室内设计中的人体工程学原理

1.人体工程学的含义

人体工程学（Human Engineering），也称人类工程学、人体工学或工效学（Ergonomics）。人体工程学即研究“人—机—环境”系统中人、机器和环境三大要素之间关系的学科。人体工程学为解决“人—机—环境”系统中人的效能、健康问题提供理论数据和实施方法。

人体工程学联系到室内设计，以人为主体，运用人体计测、生理和心理计测等手段和方法，研究人体结构功能、心理、力学等方面与室内环境之间的合理、协调关系，以适合人的身心活动要求，取得最佳的使用效能，其目标是安全、健康、高效和舒适。

2.人体工程学的基本数据

人的工作、生活、学习和睡眠等行为千姿百态，有坐、立、行、卧之分。这些形态在活动过程中会涉及一定的空间范围。这些空间范围按照测量的方法可以分为构造尺寸和功能尺寸。

1）构造尺寸

构造尺寸即静态的人体尺寸，是人处于标准状态下测出来的数据。这些数据包括手臂长度、腿长度和坐高等。它对与人体有直接接触关系的物体有较大的设计参考价值，可以为家具设计、服装设计和工业产品设计提供参考数据。人体构造尺寸如图1-1至图1-4所示。

图1-1　人体构造尺寸数据（男）

图1-2　人体构造尺寸数据（女）

图1-3　人体构造尺寸数据部分平均尺寸

图1-4　室内设计常用的人体测量尺寸

（1）身高：人身体直立、眼睛向前平视时从地面到头顶的垂直距离。

（2）最大人体宽度：人直立时身体正面的宽度。

（3）垂直手握高度：人站立时，手臂向上伸直能握到的高度。

（4）立正时眼高：人身体直立、眼睛向前平视时从地面到眼睛的垂直距离。

（5）大腿厚度：从座椅表面到大腿与腹部交接处的大腿端部之间的垂直高度。

（6）小腿高度：从地面到膝盖背面（腿弯处）的垂直距离。

（7）臀至腘的长度：从臀部最后面到小腿背面的水平距离。

（8）臀至膝盖的长度：从臀部最后面到膝盖骨最前面的水平距离。

（9）臀至足尖的长度：从臀部最后面到脚趾尖的水平距离。

（10）臀至足底（腿伸直）的长度：人坐着时，在腿伸直的情况下，从臀部最后面到足底的水平距离。

（11）坐正时眼高：人坐着时眼睛到地面的垂直距离。

（12）坐正时肘高：从座椅表面到肘部尖端的垂直距离。

（13）坐高：人坐着时，从座椅表面到头顶的垂直距离。

（14）手臂平伸至拇指的距离：人直立、手臂向前平伸时后背到拇指的距离。

（15）坐正时垂直手握高度：人坐正时，从座椅到手臂向上伸直时能握到的距离。

（16）侧向手握距离：人直立、手臂向一侧平伸时，手能握到的距离。

（17）站立时肘高：人直立时肘部到地面的高度。

（18）臀部宽度：臀部正面的宽度。

（19）两肘之间的宽度：两肘弯曲、前臂平伸时，两肘外侧面之间的水平距离。

（20）肩宽：人肩部两个三角肌外侧的最大水平距离。

人体尺寸随着年龄、性别和地区的不同而各不相同。同时，随着时代的进步，人们的生活水平逐渐提高，人体的尺寸也在发生变化。中国建筑科学研究院发表的《人体尺度的研究》中有关我国人体的测量值，可以作为设计时的参考，如表1-1所示。

表1-1　不同地区人体各部分平均尺寸

2）功能尺寸

功能尺寸是由关节的活动和转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸。它对解决许多带有空间范围和位置的问题很有用。相对于构造尺寸，功能尺寸的用途更加广泛，因为人总是在运动着，人体是一个活动的、变化的结构。

运用功能尺寸进行设计时，应该考虑使用人的年龄和性别差异，如在家庭用具的设计中，应当考虑老年人的要求。因为家庭用具一般不必讲究工作效率，主要是使用方便，年轻人可迁就老年人，尤其要考虑厨房用具和卫生间设备的设计，其中老年妇女尤其需要照顾，如图1-5所示。

图1-5　人体功能尺寸图

3.人体尺寸比例

公元前1世纪，罗马建造师维特鲁威就从建筑学的角度对人体尺寸进行了较完整的论述。维特鲁威发现人体基本上以肚脐为中心，一个男人挺直身体，两手侧向平伸的长度恰好就是其高度，双足和双手的指尖正好在以肚脐为中心的圆周上。按照维特鲁威的描述，文艺复兴时期的达·芬奇创作了著名的人体比例图《维特鲁威人》，如图1-6所示。

成年人的人体尺寸存在一定的比例关系，对比例关系的研究，可以简化人体测量的复杂过程，只要量出身高，就可以推算出其他尺寸。不同地区、年龄和性别的人的人体比例也不同，如图1-7所示。

图1-6　人体比例图《维特鲁威人》

图1-7　人体比例图

4.人体尺寸的差异

由于很多复杂的因素都影响人体尺寸，所以个人与个人之间、群体与群体之间在人体尺寸上存在差异，不了解这些差异就不可能合理地使用人体尺寸的数据，也就达不到预期的设计目的。人体尺寸的差异主要有以下几个方面。

1）种族差异

不同的国家、不同的种族，因地理环境、生活习惯和遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越南人平均160.5 cm的身高到比利时人平均179.9 cm的身高，高差幅度达19.4 cm。各地区人体尺寸对照表如表1-2所示。

表1-2　各地区人体尺寸对照表　单位：cm

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2）时代差异

在过去一百年中观察到的生长加快是一个特别的问题，子女一般比父母长得高，这个问题在总人口的身高平均值上也可以得到证实。欧洲的居民预计每十年身高增加10～14 mm。因此，若使用三四十年前的数据会导致相应的错误。美国卫生福利部门和教育部门在1971—1974年所作的研究表明，大多数女性和男性的身高比1960—1962年国家健康调查的结果要高。调查结果中51%的男性高于或等于175.3 cm，而1969—1962年只有38%的男性达到这个高度。

3）年龄差异

人体尺寸的增长过程，妇女在18岁结束，男子在20岁结束，但男子到30岁才最终停止生长。此后，人体尺寸随着年龄的增长而缩减，而体重和身体宽度却随年龄的增长而增加。美国人研究发现，45～65岁的人与20岁的人相比，身高减4 cm，体重增6 kg（男）～10 kg（女）。人体尺寸的年龄差异如图1-8所示。

历来关于儿童的人体尺寸的资料是很少的，而这些资料对设计儿童用具、幼儿园和学校是非常重要的。例如，研究表明，只要头部能钻过的间隔，身体就可以过去。根据此项研究，栏杆的间距应必须能防止儿童头部钻过。5岁幼儿头部的最小尺寸约为14 cm，如果以它为平均值，为了使大部分儿童的头部不能钻过，栏杆的间距应不超过11 cm，如图1-9所示。

图1-8　人体尺寸的年龄差异

图1-9　栏杆的间距

老年人的人体尺寸数据也应当重视，现在世界上进入人口老龄化的国家越来越多。如美国65岁以上的人口有2000万人，接近总人口的10%，而且每年都在增加，中国也在逐步迈入老龄化社会。无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮，且伸手够东西的能力不如年轻人。

4）性别差异

3～10岁这一年龄阶段男女的差别很小，同一数值对两性均适用，两性身体尺寸的明显差别从10岁开始。一般女性的身高比男性低10 cm左右，同时女性与身高相同的男性相比，身体比例是不同的，女性臀部较宽、肩窄、躯干较长、四肢较短，在设计中应特别注意这种差别。根据经验，在腿的长度起作用的地方，考虑女性的尺寸非常重要。

5）其他差异

①地域性差异，如寒冷地区的人平均身高高于热带地区的人；平原地区的人平均身高高于山区的人。

②社会差异，社会的发达程度也是一种重要的差别，发达程度高，营养好，平均身高也相对高。

③职业差异，如篮球运动员比普通人身高要高出许多。

5.残障人士

在各个国家，残障人士都占一定的比例。例如乘坐轮椅者，没有大范围乘坐轮椅者的人体测量数据，进行这方面的研究工作是很困难的。首先，应对轮椅的基本尺寸进行了解，如图1-10所示。其次，应对乘坐轮椅者的活动范围进行了解，如图1-11所示。

图1-10　轮椅的基本尺寸

图1-11　乘坐轮椅者的活动范围

6.人体工程学与室内设计的关系

1）人体工程学在室内设计中的作用

人体工程学在室内设计中可以为确定空间范围提供依据，为家具设计提供依据，提供适应人体的室内物理环境的最佳参数，为确定感觉器官的适应能力提供依据。

2）人体工程学在室内设计中的运用

（1）确定客厅中的尺度。

客厅也称起居室，是家庭成员聚会和活动的场所，具有多方面的功能。它既是全家娱乐、休闲和团聚的地方，又是接待客人的社会活动空间。客厅的家具布置形式很多，一般以长沙发为主，排成一字形、L形和U形等，同时应考虑多座位与单座位相结合，以适合不同情况下人们的需求。一般以谈话双方正对坐或侧坐为宜，座位之间的距离保持在2 m以内。室内交通路线不应穿越谈话区，应使之形成一个相对完整的独立空间，如图1-12所示。

电视柜的高度为400～600 mm，最高不能超过710 mm。坐在沙发上看电视，座位高400 mm，座位到眼睛的高度是660 mm，合起来是1060 mm，这是视线的水平高度。如果用29～33寸的电视机，放在500 mm高的电视柜上，这时视线刚好在电视荧光屏的中心，是最合理的布置。如果电视柜高于710 mm，即变成仰视，根据人体工程学原理，仰视易令人颈部疲劳。至于电视屏幕与人眼睛的距离，则以电视机荧幕宽度的6倍为宜。

住宅单座位沙发尺寸一般为760 mm×760 mm，三座位沙发长度一般为1750～1980 mm。很多人喜欢进口沙发，这种沙发的尺寸一般是900 mm×900 mm，把它们放在小型单位的客厅中，会令客厅看起来更狭小。转角沙发也常用，转角沙发的尺寸应为1020 mm×1020 mm。沙发座位的高度约为400 mm，座位深530 mm左右，沙发的扶手一般高560～600 mm。所以，如果沙发无扶手，而用角几和边几的话，角几和边几的高度也应为600 mm。

茶几的尺寸一般是1070 mm×600 mm，高度是400 mm。中大型单位的茶几，有时会用1200 mm×1200 mm的尺寸，这时，其高度会降低至250～300 mm。茶几与沙发的距离为350 mm左右。沙发尺寸和沙发间距尺寸如图1-13和图1-14所示。

图1-12　独立空间的设计及尺寸

图1-13　沙发尺寸与间距尺寸一

图1-14　沙发尺寸与间距尺寸二

（2）确定餐厅中的尺度。

正方形餐桌常用尺寸为760 mm×760 mm，长方形餐桌常用尺寸为1070 mm×760 mm。760 mm的餐桌宽度是标准尺寸，最小不能小于700 mm，否则对坐时会因餐桌太窄而互相碰脚。餐桌高度一般为710 mm，配415 mm高度的座椅。圆形餐桌常用尺寸为直径900 mm、1200 mm和1500 mm，分别坐4人、6人和10人。

餐椅座位高度一般为410 mm左右，靠背高度一般为400～500 mm，较平直，有2°～3°的外倾，坐垫厚为20 mm。餐桌尺寸如图1-15和图1-16所示。

图1-15　餐桌尺寸一

图1-16　餐桌尺寸二

（3）确定卧室的尺度。

卧室是人们休息的场所，卧室的主要家具有床、床头柜、衣柜和梳妆台等。床的长度是人的身高加220 mm枕头位，约为2000 mm。床的宽度有900 mm、1350 mm、1500 mm、1800 mm和2000 mm等。床的高度，以被褥面来计算，常用460 mm，最高不超过500 mm，否则坐时会吊脚，很不舒服。被褥的厚度为50～180 mm不等，为了保持褥面高度460 mm，应先决定用多高的被褥，再决定床架的高度。床底若设置储物柜，则应缩入100 mm。床头屏可做成倾斜效果，倾斜度为15°～20°，这样使用时较舒服。床头柜与床褥面同高，过高会撞头，过低则放物不便。床的尺寸如图1-17所示。

图1-17　单人床、双人床的尺寸

在儿童卧室中常用上下铺，下铺床褥面到上铺床板的空位高度不小于900 mm，应保证上铺到天花板的空间高度不小于900 mm，否则起床时会碰头。

衣柜的标准高度为2440 mm，分下柜和上柜，下柜高1830 mm，上柜高610 mm，如设置抽屉，则抽屉每个高200 mm。衣柜的宽度一个单元两扇门共为900 mm，各扇450 mm，衣柜的深度常用600 mm，连柜门最窄不小于530 mm，否则会夹住衣服。衣柜柜门上如镶嵌全身镜，常用尺寸为1070 mm×350 mm，安装时镜子顶端与人的头顶高度齐平。

（4）确定厨房的尺度。

厨房的家具主要是橱柜，橱柜的设计应以家庭主妇的身体条件为标准。橱柜分为低柜和吊柜，低柜工作台的高度应以家庭主妇站立时手指能触及水盆底部为准。常用的低柜尺寸是810～840 mm，工作台面宽度不小于460 mm。低柜工作台面到吊柜的高度是600 mm，最低不小于500 mm。油烟机的高度应使炉面到机底的距离为750 mm左右。冰箱如果是在后面散热的，两旁要各留50 mm，顶部要留250 mm，否则散热慢，将会影响冰箱的功能。吊柜深度为300～350 mm，高度为500～600 mm，应保证站立时举手可开柜门。橱柜脚最易渗水，可将橱柜吊离地面75～150 mm。厨房尺寸如图1-18所示。

图1-18　厨房尺寸

（5）确定卫生间尺度。

卫生间主要由坐便器、淋浴间（或浴缸）和盥洗台三部分组成。坐便器所占的面积为370 mm×600 mm；正方形淋浴间的面积为900 mm×900 mm，浴缸的标准面积为1600 mm×700 mm；悬挂式盥洗台占用的面积为500 mm×700 mm，圆柱式盥洗台占用的面积为400 mm×600 mm。浴缸和坐便器之间至少要有600 mm的距离。而安装一个盥洗台，并能方便地使用，需要的空间为900 mm×1050 mm，这个尺寸适用于中等大小盥洗台，并能容纳一个人洗漱。坐便器和盥洗台之间至少要有200 mm的距离。浴室镜应该装在1350 mm的高度上。