座椅设计分析
• 2椅面宽度 • 对于单人座椅,参考尺寸 使臀宽,以女性群体尺寸 上限为设计依据。对于排 成行的座椅,座宽应以肘 间距的群体计测值为设计 基准,使用者才不会有压 迫感。 • 3、椅面深度 • 合适的椅面深度应使靠背 方便的支撑腰椎部位,椅 面充分支持臀部,椅面前 缘与小腿之间留有适当距 离,以保证大腿肌肉不受 挤压,小腿可以自由活动。
座椅设计
• 坐姿是人体较自然的姿势,也是进行各种操作经常采用的姿势。座椅 与人们的生活息息相关无论工作、学习、出门旅行、在家休息都离不 开座椅。人的坐姿是个相当复杂的问题,虽然座椅伴随人类的生活已 经几千年的历史了,但是关于座椅的设计问题至今仍是值得研究的课 题。 • 古埃及、古希腊的椅子距今已有4000多年的历史了。 • 在等级社会中,座椅是最有等级性的家具。古埃及的椅子多是权利或 宗教的象征。埃及座椅靠背板的形状经历了从直立、弯曲到倾斜的演 变过程,表明埃及的设计师已开始注意到了座椅的舒适性问题。古希 腊椅子中最具有代表性的是一种被称为Klismos的靠背椅。(1-1) Klismos的靠背椅线条优美,从它的结构看使用也较舒适。
座椅设计原则
• 座椅设计首先应符合人的生理特点,其考虑因素很多,但 可以概括一些基本原则。 • 1、座椅的尺寸须参照人体测量学数据,与就坐者的人体 测量尺寸相适宜 • 2、座椅的靠背结构和尺寸应给予腰部以充分的支撑,使 脊柱接近与自然弯曲状态。 • 3、椅面须有足够的垫料和适当的硬度,保证身体的主要 重量由臀部坐骨结节承担,并使其有助于体重压力均匀地 分布于坐骨结节附近区域。 • 4、座椅前缘处,大腿与椅子之间压力尽量减少 • 5、座椅应能使就坐者方便地变换坐姿,灵活平稳地进行 体态自动调节但必须防止滑脱。 • 6、座椅的形式和尺度与其功用有关。
• 设计合理的座椅可以减轻腿部肌肉的负担, 可以防止不自然的躯体姿势,还能减轻血 液循环系统的负担。操作时使用这样的座 椅,可以减少疲劳,提高工作效率。所以 座椅设计应考虑座椅的结构形式、使用要 求,与人体坐姿生理特征、体压分布关系 等问题。
坐姿对人体脊柱形态的影响 • 在坐姿状态下,人的身体 由脊柱、骨盆、腿、和脚 支撑。脊柱位于人体背部 中央。成人脊柱长约 70cm,包括颈椎、胸椎、 骶骨和尾骨,椎骨间由椎 间盘和韧带连结。腰椎、 骶骨和椎间盘及软骨组织 承受坐姿时身上大部分的 负荷,还要实现腰椎转动 等动作。对设计而言这两 部分最为重要。
• 从侧面看,脊柱呈弯曲 状态,上端颈椎向前凸, 胸椎向后凸,而到腰椎 又向前凸,骶骨再向后 凸,从而形成四个生理 弯曲。(1-3)当坐姿使 脊柱偏离上述自然弯曲 时就会引起椎间盘、韧 带和肌肉的受力发生变 化,使人感到不舒适, 时间过长还会引起腰部 疼痛。
(1-3)
•研究表明,人处于不同 姿势时,脊柱形态不同, 如(1-5)当人舒适侧卧 时,大腿和小腿稍作弯 曲时脊柱呈自然弯曲状 态,椎间盘内压也最小, 人感觉最舒适91-50当腰 椎支撑在靠背上,躯干 与大腿呈115度角时,腰 椎弯曲形状接近于正常 自然状态,因而是最舒 适坐姿。(1-5b)舒适 的坐姿关节角度。躯干 挺直坐姿和躯干前屈坐 姿使脊柱变形较大。脊 柱负荷也随之加大。靠 背支撑位置的不同,腰 椎变形不同,腰椎变形 不同,椎间盘承受的压 力也不同。
• 靠背的高度和宽度 • 靠背的高和宽与坐姿肩 高和肩宽有关。对与工 作用椅,靠背的高和宽 应以不妨碍手操作环境 为限,可采用支撑在腰 椎处的中、低靠背,宽 度可取32-36cm,休息用 椅多采用高靠背,靠背 由肩靠和腰靠两部分组 成,其最大高度可达4863cm,最大宽度可达 35-48cm。
• 靠背倾角 • 靠背倾角是指靠背与椅 面之间的夹角。有学者 研究,从保持脊柱的自 然形态,增加舒适感考 虑最适宜的角度约为 115度,通常学生用椅 可取95-100度,工作用 椅取95-105度,休息用 椅可取105-110度。 • 扶手高度扶手的主要作 用使支撑手臂质量,以 减轻肩部负担,在起立、 就坐或变换姿势时利用 扶手支撑身体。为防止 就坐者出现耸肩现象, 扶手面倾角 • 椅面倾角是指椅面与水平面 的夹角。椅面后倾,防止人 的座面滑出座面,更使人的 重心后移,让背部有所支撑。 为满足此条件,一般工作用 椅的后倾角不大于3度。休息 用椅和工作用椅倾角又有很 大差异。休息用椅希望的使 身心松弛,当然最佳的松弛 状态使身体躺下来呈水平的 姿势,而后倾式的座面有助 于维持类似的姿势。因此休 息用椅底面倾角大,有利于 身心松弛,一般后倾角为1424度。工作用椅要求获得一 种使人能够接近其前方工作 区的姿势,后倾的椅面,使 人必须以躯干向前弯的姿势 进行工作,其脊柱形成了不 正常的曲度,因此向前倾的 座面更符合此条件。
(1-1) Klismos
(1-2) LAML1000
• 直到19世纪由于设计中应用了新 技术、新材料以及人们的新观念, 此时的椅子才具有较高的实用性。 我国的座椅历史也很悠久,但是 唐朝以前人们大多席地而坐,宋 朝以后才渐渐采用座椅。到了明 代,家具设计达到了鼎盛,出现 了坐墩、背靠椅、扶手椅、灯挂 椅、方凳等座椅形式。进入二十 世纪,人们对椅子更深层次的需 求,使座椅设计走向人性化。 (1-2)为1991年设计的可自我 调节升降度的LAML1000系列椅 之一。从人机工程学的角度对座 椅进行研究也有近百年的历史。 例如,在两次世界大战中,为了 保护乘员的安全,操作的准确和 迅速,各种军用品中的座椅设计 引入了为人而设计的人机工程学 观念。
(2-1)
座椅分类
学校用课桌椅 制图用椅
一般的办公用椅
书写作业用椅
稍事休息用椅、餐椅、汽车司机用椅
休闲椅、汽车后座椅、电影院用椅
安乐椅、长途客车乘客用椅
倾斜式座椅 躺椅
• 在实际设计时,需要注 意不能将此座椅原型为 加判断即予以引用,如 此会产生一些适用性的 矛盾问题。图中所示的 座椅面的高度、靠背的 倾斜角度时依据计测时 的条件给出的数据,但 在实际的应用中,若靠 背在腰椎部位所用的材 质硬一点,在肩胛骨部 位所用的材质软一点, 则靠背显然会有往下躺 的感觉,相反,若肩胛 骨部位用硬材质,腰椎 骨部位用软材质,则靠 背就有直立的感觉。所 以在具体的设计中,应 充分考虑座椅材质的软 硬和人体所穿衣服的厚 薄方面的因素。
(1-5)
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因此座椅的设计应使坐 者的脊柱接近正常自然 状态,以减少腰椎的负 荷以及腰背部肌肉的负 荷。 2、坐姿的体压分布 适当的坐姿,使人的体 压分布合理。臀部的合 理压力分布为人体大部 分的质量应由骨盆下的 两块坐骨节承受,(2-1) 时正常的和双腿交叉坐 姿在坐面上所产生的压 力分布图,由坐骨结节 向外,压力逐渐减少直 至椅面,使臀部与大腿 的肌肉受压面积加大, 不仅总加了躯干的不稳 定性,而且不易改变坐 姿,容易产生疲劳。
• 明椅靠背分析 • 明代的椅子,如官帽椅,圈椅等扶手 椅的靠背曲线成“S”,与人的脊柱弯 曲成相同的形状,且靠背与坐面保持 100度左右的背倾角,这正是人体保持 放松姿态的自然角度。 表面上来看, 这些椅子的靠背达到了非常完美的地 步,但是为什么坐在明椅上还是正襟 危坐的感觉,而不是给人以舒服的享 受感呢?明椅靠背板曲线与人体脊椎 骨的曲线具有相似性,两者之间的曲 率差也是非常明显的。靠背的形状只 是靠背设计的一个问题,其线性尺寸 和角度的设计才是最重要的。成年人 腰部前弯曲率厚度约为1.5~2.5cm,纵 向弧度约为25cm,中心位置约在座面 上方23-26cm处,而腰椎的支撑点位 置则稍高一些,以达到人体背部重量 的目的。明式椅的靠背并没有参考人 机工程学的尺寸来设计,曲率过小, 纵向弧度不均,有高有低等等。
• 座椅的尺寸设计 • 座椅的尺寸与座椅的用途和人 体测量学数据有关。 • 座椅的尺寸设计包括:椅面的 高度、宽度、深度、和椅面倾 角,靠背的高度、宽度、和倾 角;扶手的高度;椅垫。 • 1、椅面高度 • 对于功能不同的座椅,椅面的 高度要求也不同。适当的椅面 高度,应使就坐者的大腿近似 水平,小腿自然垂直,脚掌平 放在地面上既保证不因椅面过 高而使大腿底部的柔软肌肉受 压,又保证不因椅面过低而增 加背部肌肉负荷。