人体工学椅设计中健康工程学分析

    当前，大多数办公室工作人员、脑力劳动者和部分体力劳动者都采用坐姿工作，随着科学技术的发展和社会的不断进步，越来越多的体力劳动者也将采取坐姿工作，坐姿将成为人类主要的工作姿势。由于座椅设计的不合理，座椅的结构不符合人体工程学原理，将会对长期处于坐姿工作的人带来危害，如容易产生工作疲劳而导致工作效率低下，多种颈椎、腰椎、脊椎等部位的疾病等，从而影响工作人员的健康水平。因此，人体工学椅的人体工程学设计就显得尤为重要，人体工程效应作为一项系统分析工程同参加人体工学椅开发设计的工作人员的密切合作就成为一个必要的过程，更是目前广大设计师和相关工作人员共同关注的课题.

　　1、人体工学椅设计的任务和目的

　　人体工学椅设计应从座椅的实际使用价值为出发点进行设计，设计的着眼点是结构的合理性，重点体现功能的完善和优化，外观造型也依附于功能特征实现的基础上，不过分追求形式感，表现出更多偏向于理性和结构外露的特点，使座椅能够真正的适应于人的生理特征.设计应以人体工程学原理和人体测量尺寸为依据，重点体现人性化，在工作过程中对人体不造成生理上的伤害，使人们更加方便和快捷的去从事并完成各项工作.

　　2、人体工学椅设计的结构分析

　　人体工学椅必须具有的主要构件为：座面、扶手、腰靠、肩靠、坐垫、支架。

　　ɑ-座高，b-座宽，c-座深，d-腰靠长，e-腰靠宽，f-腰考厚，g-腰靠高，R-腰靠圆弧半径，r-倾覆半径，啵媲憬牵-腰靠倾角.

3、人体工学椅设计的人体工程学分析

　　1)座高.

　　座高即座椅的高度，是座前沿中至地面的垂直距离.座高是影响坐姿舒适程度的主要因素之一，座高不合理会导致坐姿的不正确，而且容易使人体腰部产生疲劳.座面过高，则两腿悬空碰不到地面，

　　体压有一部分分散在大腿部分，使大腿血管受到压迫，妨碍血液循环.座面过低，膝盖拱起，体压过于集中在坐骨上，时间久了会产生疼痛感.人体工程学研究表明，合理的座高应等于小腿加足高再加上25～30mm的鞋跟厚再减去10～20mm的活动余地，即：椅子高度=小腿加足高+鞋跟厚-适当空间.

　　其中小腿加足高一般应适合所有第5百分位以上的人.就人体工学椅而言，其座高应比休息座椅稍高，且宜设计为可调节的以适应多数人使用，一般取400～440mm，如果是可调节的，可取380～480mm.

　　2)座面.

　　人体的骨盆下面有两块坐骨结节，在坐姿状态下，当座面呈近似水平时，可使两坐骨结节外侧的股骨处于正常的位置而不受过分的压迫，人体会感到舒适.当坐面呈斗形时，会使股骨向上转动，这种状态除了使股骨处于受压迫位置而承受载荷外，

　　还造成髋部肌肉承受反常压迫，并使肘部和肩部受力，从而引起不舒适感.因此，座面的设计应该呈近似水平，避免斗形设计.

　　3)座面宽度.

　　座面宽度是由人体臀部尺寸加适当的活动范围而定的.人体工学椅的座面宽度要尽可能宽，因为必须要适合于身材高大的人，其相对应的人体测量尺寸是臀宽.因此，座宽的设计通常以女性臀宽尺寸的第95百分位为依据进行设计.座宽一般不小于380mm，国标GB/T3326规定：靠背椅座位前沿宽≥380mm.

　　4)座面深度.

　　座面深度是指椅子座面前沿至后沿的距离.在人体工学椅设计过程中，座面不可过深，否则背部支撑点悬空，靠背失去作用，同时膝窝处会受到压迫，使小腿产生麻木感;座面也不可过浅，否则大腿前部悬空，重量会全部压在小腿上，会很快产生疲劳.人体工程学研究表明，座深以略小于座姿时大腿水平长度为宜，即：座深=坐深-60mm(间隙).国标GB/T3326规定靠背椅座深为：靠背椅座深=340～420mm.

　　5)座面倾角.

　　通常椅子座面稍向后倾，首先防止臀部逐渐滑出座面而造成坐姿稳定性差;其次使背部能有所支撑，减轻坐骨结节点处的压力，使整个上身重量由下肢承担的局面得到改善，减小疲劳度.人体工程学研究表明，工作用座椅座面倾角为0°～5°，推荐工作用座椅的座面倾角为3°.

　　6)扶手.

　　扶手的功能是减轻两臂负担，有助于上肢肌肉的休息，增加舒适感，在起身站立或变换姿势时也可以支撑身体和帮助身体稳定.扶手的高度应设计合理，过高或者过低都容易引起上臂的疲劳.设计时应依据第50百分位的坐姿肘高来确定椅子扶手的高度，一般扶手与座面的距离以200～250mm为宜，同时扶手前端略高，随着坐面倾角和靠背斜度而倾斜.

　　7)腰靠.

　　腰靠是在第4～5腰椎之间的高度上，腰靠是由人体脊柱腰椎部分构成的生理曲线即腰曲组成的，也是与坐姿舒适性直接相关的曲线.正常的腰弧曲线是微微前凸的，人体工学椅如果无腰靠或者腰靠不明显将会使正常的腰椎呈后凸形状，导致腰椎变形.而腰靠过分突出也会使腰椎明显前凸，时间长了也会发生腰椎变形.所以，腰椎后凸和过分前凸都是非正常状态，合理的腰靠应该是使腰弧曲线处于正常的生理曲线，这样可以降低椎间盘压力，减轻肌肉负荷.因此，腰靠的设计成为人体工学椅设计的必要组成部分.

　　8)肩靠.

　　肩靠是在第5～6胸椎之间高度上，由于第5～6胸椎高度相当于肩胛骨的高度，肩胛骨面积大，可承受较大压力，当人体长期处于坐姿工作时，肩部会感觉不适或酸痛，因此，人体工学椅必须设计肩靠，让肩靠来分解肩部压力，缓解人体疲劳.

　　9)靠背倾角.

　　靠背倾角是指靠背与座位之间的夹角.靠背倾角可以影响椎间盘压力和背部肌肉，靠背倾角的增加能增强人体的舒适感，因为身体后仰时，身体的负载移向背部的下半部和大腿部分。人体工程学研究表明，当座面与靠背夹角在110°以上时，倾斜的靠背支承着身体上部分的重量，从而减少椎间盘内压力.所以人体上身向后倾110°～120°为佳。

　　10)坐垫.

　　坐垫也是人体工学椅设计的重要组成部分.根据人体工程学可知，人体坐骨粗壮，与周围肌肉相比能承受更大压力，而大腿底部有大量血管和神经系统，压力过大会影响血液循环和神经传导而感到不适.所以坐垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力降至低.此外，坐垫的材料应透气而且不打滑，以增加座面的舒适感.

　　结语

　　总之，理想的人体工学椅，应该以人体测量尺寸的测量数据为依据，严格按照人体工程学原理进行设计，使人在工作过程中能够大化的感到舒适，减少工作的疲劳和长期坐姿带来的疾病，这也是设计中所提到的人性化的重要体现.