登陆注册
43644600000010

第10章 肢体的运动出力

2.4.1 人体运动系统

人体运动系统的生理特点关系到人的姿势、人体的功能尺寸和人体活动的空间尺度,从而影响家具、设备、操作装置和支撑物的设计。人体的运动系统由骨骼、关节和肌肉组成。

1.骨骼

骨骼是人体的支架。人体有206块骨头,占人体干重的60%。它们一块一块地连接在一起组成了骨骼支撑人体,也决定了人体的基本形,尤其是脊椎骨。

人骨按形状分为长骨、短骨和扁骨。骨骼的联结方式有两种,一是通过韧带和软骨直接连接,其活动性很小或不能活动,如颅顶骨连接使之形成了完整的头盖骨;另一种是通过关节的间接连接,连接处活动灵活,如上肢骨和肩胛骨的联结等。

人的骨骼也可分为中轴骨和四肢骨两大部分。中轴骨包括颅骨、脊柱、胸骨和肋骨,是人体的支架大梁,保护着重要的脏器和中枢神经系统;四肢骨骼是人体运动系统的重要组成部分,肌肉附着于四肢骨上,根据大脑指令进行收缩、牵动骨骼完成运动功能。

2.肌肉

肌肉是人体运动系统的动力。人的全身有639块肌肉,占体干重的40%。肌肉分骨骼肌、平滑肌和心肌三类。骨骼肌有两种作用,一是静力作用,如维持站立姿势,肌肉通过杠杆作用与地球重力抗衡,保持一种静态平衡;另一种是动力作用,肌肉收缩产生哭、笑、走、跑等动作,反映了人的心理活动和空间状态。

3.关节和韧带

关节是人体杠杆的重要连结方式和连接结构。关节结构主要包括关节面、关节囊和关节腔三部分。在关节的内外还有一些韧带帮助维持关节的稳定性和防止关节异常活动。不同部位的关节功能不同,结构也不同。如提拉重物时,肘关节是向内活动;为使腿后蹬有力,膝关节只能向后屈等。

骨骼、关节和肌肉的共同作用完成了人体的各种动作和活动。如果室内局部设计不合理或不符合人体运动的科学规律,就会对人体造成伤害。

2.4.2 人体力学

1.人体骨骼力学模型

人体运动系统的各个组成部分造就了人的空间形态,也维持了人的内力和重力平衡。它类似一个“钢筋混凝土空间结构”,骨骼好比“钢筋”,肌肉好比“混凝土”,它们共同作用,不仅支撑人体各个器官,还承担外来的负荷。而各种力的传递就是通过关节和韧带来实现的。

人体重力最后主要传至足上,人下肢骨的结构则巧妙地适应了这一点。足弓部像三脚架一样支撑着整个身体,把踝部传来的重力传到三点上,结构非常合理。足弓还可以缓冲行走对人体产生的振荡和冲击。

2.力的传递

由于人体姿势不同,人体内力和重力传递路线也不同。各支撑面的压力线分布不同,压力大小也不同。故在支撑面设计,如家具的椅面、床垫等,应该力求使压力均匀分布,即变“集中荷载”为“均匀荷载”,以满足人体的舒适要求。

不同的人体姿势下的负荷,也导致脊椎骨内力分布的变化。由此可见,适合的工作面高度可减少脊椎不必要的弯曲,以免引起腰肌劳损。

人在工作、生活中要接触和控制很多操纵器具,如拉杆、转盘、钮具、按键、踏板等,这一点,作为一名司机或有开车经验的人会深有体会,因此,工业产品的设计和制造对于人的肢体运动出力的研究就显得非常重要。人的出力特征主要有三点:方向、时间和限度。

相对于人体自身而言,出力方向主要有推力和拉力以及双臂的扭力,其次是手的抓握力和提力,最后是脚的操纵力。如人手在左右移动时推力大于拉力;在前后运动时拉力大于推力。人的出力大小会随着时间的持续而迅速降低,因此,人瞬间发力的数值最大。人肢体的运动出力有极限值,在设计控制装置时,必须考虑人的出力限度,一般应以第5百分位数为设计标准,以免造成操作困难。肢体的出力和空间环境中门的开启和开启方式,各种把手、拉手等设计有很重要的关系。如玻璃地弹门是城市中大部分中、小商场的大门形式、门的开启。

由于构造原因,开门的推力或拉力平均达3kg,最大5kg,以最小值计算,开门做功最小也要达到17.64N,由于施力的原因,人的身体要依靠肩部,肘部和腿部力量才能打开门,门受力的部位除了扶手外,玻璃还要受到肩部或肘部的扛力,所以玻璃容易损坏。对于购物的老年人来说开门极为不便,尤其在他们手中持有商品的情况下。另外,门的扶手设计成抠手,既不方便抓握,人手会因受力大而产生疼痛;又对门玻璃容易造成损坏,发生人身伤残的危险;更何况在冬季,皮肤和金属材料接触会产生冷感,造成心理的不快。这种普遍存在的大门既有损商场形象,又会给消费者带来不便。

3.运动和疲劳

人的室内活动和家务劳动引起的人体运动要消耗大量的体能。据测试,一个家庭主妇每天家务劳动所花费的能量,可超过一般轻工业的工人或邮递员。人的运动是靠肌肉收缩来实现的,收缩就要耗费人的肌力。连续活动到一定限度之后,则会引起人体的疲劳。这也是一种复杂的生理和心理现象。

疲劳的主要特征有:疲劳通过机体的活动产生,通过休息可减轻或消失;人体的耐疲劳能力可以通过疲劳和恢复的重复交替而得到提高;人体能量消耗越多,疲劳的产生和发展越快;疲劳有一定限度,超过限度就会损伤人的肌体。

与室内设计相关的主要是与运动有关的局部尺寸,如楼梯踏步高程和宽度,灶台、洗盆和吊柜的高度,生产流水线各种装配件的位置等等。

同类推荐
  • 中西建筑美学比较论纲

    中西建筑美学比较论纲

    本书以中西文化为理论基础,以中西建筑为比较对象,以问题意识为研究视角,通过对中西建筑的审美特征、时空意识、审美尺度、物质载体、装饰意匠以及发展道路六个方面的美学比较与研究,揭示出中西传统建筑不同的文化内涵和美学品格,并对当代建筑的发展方向进行了尝试性的探讨。
  • 当代北京古建筑史话

    当代北京古建筑史话

    本书力求既体现“史”的宗旨,即以真实的史料为依据,注重完整性、科学性、知识性,纵向脉络清晰,横向展现充分;又具有“话”的特点,即注重叙述的通俗生动和议论的简洁明了,贴近实际,贴近生活,使广大百姓愿意读,喜欢读。
  • 人体工程学与建筑环境设计

    人体工程学与建筑环境设计

    本书主要内容包括:人体工程学简介;人体工程学的发展历史;人体尺寸与环境;人体与家具;人的感知觉与室内环境;人的心理行为与室内外环境等。
  • 中西建筑室内空间设计比较研究

    中西建筑室内空间设计比较研究

    本书以19世纪末叶以前中国建筑与西方建筑的室内空间设计为研究对象,通过对中西建筑室内空间设计的演变与类型、主要特征以及特征形成的原因三个方面的比较研究,探讨了两者的相同与相异之处。研究表明,中国建筑与西方建筑作为两个独立的建筑体系,在室内空间设计的历史起源、类型分类、形态表现上都有一定的相似性;而在室内空间设计的演变、类型、特征以及特征形成的原因上又有着明显的差异性。造成这些异同的原因是多方面的,包括了空间观、自然观、伦理思想、宗教思想、美学思想、科学技术思想等。
热门推荐
  • 守望学生成长

    守望学生成长

    本书稿作者陈美彬是中学高级教师,现在仍奋战在教学第一线,他根据自己近三十年的教学经验撰成。本书稿运用散文笔法,采用案例叙事的方式,按时间顺序,详近略远,选取发生在师生之间的一个个精彩案例(集中在16个孩子身上,涉及自尊、压力、厌学、追星、网隐、早恋、体罚、管理、评教等方方面面),展现作者从教历程,探寻青少年身心发展的规律,以此表现教育的真谛,为广大教育工作者提供可资借鉴的经验教训。
  • 那些年盛夏的剩下

    那些年盛夏的剩下

    盛夏的那年,都是在做着些什么呢?是一起来一场说走就走的小旅行,还是一起来场大吃特吃的快乐。亦或是全班人都在苦逼的补课,全班人一起迎接那冲刺的时候捏。而这些,我们就称他们为盛夏的剩下吧。在盛夏的时候,那些我们剩下的回忆。绝对是弥足珍贵的。
  • 从的士司机开始的神豪生活

    从的士司机开始的神豪生活

    一个时髦的女白领匆匆打开后座车门,坐了上去,进来就喊了一声。
  • 我的女友是主神大人

    我的女友是主神大人

    初入大学的独居青年唐浅,某天遇到了一只求收留的神奇三无萝莉。该萝莉不但声称自己是唐浅的姑妈,而且还是拥有阿斯加德神格的主神大人……通往上帝所在的巴别塔再现,神格出世,隐藏世家纷纷显露。为了争夺通天资格,都市之中,神与神的战争打响!
  • 反派求生路

    反派求生路

    楚言:随身系统从出生开始就跟我有仇,我一个人摸爬滚打谋出路,终于成功了
  • 四有若无

    四有若无

    键盘敲起,思绪万千!万千思绪,徜徉心底。我的心与键盘的距离,隔着一个世纪。
  • 超级菜菜的大神梦

    超级菜菜的大神梦

    其实我知道这只是我觉得一个很酷的想象而已~
  • 江湖拾遗录

    江湖拾遗录

    十几年前沈家与冷烟阁的一战换来了江湖的一段平静,可十几年之后风云再起,冷烟阁卷土重来,一场血雨腥风即将席卷整个中原武林,没有了沈家的对抗,又有谁能出来与之相抗?是谢家、花家还是号称江北第一庄的董家庄。在错综复杂的江湖纷争面前在莫大的利益驱使之下,每个人都将做出何种选择?一个远离尘世的少年在这风雨飘摇的江湖之中横空而出,在阴险的计谋,尔虞我诈的角斗当中看他如何打破魔咒书写传奇,看他如何在错乱的情感之中理出头绪。
  • 快穿:肆意反派你好毒

    快穿:肆意反派你好毒

    经过N次失败,系统终于领略了忽悠人的精髓。某一天,老天眷顾,让它遇见个头脑简单四肢发达的,结果还没绑定就被人抓走了。系统内心崩溃,老天,要不要这么坑统,它只是想绑定个宿主而已啊!“现在立刻马上,绑定我!”鸢肆语气冷冽,但在系统听来犹如天籁。惊喜要不要来的这么突然!?系统乐滋滋的和鸢肆缔结了契约,却不想,这才是他噩梦的开始。“宿主,你咋能不能崩人设呢!?”“宿主,你怎么能拆CP呢!?”“宿主,咱们的任务不是这样的啊啊啊!!!”……鸢肆敲歪系统的猪脑:“给老子滚远点!”系统抱头痛哭,宿主以前不是这样的,宿主不爱我了嘤嘤嘤……一少年凌空而立:“她何时爱过?”系统卒,这对夫妻还不要不人活了?
  • 一念之差,咫尺天涯

    一念之差,咫尺天涯

    “为什么要执念于一个子虚乌有的事呢?”“为什么要去假象一个遥远的不存在的未来呢?”“为什么要将自己困于一个无底的黑暗和彷徨中呢?”“你是自己不敢爱,不相信爱,还是不相信他,不信任你自己?”“不,我想我不爱他,爱的只是那自己的执念吧。”“我想我是爱她的,只是心里不肯承认罢了。”一念起,天涯咫尺,一念灭,咫尺天涯。