人体工程学与建筑设计《建筑设计原理》2备课讲稿

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1、2 人体工程学与建筑设计,目录,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,人体测量学是通过测量人体各部位尺寸来确定个人之间和群体之间在人体尺寸上的差别的一门科学。,2.1.1.1 人体测量学的概念,人体测量学是一门新兴的科学，同时又具有古老的渊源。 早在公元前1世纪罗马建筑师维特鲁威就已从建筑学的角度对人体尺度作了较全面的论述，他从人体各部位的关系中发现人体基本上以肚脐为中心。一个站立的男人，双手侧向平伸的长度恰好就是其身高，双足趾和双手指尖恰好在以肚脐为中心的圆周上。文艺复兴时期，艺术家达芬奇根据维特鲁威的论述，绘制了著名的人体比例图（图2.1）。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,2.1.

2、1.2 人体测量学的由来和发展,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.1 人体比例图,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.2 柯布西耶创立的模数制,人体测量学包括人体静态测量和动态测量，前者测量在静止和正常体态时人体各部位的尺寸，后者测量人体各部位在活动时的位置关系。 我国成年人体平均尺寸如图2.3所示。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.3 我国成年人体平均尺寸,人体静态尺寸主要指人体的构造尺寸(即人体结构尺寸)，它包括头、躯干、四肢等在标准状态下测得的尺寸。 据统计，我国成年男子平均身高为1.67m，女子为1.56m，各地区人体

3、高度有差异。尽管人体的各种尺寸差别很大，却有着一定的变化范围和相互联系。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,2.1.2.1 人体静态尺寸,人体动态尺寸是指人体的功能尺寸，这是人体活动时所测得的尺寸。 由于行为目的不同，人体活动状态也不同，故测得的各功能尺寸也不同。要精确地测量其尺寸是比较困难的，但根据人在室内活动的范围和基本规律，也可以测得其主要功能尺寸，详见图2.4。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,2.1.2.2 人体动态尺寸,为了便于设计时选用，可以将测量数据制成表格，也可以采用比例法进行估算。图2.5是用比例法表示的部分人体动作尺度。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,2

4、.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.4 人体活动的基本尺度,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.5 人体动作尺度（比例法绘制）,（1）在阶梯教室、影院、剧场的阶梯座位设计中的应用 如图2.6所示，要确定阶梯的高度D和前后排座位的间距I，就必须使后排就座者观看黑板（或荧幕、舞台表演）的视线不被前排就座者的头顶挡住。目标看起来简单，实际上存在几个互相影响的因素，具体分析见表2.1。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,（2）对房间平面尺寸与家具设备布置的影响和制约 房间面积、平面形状和尺寸的确定在很大程度上受到家具尺寸、布置方式及数量的制约和影响，而家具的具体尺寸及布置又受到人体测

5、量基础数据的制约和影响。 先以住宅设计中的卧室为例，在确定平面尺寸时，应首先考虑最大的家具床的布置，并使其具有灵活性，以适应不同住户的要求，而床的尺寸又受人体尺寸的直接影响。如图2.7所示。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,再以卫生间设计为例，设计中应保证使用设备时人活动所需的基本尺寸，并据此确定设备的布置方式及隔间的尺寸(见图2.8和表2.2)。特别是供残疾人使用的专用卫生间，人体测量基础数据的参考应用显得尤为重要，如图2.9所示浴室的安全抓杆和图2.10所示考虑残疾人使用的专用卫生间。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,（3）对门和走道等交通联系空间最小宽度确定的影响 门的最小宽

6、度受人体动态尺寸的制约和影响，一般单股人流最小宽度为0.55m，加上人行走时身体的摆幅00.15m，以及携带物品等因素，因此门的最小宽度0.7 m。如图2.11。 走道、楼梯梯段和休息平台最小宽度的确定同样离不开人体的动态尺寸。单股人流宽度为0.550.7m，双股人流通行宽度为1.11.4m，根据可能产生的人流股数，便可推算出各自所需的最小净宽，而且还应符合单项建筑规范的规定。见图2.12和图2.13。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,（4）建筑中诸如栏杆、扶手、踏步等一些要素，为适应功能要求，基本上保持恒定不变的大小和高度，这些常数的确定往往也受人体测量学的直接影响。 建筑艺术要求真、

7、善、美统一。著名建筑师柯布西耶研究了人的各部分尺度，认为它符合黄金分割等数学规律，从人体绝对尺度出发制定了两列级数，从而建立了他的模数制，并应用于建筑设计中，进一步把比例与尺度、技术与美学统一起来考虑。,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,在运用人体基本尺度时，除了要考虑到地域、年龄等差别（表2.3）外，还应注意以下几点： 设计中采用的身高并非都取平均数，应视具体情况在一定幅度内取值，并注意尺寸修正量（图2.14）。 近年来对我国部分城市青少年调查表明，其平均身高有增长的趋势，所以在使用原有资料数据时应与现状调查结合起来。 针对特殊使用对象（运动员、残疾人等），人体尺度的选择也应作调整。 ,

8、2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.6 阶梯座位,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.7 家具布置与平面尺寸的关系,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.8 卫生间设备布置与隔间尺寸,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.9 浴室的安全抓杆,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.10 残疾人专用卫生间,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.11 门的最小宽度,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.12 走道的最小宽度,2.1 人体工程学与建筑设计中的应用,图2.13 楼梯梯段和休息平台的最小宽度,2.1 人体工

9、程学与建筑设计中的应用,图2.14 尺寸修正量的构成,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,环境条件对人的安全、健康、舒适感有着密切的关系，也在很大程度上影响了工效的高低。 按照劳动条件中的生理要求，通常把环境因素的适宜性划分为四个等级，即不能忍受的、不舒适的、舒适的和最舒适的。环境因素舒适性分级的参考界限见图2.15。,2.2.1.1 室内环境要素参数,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,图2.15 环境因素舒适性分级的参考界限,建筑以“形”、“光”、“色”具体地反映着建筑的质感、色感、形象和空间感，表现出建筑的尺度比例、明暗轮廓、差异对比、统一和谐、韵律结构、层次与流通、肌理与质

10、地、积聚与分割、俯视与仰视、环境与空间、情调与意蕴、智巧与美感等。视觉正常的人主要依靠视觉体验建筑和自然环境。 人的视觉特性包括视野、视区、视力、目光巡视特性及明暗适应等几个方面。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,2.2.1.2 视觉机能与环境,（1）视角、视距与视野、视区 视角是人眼能够区别开来的两个最近的刺激物与人眼形成的夹角。具体设计可参考6视角进行设计。视距是眼睛到被视对象之间的距离。实际上，两眼相距约60 mm，可看清物体时，最佳距离在34.4m以内，这是歌剧院的最大视距（看清演员大致表情的视距要求）。 表2.4是建筑设计中一些常见的视角与视距关系。垂直视角与心理感受如表2

11、.5所示。在绝对视距的范围内人们对建筑物不同的观察内容和心理感受如表2.6所示（见P40）。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,视野指脑袋和眼睛固定时，人眼所能察觉的空间范围。正常人的视野范围见图2.16。单眼视野竖直方向约130，水平方向约150。双眼视野在水平方向重合120，其中60较为清晰，中心点1.5左右最为清晰。由于不同颜色对人眼的刺激有所不同，所以视野也不同。正常人的色视野如图2.17所示。 通常按对物体的辨认效果，即辨认的清晰程度和辨认速度，分为以下四个视区：中心视区、最佳视区、有效视区和最大视区，见表2.7 （见P42） 。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,（

12、2）目光巡视特性（视觉运动特性） 目光巡视的习惯方向：在水平方向上从左到右；在铅垂方向上从上到下；旋转巡视时习惯顺时针方向。 视线水平方向的运动快于铅垂方向，且不易感到疲劳；对水平方向上尺寸与比例的估测比对铅垂方向上的准确。 目光巡视运动是点点跳跃，而非连续运动的。 两眼总是协调地同时注视一处，很难两眼分别看两处，所以设计中常取双眼视野为依据。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,（3）明暗适应 眼睛向亮处的适应叫明适应、光适应，向暗处的适应叫暗适应。当人们从暗处进入亮处，适应时间约1分钟就可完成，而从亮处突然进入暗处，适应时间长达10多分钟。 （4）眩光 眼睛遇到过强的光，整个视野会感

13、到刺激，使眼睛不能完全发挥机能，这种现象称为眩光。发光体角度与眩光的关系见图2.18。不恰当的阳光采光口、不合理的光亮度和不恰当的强光方向均会在室内形成眩光现象。 ,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,图2.16 正常人的视野范围,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,图2.17 正常人的色视野,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,图2.18 发光体角度与眩光的关系,根据声音的物理性能、人耳的生理机能和听觉的主观心理特性，与建筑声学设计关系密切的听觉特征主要表现在以下几个方面： （1）听觉适应 尽管人对环境噪声的适应能力很强，但是人对噪

14、声积累的适应对健康是不利的，特别是噪声很大的适应会造成职业性耳聋。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,2.2.1.3 听觉机能与环境,（2）听觉方向 物体的振动产生了声音，声音的传播具有一定的方向性，这是声源的重要特性。 （3）听觉与时差 经验证明，人耳感觉到声音的响度除了与声压和频率有关外，还与声音的延续时间有关。从听觉实验得出，如果两个声音的间隔时间（即时差）小于50ms，那就无法区别它们，而是重叠在一起了。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,（4）单耳听闻与双耳听闻效应 人的双耳可以同时收听声音信号并判断声源的距离和方向。其中判断方向的能力要强一些，而且对水平方位的声源的

15、方位感较垂直方向要强一些。 单耳听闻是指用一只耳朵收听的情况。这时，方位感消失，“滤波效应”降低，噪声干扰增大。人们可以利用单耳听闻来判别厅堂音质的优劣，还可以通过转动头部，利用耳壳效应来确定声音的方位。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,（5）掩蔽效应 声的掩蔽是指一个声音的存在而影响了人们对另一个声音的听闻。 声掩蔽的特点是：同频率的声音相互掩蔽性最强；低频声容易掩蔽高频声；高频声则很难完全掩蔽低频声；掩蔽声越强，对频率较高的声音的掩蔽作用就越大。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,现代城市中的许多问题，如噪声、拥挤、空气污染、光污染等都可被看做背景应激物。 按照国际标准，

16、一个建筑如果有20%以上的人对居住或办公时的感觉不适进行投诉，那么这个建筑可被判定为“病态建筑”。 那种依赖巨大的能源消耗来应付不必要的冷热负荷的建筑，不仅形成了不健康的内部环境，同时也污染和破坏了周围环境。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,对于现代建筑，由于建筑技术的发展和人民生活水平的提高，人们不仅要求它具有安全、适用、经济和美观等特点，还要求它具有舒适性的状态。 所谓舒适，就是建筑环境达到了一定的条件，包括物理的、生理的、心理的、社会的、经济的和环境的条件，使居住者或使用者感到安逸、合适、满意甚至幸福的状态，从而使他们的工作效率更高，寿命更长，生活质量更好。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,2.2.2.1 室内环境要素参数对建筑设计的影响与制约,室内环境要素参数的测定有利于合理地选择建筑设备和确定房屋的构造做法，最大限度地满足舒适性的要求。,2.2 环境生理学及其在建筑设计中的应用,（1）光环境舒适性设计举要 合适的光环境是保持人们正常、稳定的生理、心理和精神状态，提高工作效率，减少差错和事故的必要条件。 天然采光 a开窗面积 b天然采光的调控,2.2 环境生