(shí)，家具與設(shè)備部件的移動(dòng)會(huì)產(chǎn)生額外的空間需求（見(jiàn)下圖）。另外，有