1、室內人體工程學第三章 室內環境中人體活動的因素室內人體工程學第三章 室內環境中人體活動的因素0102【人體運動系統與人體力學】【人體動作空間】目錄CONTENTS0102【人體運動系統與人體力學】【人體動作空間】目錄CON人體運動系統與人體力學01人體運動系統與01一、運動系統（一）骨骼系統人體骨骼共有206 塊，分為顱骨（29 塊）、軀干骨（51 塊）、上肢骨（64 塊）、下肢骨（62塊）四個部分。人體骨骼有著多種功能。顱骨有保護和支持腦、感覺器的作用；軀干骨有支持身體、保護內臟的功能；上肢骨、下肢骨與肌肉、肌腱、韌帶等組織協同，共同完成人的運動功能。此外，骨骼還有代謝功能和造血功能。一、運

2、動系統（一）骨骼系統一、運動系統（二）肌肉系統肌肉是人體運動系統的動力。它包括骨骼肌、心肌和平滑肌三種類型。1肌肉與肌力肌肉主要由肌肉組織構成，肌肉組織又由特殊分化的肌細胞構成。肌細胞的形狀細長，呈纖維狀，故肌細胞通常稱為肌纖維。肌肉的基本機能是將生物化學能轉變為機械能或動能。這種轉變是靠骨骼肌所具有的生理特性收縮性而實現的。肌肉收縮是肌肉對刺激所產生的收縮反應現象。2作業與肌力如何有效地發揮肌力，減少疲勞，進而提高工作效率是室內人體工程學研究的課題之一。作業姿勢與肌力有著緊密的聯系。一、運動系統（二）肌肉系統一、運動系統（三）關節和韌帶關節是人體杠桿的重要聯結方式和聯結結構。關節的主要結構包

3、括關節面、關節囊和關節腔三部分。此外，在關節的內外還有一些韌帶幫助維持關節的穩定性和防止關節異常活動。不同部位的關節，其結構不同，功能也不同。例如，肘關節由肱骨下端和尺骨、橈骨上端構成，可做前屈、后伸運動，也參與前臂的旋前和旋后運動。膝關節由股骨內、外側髁和脛骨內、外側髁以及髕骨構成，可做屈伸運動。一、運動系統（三）關節和韌帶二、人體力學（一）肌肉施力1靜態肌肉施力靜態肌肉施力是指肌肉做較長時間的收縮，以較長時間地維持身體的某種姿勢。在靜態肌肉施力情況下進行的作業稱為靜態作業。例如，學生在坐姿書寫時，從肩部到手臂都有多塊肌肉在長時間地靜態肌肉施力。2動態肌肉施力動態肌肉施力是指對物體交替進行施

4、力與放松，使肌肉有節奏地收縮與舒張。在動態肌肉施力情況下進行的作業稱為動態作業。二、人體力學（一）肌肉施力二、人體力學3靜態肌肉施力舉例在我們日常生活中，有許多靜態肌肉施力的例子。例如，人在站立時，從腿部、臀部、腰部到頸部，都有著許多塊肌肉在長時間地靜態施力。實際上，無論人的身體姿勢如何，都有部分肌肉在靜態施力。4避免靜態肌肉施力的方法避免靜態肌肉施力的關鍵在于協調“人機”關系，使操作者在作業過程中能夠采取隨意姿勢并能自由改變體位，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或采取不良姿勢進行作業。二、人體力學3靜態肌肉施力舉例二、人體力學（二）重心問題在設計中，許多尺寸都應考慮

5、重心問題。例如，欄桿高度的設計，其高度應該高于人的重心。重心是人全部重量集中作用的點。當考慮人的重量時，就可以用這個點來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，就可能越過欄桿而墜落。我國國家標準GB 500962011住宅設計規范中規定： 住宅陽臺欄板或欄桿凈高，六層及六層以下不應低于1.05 m，七層及七層以上不應低于1.10 m； 住宅的公共出入口臺階高度超過0.70 m，并側面臨空時，應在兩邊設防護措施，且防護設施凈高不應低于1.05 m。此外，防護欄桿必須采用防止兒童攀登的構造，欄桿的垂直桿間凈距不應大于0.11 m。二、人體力學（二）重心問題二、人體力學在椅子

6、的設計中，重心尤為重要。一般情況下，四條腿的椅子穩定性較好，而三條腿、兩條腿或一條腿的椅子就需要設計好重心，以保證椅子的穩定性。二、人體力學在椅子的設計中，重心尤為重要。一般情況下，四條腿人體動作空間02人體動作空間02一、肢體活動空間（一）肢體活動角度身體各部位活動角度及活動范圍數據，見下圖和下表。一、肢體活動空間（一）肢體活動角度一、肢體活動空間一、肢體活動空間一、肢體活動空間一、肢體活動空間一、肢體活動空間（二）肢體活動范圍肢體活動范圍是指人們在各種環境作業中，在某種姿態下肢體所能觸及的空間范圍。該范圍由肢體的轉動角度和肢體長度所組成，也稱“作業域”。一、肢體活動空間（二）肢體活動范圍一

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

8、空間一、肢體活動空間3單腿跪姿的活動空間下圖為單腿跪姿活動空間，包括上身和手臂的活動范圍。其中左圖為正視圖，零點位于正中矢狀面上；右圖為側視圖，零點在經過背點的切線上，位于該切線與跪平面的交點。一、肢體活動空間3單腿跪姿的活動空間一、肢體活動空間4仰臥姿的活動空間下圖為仰臥姿活動空間，包括手臂和腿的活動范圍。其中左圖為正視圖，零點位于正中矢狀面上；右圖為側視圖，零點在經過頭頂的垂直切線上，位于該垂線與仰臥平面的交點。一、肢體活動空間4仰臥姿的活動空間一、肢體活動空間（三）手和腳的作業域在日常生活中，無論是在哪個功能空間，在站或坐的狀態下，手和腳總是在一定的范圍內做各種活動。手和腳在左右水平面和

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

10、度的不同，其作業舒適度范圍也在發生著變化。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，以肩關節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決定人在某一姿態時手臂觸及的垂直范圍有重要作用，如墻壁隔板、帶有書架的桌子等都會用到該高度數值。設計直臂抓握的作業區時，應以第5 百分位的人體尺寸為標準。一、肢體活動空間2垂直作業域一、肢體活動空間站姿作業一般允許作業者自由地移動身體，但其作業范圍仍受到一定的限制。圖3-14所示為站姿單臂作業的近身作業空間，以第5 百分位的男性為基準，當物體高于地面110165 cm，并且在身體中心左右46 cm時，是大部

11、分人在站姿狀態下手臂可達到的舒適范圍。一、肢體活動空間站姿作業一般允許作業者自由地移動身體，但其作二、人體活動空間（一）靜態手足活動空間如圖給出了人體在各種靜態姿態下手足的活動空間。二、人體活動空間（一）靜態手足活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間（二）姿態變換活動空間姿態的變換通常集中于立姿與其他姿態之間的變換。姿態變換所占用的空間并不一定等于姿態變換前占用的空間和姿態變換后占用的空間的重疊。這是因為人體在進行姿態變換時，由于力的平衡問題，會有其他的肢體伴隨運動，因而占用的空間可能大于姿態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時，姿態變換所占用

12、的空間并不等于姿態變換前和姿態變換后占用空間的重疊，如圖所示。二、人體活動空間（二）姿態變換活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間（三）人體移動活動空間人體移動是一個連續的運動過程。測量人體移動所占用的空間時不僅要考慮人體本身占用的空間，還應考慮連續運動過程中由于運動所必須進行的肢體擺動或身體回旋所需的空間。例如，室內空間走道的設計，不僅要考慮人體自身的寬度和人體走動時身體擺動的空間，還應考慮該走道空間可同時容納多人通過的空間范圍二、人體活動空間（三）人體移動活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間二、人體活動空間（四）人移動物體或操作設備時的活動空間人在室內進行各種活動時，很多情況下要與一定的物體發生聯系。人與物體間的相互作用所需要的活動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人的活動方式及人與物體相互間的影響方式來決定。例如，家具或設備的使用需要一定的操作空間（見下圖），同時，家具與設備部件的移動會產生額外的空間需求（見下圖）。另外，有