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1、人体工程学 高校课桌椅的人体工程学设计 人体尺寸在高校桌椅设计中的应用研究摘要:本文通过运用人机工程学相关原理, 说明人体尺寸是桌椅设计中的核心因素, 是人性化设计的先决条件; 完善的座椅设计应该可以引导使用者保持正确的坐姿, 让身体保持最自然的曲线。所以座椅设计师只有充分依据人体坐姿各项生理尺度, 引导使用者采用正确坐姿, 才能做出真正好的座椅设计。关键词:人体尺寸;人机工程学；高校座椅设计1高校课桌椅现状11 使用现状进入21世纪以来，随着我国高校招生规模的不断扩大，大学校园硬件建设的高速发展，各类先进设备的不断引入和高校信息化进程的逐步加快，学生的学习效率明显得到了提高。虽然在硬件软件方
2、面各高校给予广大学生的是最好的，但多数高校在对学生学习生活中的细节却予以忽视。据实地调研抽样调查显示，80%以上的大学生对目前校园所使用的桌椅并不满意，认为其设计存在很多问题。如课桌下部空间狭小，伸不开腿；课桌太窄，无法摆放课本和文具；座面倾角过大，坐着不舒适；座椅之间间距过小，不方便出入；造型呆板；色彩单一等等。由于高校课桌椅存在的种种设计缺陷而导致学生身体疲劳、视力下降、腰部损伤、颈椎病等诸多现象的增加，并严重影响了学习效率及身体健康。因此，健康舒适人性化的高校课桌椅设计问题亟待解决。12 存在的主要问题高校课桌椅作为相对于普通家具而言的特殊家具，其定义和特点必然会有所不同，其设计不能完全
3、按照普通家具的设计方法进行。高校课桌椅的人性化设计必须在一个更大的范围中考虑，从整体的使用者即高校大学生群体去考虑课桌椅的设计，故主要存在以下三方面的问题。（1）高校课桌椅设计所依据的人体尺寸标准仍旧沿用我国于1988年颁布的国家标准GB1000088中国成年人人体尺寸，距今已有20多年的时间，其应用显然是不适应时代发展要求的。所以研究解决人体尺寸问题及其应用，制定出一套符合实际的高校大学生人体尺寸标准，并将其应用于高校课桌椅设计中，是首当其冲的。（2）通过初步市场调研显示，高校课桌椅的设计多为各个厂家相互模仿抄袭，设计开发新产品的步子不大，造成产品程式化、商业化严重，市场千篇一律、缺乏亮点，
4、已无法满足高校大学生日益增长的个性化需求。（3）通过对身边不同院校的大学生进行实际调研后，得知80%以上的同学对其所使用的课桌椅有很大的意见：设计尺寸不合理、单一的色彩、呆板的造型，使他们视觉麻木，不符合人机学的要求，给他们的学习带来诸多不便。因此，为了提高高校大学生的学习质量，减少设计不合理的课桌椅给学生健康带来的损害，文章将从实际出发，以人为本，针对高校大学生合理选择人体样本，进行调查和实测，对测量的数据开展统计分析等研究工作，制定出符合实际的高校大学生人体尺寸标准，并进一步全面分析高校大学生对于课桌椅设计的生理、心理需求，在此基础上对高校课桌椅的人性化设计提出一套全面科学的设计准则。教室
5、桌椅现状2.人机分析2.1 使用人群分析高校课桌椅使用群体主要包括大专生、本科生，年龄范围大致在1825周岁。高校大学生是中国最独特的细分群体，他们正处于人生的黄金时期；他们追求个性，对人生有着自己独特的看法和观念；他们倡导新潮，对生活充满了期待与好奇；他们充满活力，对周围的事物有着强烈的关注；他们有着高于一般同龄人的敏锐和视野；他们走在时代的前沿，崇尚前卫、时尚；他们厌倦一成不变的环境，对色彩有着独特的偏好，多喜爱明快的色系。他们的主要特征包括：活泼好动、思维活跃、智力高、情绪稳定性差、争强好胜、个性锋芒、独立性差等。总之，这些特点对于高校课桌椅的人性化设计起决定性作用。2.2 人体尺寸人体
6、尺寸是一门通过测量人体各个部分的尺寸来确定个人之间和群体之间在尺寸上存在差别的学科。桌椅和人体之间存在各种不同程度的接触, 只有在清楚掌握了人体尺寸的基础上才能根据实际确定出合理的设计数据。高校大学生的人体尺寸是校园桌椅人性化设计的基本依据，但目前高校的桌椅并不能适应人们的要求。因此，基于国家建设部基于室内空间设计的大学生人体尺寸的研究项目，针对高校大学生合理选择人体样本，进行调查和实测，对测量的数据开展统计分析，制定符合实际的人体尺寸标准。该项目研究探讨了一种简单而又可行的方法，从另一角度解决这一问题，确立一个新的人体尺寸数据体系，建立基于人体尺寸百分位数的数学模型。这既满足其数据的科学性、
7、实用性，又使其简单易于操作。23 常见病症高校大学生在使用课桌椅过程中，主要有两种状态：身体前倾、低头读写；上身后仰着听或说。其主要受损部位有腰部、颈部、肩部、背部。以下是大学生长期使用设计不合理的桌椅导致的常见病症分析。（1）腰部损伤：大学生学习时经常长时间保持一种固定姿势，腰间盘所承受压力变大，会导致腰部损伤，主要表现为腰部酸痛，严重者可发生腰肌劳损和椎间盘退行性变，这是一种慢性疾患，也是导致残疾的主要原因之一。（2）颈部损伤：上课时颈部长期处于前倾姿势，课桌太矮会使工作者向前倾，造成腰椎和颈椎弯曲，增加后背和颈部的压力。这样会导致颈部软组织的劳损和椎间盘的损伤，这统称为颈椎病，其主要症状
8、为颈部酸胀感，严重者可压迫颈部神经，引起放射状疼痛和头晕等症状。（3）肩部损伤：由于高校大学生要经常书写，课桌太高会限制手臂运动，使肩膀向前弯曲或高耸，还会影响脖子，造成肩膀和颈部肌肉疲劳。前倾时上臂通常处于前伸状态，保持上臂前伸的主要肌肉是斜方肌，斜方肌持续紧张，导致肩部疼痛。这个症状常与颈部症状共存，因此称为肩颈综合症。（4）背部损伤：当高校大学生坐着读写、身体前倾时，上身重心偏前，所以需要小腿在地面获得支承，这可以降低大腿与椅面前缘之间的体压，缓解背肌紧张。但座椅高度过高就会造成小腿无法获得支承，导致上身体压过大， 不良坐姿图背肌紧张，长期就会造成背部损伤。3.高校课桌椅人性化设计研究3
9、1 设计参数国家标准局2002年颁发的新国家标准GB/T39762002学校课桌椅功能尺寸，增加了高等学校课桌椅部分的技术要求和尺寸依据。新标准非等效采用了国际标准ISO5970-1979家具教学用桌椅功能尺寸，参考了日本工业规格JIS S 1021-1991学校家具（普通教室用桌椅）和JIS S 1015-1974讲课教室用固定式桌椅尺寸。根据新标准中规定的主要尺寸，确定高校课桌椅的主要设计参数如下。 高校固定式课桌椅的主要尺寸（mm）尺寸名称尺 寸说 明桌面高（h1）桌面深（t1）每个席位桌面宽（b1）桌下净空高（h2）桌下净空深（t2、t3）座面高（h4）座面有效深（t4）靠背上缘距座面
10、高（h5）靠背点距座面高（）靠背下缘距座面高（h5）坐人侧桌缘与靠背点之间的水平距离每套课桌椅前后长7301035060062030041010，360340210170420810850使h1-h4320mm或与后排桌前侧一体化靠背点以上向后倾斜610角。高校非固定式课桌和课椅适用于平面教室，课桌单人用或双人用。课椅单人用。高校非固定式课桌椅的主要尺寸mm尺寸名称尺 寸桌面高（h1）桌下净空高1（h2）桌下净空高2（h3）桌面深、桌下净空深（t1）桌下净空深2（t2）桌下净空深3（t3）桌面宽（b1）桌下净空宽（b2）座面高（h4）靠背上缘距座面高（h5）靠背点距座面高（）靠背下缘距座面高（
11、h5）座面有效深（t4）座面宽（b3）73010600460400250330单人用600，双人用1200单人用440，双人用104041010340210170380360注：h1和h4的具体选用，使h1-h4320mm。桌面高（h1）：从地面到桌面前缘最高点的垂直距离；桌面深（t1）：桌面后缘到前缘的水平距离；每个席位桌面宽（b1）：桌面的水平宽度；桌下净空高（h2）：从地面到桌面的前缘底部的垂直距离；桌下净空深（t2、t3）：桌面下部的深度；座面高（h4）：从地面到椅座面前缘最高点的垂直距离；座面有效深（t4）：椅座后缘到前缘顶点的水平距离；座面倾角：椅座面与水平面的夹角；桌面倾角：桌面
12、与水平面的夹角。3. 2 桌椅设计人机原则通过人体生理尺度及生理特征分析, 正确的坐姿应是上身挺直、收腹、下领微收, 两下肢并拢, 如有可能, 应使膝关节略高出舰部, 可让腰背部更加平直不易弯(见图2a )。这种坐姿, 能使人们的脊柱保持正直不驼背, 而且据测定, 身体的能量消耗也最水5 。如果坐在有背椅上, 尽量将腰背贴实椅背, 其他姿势如上, 能够这样, 肌肉多不致有太大的疲劳。坐姿当然牵扯到椅子的舒适程度, 太高, 太矮都会对图2 坐姿对比a. b身体造成负担, 所以最好的椅子就是让你最自然的生长,身体不必过度伸展或弯曲, 还能保持身体最正常的曲线, 这是最重要的。根据某项研究报告结果显
13、示, 人在同一坐姿每10 钟或巧分钟就会调整一次位置, 所以设计师应考虑到椅子不但该适应人的坐姿, 还可以自主调节, 也就是说这椅子该有变化。总之, 正确坐姿的要求是: 腰背平直不弯; 头颈和背三者成一条直线, 不要有扭曲; 椅子要能有扶手, 以便手肘轻靠; 靠背需稍微前凸, 方便支撑腰椎; 大腿应该尽量保持与手臂平行的姿势; 膝盖、手肘和臀部都能达到直角, 这取决于椅子的高度, 椅子与桌子的高度差。人体尺寸应用由于使用者在使用座椅的过程中座椅与人的关系是相对固定的, 也就是说在使用家具的时候人基本上处于相对静止状态, 仅仅是为了某些行为目的或者放松局部肌肉才进行一定幅度的活动, 而且活动的幅
14、度不大。通常情况下人体之间在关节转动角度幅度方面差别较小, 随时代变化改变也不大, 况且在座椅类家具的设计中对身体部分关节活动预留了一定的活动余量, 所以设计中可以只进行静态数据的采集。根据人体尺寸在座椅设计中的应用研究, 总结座椅类家具的设计应遵循以下人机原则:（1）应根据人体测量数据进行设计;（2）上身应保持稳定;（3）人的躯干重量应由坐骨、臀部及脊椎支撑, 应使受力均匀;（4）应减少大腿对椅面的压力;（5）应设计靠背、腰部支撑和扶手;（6）可以调整坐姿, 使身体自然舒展3. 3 课桌椅材料的选择普通教室用课桌椅的材料选择的基本方法同普通家具相似。以使用功能为出发点，选择耐用、抗外力性强，
15、同时表面纹理、色彩应与教室的环境相互协调的材料。首先应满足其使用功能，是为在校大学生上课或自习学习使用的，又考虑到课桌椅在教室这种固定环境下使用。具体的设计中，材料的选择要尽可能保证大学生使用中的舒适。现在市场上的家具主要以板式家具为主，课桌椅也不例外。板式家具是以人造板材为基材，与五金配件相结合的家具类型。常见的人造板材有以下几种：胶合板、细木工板、刨花板、中纤板等。人造板材的表面处理方式也比较多，有表面贴实木皮、贴木纹纸、PVC胶板、聚酯漆面等方式。普通教室课桌椅的主要材料除了各种人造板材和实木材料以外，还有各种合成材料、塑料、金属等。此外，材料的选择首先要考虑绿色环保，不能在使用中产生对学生身体有影响的有害物质3. 4 课桌椅的结构设计高校课桌椅的结构必须保证合理且适合生产加工，具有足够的强度。课桌椅的损坏很常见，大学生在使用过程中难免会对课桌
