第一节 人体尺寸
??人体尺寸是一门新兴的学科，它是通过测量各个部分的尺寸来确定个人之间和群体之间在尺寸上的差别的学科，最早对这个学科命名的是比利时的数学家（Quitlet），他于1870年发表了《人体测量学》一书，为世界公认创建了这一学科，然而人们开始对人体尺寸感兴趣并发现人体各部分相互之关系则可追溯到二千年前。公元前一世纪，罗马建筑师维特鲁威（Vitruvian）就从建筑学的角度对人体尺寸进行了较完整的论述，并且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（Da-Vinci）创作了著名的人体比例图(见图1）。继他们之后，又有许多的哲学家、数学家、艺术家对人体尺寸的研究断断续续进行了许多世纪，他们大多是从美学的角度研究人体比例关系，在漫长的进程中积累了大量的数据。但这些研究不是为了设计而进行的(见图2）。直到本世纪四十年代前后工业化社会的发展，使人们对人体尺寸测量有了新的认识，二战的爆发更推动了它在军事工业上的应用。

*数据的来源?
??前面我们已经说过，人体测量学创立于1940年积累了大量的数据，但这些资料无法被设计者使用，因为他们的资料是以美为目的的。是典型化的、抽象的，而设计需要的是具体的某个人或某个群体（国家、民族、职业）的准确数据。要得到这些数据，就要进行大量的调查，要对不同背景的个体和群体进行细致的测量和分析，以得到他们的特征尺寸、人体差异和尺寸分布的规律。进行这样的大量的工作是非常困难的，尤其是想要得到代表一个国家和地区的普遍资料是非常困难的。大多数已有的资料来源于军事部门，因为他们可以集中进行调查，但他们常常代表不了普通人状况，因为军人的身体素质水平高于一般人，年龄和性别有局限性。国外这方面进行的比较早，早在1919年，美国就对十万退役军人进行了测量，美国卫生、教育和福利部门还在市民中进行全国范围的测量，包括18－79岁不同的年龄、不同职业的人。我国在这一领域比较落后。在我国，由于幅员辽阔，人口众多，人体尺寸随年龄、性别、地区的不同而各不相同，同时，随着时代的向前，人们生活水平的逐渐提高，人体的尺度也在发生变化，因此，要有一个全国范围内的人体各部位尺寸的平均测定值是一项繁重而细致的工作。根据1962年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，可作为设计时的参考。

*尺寸的分类
??人体尺寸的测量可分为两类，即构造尺寸和功能尺寸。
??〈一〉构造尺寸：是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状态下测量的。可以测量许多不同的标准状态和不同部位。如手臂长度、腿长度、座高等。它对与人体直接关系密切的物体有较大关系，如家具、服装和手动工具等。主要为人体各种装具设备提供数据。
??〈二〉功能尺寸：是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得。是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度协调产生的范围尺寸，它对于解决许多带有空间范围、位置的问题很有用。虽然结构尺寸对某些设计很有用处，但对于大多数的设计问题，功能尺寸可能更有广泛的用途，因为人总是在运动着，也就是说人体结构是一个活动的可变的、而不是保持一定僵死不动的结构。构造尺寸和功能尺寸是不同的，比如下面的例子：
在使用功能尺寸时强调的是在完成人体的活动时，人体各个部分是不可分的，不是独立工作的，而是协调动作。例如手所能达到的限度并不是手臂尺寸的唯一结果，它部分的也受到肩的运动和躯体的旋转、背的弯曲等的影响。而功能是由手来完成的。再如人所能通过的最小通道并不等于肩宽，因为人在向前运动中必须依赖肢体的运动。有一种翻墙的军事训练，二米高的墙站在地面上是很难翻过去的，但是如果借助于助跑跳跃就可轻易做到，人跳高的能力根据日本的资料，18岁为55厘米。从这里可以看出人可以通过运动能力扩大自己的活动范围，因此在考虑人体尺寸时只参照人的结构尺寸是不行的，有必要把人的运动能力也考虑进去，企图根据人体结构去解决一切有关空间和尺寸的问题将很困难或者至少是考虑不足的。下图是常用功能尺寸。
　　在室内设计中最有用的是十项人体构造上的尺寸，它们是：身高、体重、坐高、臀部至膝盖长度、臀部的宽度、膝盖高度、膝弯高度、大腿厚度、臀部至膝弯长度、肘间宽度。见图
*人体尺寸的比例关系：
??一般来说成年人的人体尺寸之间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，就可推算出其他的尺寸。不同种属的人的人体比例系数不同。白人、黑人、黄种人不同。

人体尺寸的差异
??人体尺寸测量如仅仅是着眼于积累资料是不够的，还要进行大量的细致分析工作。由于很多复杂的因素都在影响着人体尺寸，所以个人与个人之间，群体与群体之间，在人体尺寸上存在很多差异，不了解这些就不可能合理的使用人体尺寸的数据，也就达不到预期的目的(见彩图）。差异的存在主要在以下几方面：
?〈一〉种族差异：
??不同的国家，不同的种族，因地理环境、生活习惯、遗传特质的不同，人体尺寸的差异是十分明显的，从越南人的160.5厘米到比利时人的179.9厘米，高差幅竟达19.4厘米。

    〈二〉世代差异：
??我们在过去一百年中观察到的生长加快（加速度）是一个特别的问题，子女们一般比父母长的高，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到14毫米。因此，若使用三、四十年前的数据会导致相应的错误。美国的军事部门每十年测量一次入伍新兵的身体尺寸，以观察身体的变化，二战入伍的人的身体尺寸超过了一战。美国卫生福利和教育部门在1971年～1974年所作的研究表明：大多数女性和男性的身高比1960年～1962年国家健康调查的结果要高。最近的调查表明百分之五十一的男性高于或等于175.3厘米，而60～62年只有百分之三十八的男性达到这个高度。认识这种缓慢变化与各种设备的设计、生产和发展周期之间的关系之重要性，并作出预测是极为重要的。

   〈三〉年龄的差异??
??年龄造成的差异也应注意，体形随着年龄变化最为明显的时期是青少年期。人体尺寸的增长过程，妇女在十八岁结束，男子在二十岁结束，男子到三十岁才最终停止生长。（见图）此后，人体尺寸随年龄的增加而缩减，而体重、宽度及围长的尺寸却随年龄的增长而增加。一般来说青年人比老年人身高高一些，老年人比青年人体重大一些。在进行某项设计时必须经常判断与年龄的关系，是否适用于不同的年龄。对工作空间的设计应尽量使其适应于20～65岁的人。对美国人的研究发现，45～65的人与20岁的人时：身高减4厘米、体重加6公斤（男）～10公斤（女）。
??历来关于儿童的人体尺寸是很少的，而这些资料对于设计儿童用具、设计幼儿园、学校是非常重要的。考虑到安全和舒适的因素则更是如此。儿童意外伤亡与设计不当有很大的关系。例如，据说只要头部能钻过的间隔，身体就可以过去，猫、狗是如此，儿童的头部比较大，所以也是如此。按此考虑，栏杆的间距应必须阻止儿童头部的钻过，以5岁幼儿头部的最小尺寸为例，它约为14厘米，如果以它为平均值，为了使大部分儿童的头部不能钻过，多少要窄一些，最多不超过11厘米。
（见图）目前许多这样有用的有关儿童的资料。
??另一方面针对老年人的尺寸数据资料也相对较少，由于人类社会生活条件的改善，人的寿命增加，现在世界上进入人口老龄化的国家越来越多，如美国的65岁以上的人口有二千万，接近总人口的十分之一，而且每年都在增加。所以设计中涉及老年人的各种问题不能不引起我们的重视，应有老年人的人体尺寸，在没有的情况下，至少有两个问题应引起我们的注意：
　　（1） 无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮。
　　（2） 伸手够东西的能力不如年轻人，见图。

设计人员在考虑老年人的使用功能时，务必对上述特征给予充分的考虑。家庭用具的设计，首先应当考虑到老年人的要求。因为家庭用具一般不必讲究工作效率，而首先需要考虑的是使用方便，在使用方便方面则年轻人可以迁就一些老年人。所以家庭用具;尤其是厨房用具，柜橱和卫生设备的设计，照顾老年人的使用是很重要的。在老年人中，老年妇女尤其需要照顾，她们使用合适了，其他人的使用一般不致发生困难，（虽然也许并不十分舒适）反之，倘若只考虑年青人使用方便舒适，则老年妇女有时使用起来会有相当大的困难。
   〈四〉性别差异
??3岁～10岁这一年龄阶段男女的差别极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。一般妇女的身高比男子低10厘米左右，但不能象常常作的那样，把女子按较矮的男子来处理，调查表明，妇女与身高相同的男子相比，身体比例是不同的，妇女臀部较宽、肩窄，躯干较男子为长，四肢较短。在设计中应注意这种差别。根据经验，在腿的长度起作用的地方，考虑妇女的尺寸非常重要。
??此外还有许多其他的差异：象地域性的差异，如寒冷地区的人平均身高均高于热带地区，平原地区的平均身高高于山区。再有职业差异(见图），篮球运动员与普通人；社会的发达程度也是一种重要的差别，发达程度高，营养好，平均身高就高。了解了这些差异，在设计中就应充分注意它对设计中的各种问题的影响及影响的程度，并且要注意手中数据的特点，在设计中加以修正，不可盲目的采用未经细致分析的数据。
    〈五〉残疾人：
　　在各个国家里，残疾人都占一定比例，全世界的残疾人约有四亿。美国卫生、教育和福利部门估计1970年美国残疾人口达6900万。

　　1、乘轮椅患者。没有大范围乘轮椅患者的人体测量数据，进行这方面的研究工作是很困难的，因为患者的类型不同，有四肢瘫痪或部分肢体瘫痪，程度不一样，肌肉机能障碍程度和由于乘轮椅对四肢的活动带来的影响等种种因素·使得调研工作很难进行。但在设计中又要全面考虑这些因素，因此首先假定坐轮椅对四肢的活动没有影响，活动的程度接近正常人，而后，重要的是决定适当的手臂能够得到的距离·各种间距及其他一些尺寸，这要将人和轮椅一并考虑·因此对轮椅本身应有一些解剖知识。下图1、下图2 下图3给出了轮椅的基本尺寸和与之有关的尺寸。图4和图5乘轮椅的人体尺寸，应提出的是大多数乘轮椅的人活动时不能保持身体挺直，相应地，人体各部分也不是水平或垂直的· Henman L· Kam又lz博士从几何学的角度测定，在假想姿势中，脚髁保持90"，腿就随椅子坡度抬起，与垂直线夹角15"，膝掴处为105"，靠背大约向后倾斜l0"，褪与背部形成100"角。如果身体保持这种相对关系，整个椅子向后倾斜5"，因此椅子面与水平线呈5"角·腿与垂直面之间20"夹角·背部与垂直面15"夹角。如果使用者可以挺直坐着，尽管椅子靠背倾斜，标准的手臂够得到的距离数据完全可以满足要求。如果背部处于一种倾斜状态，与垂直线夹角15"·则手订够得者的距离尺寸必须依此修改，因为这个尺寸的标准数据是在背部挺直和椅子面保持水平的情况下得出来的。

　　2、能走动的走疾人。对于能走动的残疾人，必须考虑他们是使用拐杖、手杖、助步车、支架还是甚至用狗帮助行走·这些东西是这些病人功能需要的一部分。所以为了作好设计，除应知到一些人体测量数据之外，还应把这些工具当作一个整体来考虑。见彩图。
　　另外，关于残疾人的设计问题有一专门的学科进行研究，称为无障碍设计。在国外已经形成相当系统的体系。

*百分位的概念

　　由于人的人体尺寸有很大的变化，它不是某一确定的数值，而是分布于一定的范围内。如亚洲人的身高是151～188厘米这个范围，而我们设计时只能用一个确定的数值，而且并不能象我们一般理解的那样用平均值，如何确定使用那一数值呢？这就是百分位的方法要解决的问题。百分位的定义是这样的：

　　百分位表示具有某一人体尺寸和小于该尺寸的人占统计对象总人数的百分比。

　　大部分的人体测量数据是按百分位表达的，把研究对象分成一百份，根据一些指定的人体尺寸项目（如身高），从最小到最大顺序排列，进行分段，每一段的截至点即为一个百分位。例如我们若以身高为例：第5百分位的尺寸表示有5％的人身高等于或小于这个尺寸。换句话说就是有95％的人身高高于这个尺寸。第95百分位则表示有95％的人等于或小于这个尺寸，5％的人具有更高的身高。第50百分位为中点，表示把一组数平分成两组，较大的50％较小的50％。第50百分位的数值可以说接近平均值，但决不能理解为有"平均人"这样的尺寸。

　　统计学表明，任意一组特定对象的人体尺寸，其分布规律符合正态分布规律，即大部分属于中间值，只有一小部分属于过大和过小的值，它们分布在范围的两端，见图,图中设了第5百分位和第95百分位，第5百分位表示身材较小的，有5％的人低此尺寸；第95百分位表示高，即有5％的人高于此值。在设计上满足所有人的要求是不可能的，但必须满足大多数人。所以必须从中间部分取用能够满足大多数人的尺寸数据作为依据，因此一般都是舍去两头，只涉及中间90％、95％或99％的大多数人，只排除少数人。应该排除多少取决于排除的后果情况和经济效果。

平均人的谬误
　　选择数据时，如果以为第50百分位数据代表了"平均人"的尺寸，那就错了，这里不存在"平均人"，在某种意义上这是一种易于产生错觉的、含糊不清的概念。第50百分位只说明你所选择的某一项人体尺寸有50％的人适用，不能说明别的什么。事实上几乎没有如何人真正够的上"平均人"，美国的Hertz-bexy博士在讨论关于"平均人"的时候指出："没有平均的男人和女人存在，或许只是个别一、两项上（如身高、体重或坐高）是平均值。"在对约四千个美国空军人员进行的调查中，两项尺寸是平均值的占7％，三项是平均值的占 3％，四项是平均值少于2％，因此"平均人"的概念有些象神话，是不存在的。有两点要特别注意：一是人体测量的每一个百分位数值，只表示某项人体尺寸，如身高50百分位只表示身高，并不表示身体的其他部分。二是绝对没有一个各项人体尺寸同时处于同一百分位的人。

*人体尺寸运用中的问题

　　有了完善的人体尺寸数据，还只是达到了第一步，而学会正确的使用这些数据才能说真正达到了人体工程学的目的。

　〈一〉数据的选择：
　　选择适应设计对象的数据是很重要的，要清楚使用者的年龄、性别、职业和民族，包括我们在前述差异一节中所讲到的各种问题，使得所设计的室内环境和设施适合使用对象的尺寸特征。

　〈二〉百分位的运用：
　　在很多的数据表中只给出了第5百分位、第50百分位和第95百分位，为什么会这样呢，因为这三个数据是人们经常见到和用到的尺寸，最常用的是第5和第95百分位，一般不用50百分位，有人可能产生疑问，为什么不用平均值？我们可以举例说明：

　　例如，以第50百分位的身高尺寸来确定门的净高，这样设计的门会使50％的人有碰头的危险。我们只能排除0.1％的人，因为门的造价与门的高度关系不大。再比如：座位舒适的最重要的标准之一是使用者的脚要稳妥的踏在地板上，否则两腿会悬空挂着，大腿软组织会过分受压，双腿会因坐骨神经受压而导致麻木，假设小腿连脚的长度（包括鞋）的平均值是46厘米，若以此为依据，则设计出的椅子会有50％的人脚踩不到地，妇女们的腿较短，使用它时会不合适。坐平面高度的尺寸不能使用平均值，而是要用较小的尺寸才合适棗长腿的人坐矮椅子把腿伸出去就可以了。因此，平均值不是普遍适用的。
在某些场合，由于某种原因不适用极值（最大和最小）的时候，可能会用到"平均值"，即第50百分位的尺寸数据，例如柜台的高度如果按50百分位的尺寸设计可能比按侏儒或巨人的尺寸设计更合适。

　　经常采用第5和第95百分位的原因正如前面百分位一节中指出的，它们概括了90％的大多数人的人体尺寸范围，能适应大多数人的需要，那么我们在具体的设计中如何来选择呢，有这样一个原则："够的着的距离，容的下的空间"

　　在不涉及安全问题的情况下，使用百分位的建议如下：

　　1、由人体总高度、宽度决定的物体，诸如门、通道、床等，其尺寸应以95百分位的数值为依据，能满足大个的需要，小个子自然没问题。

　　2、由人体某一部分决定的物体、诸如臂长、腿长决定的座平面高度和手所能触及的范围等，其尺寸应以第5百分位为依据，小个子够的着，大个子自然没问题。

　　3、特殊情况下，如果以第5百分位或第95百分位为限值会造成界限以外的人员使用时不仅不舒适，而且有损健康和造成危险时，尺寸界限应扩大至第1百分位和第99百分位，如紧急出口的直径应以99百分位为准，栏杆间距应以第1百分位为准。

　　4、目的不在于确定界限，而在于决定最佳范围时，应以第50百分位为依据，这适用于门铃、插座和电灯开关。
   〈三〉可调节性：

　　在某些情况下，我们选择可以调节的做法，可以扩大使用的范围，并可使大部分人的使用更合理和理想。例如可升降的椅子和可调节的隔板。但是怎样确定调节的幅度呢，有两种观点，一是用极值：1百分位～99百分位，尽量适用于更多的人；另一种是不用极值，以10百分位～90百分位为幅度，因为这样的设计技术上简便，使用起来对大多数人合适，我们在回头看人体尺寸正态分布图，可以看出90％的人都在第5～第95百分位这个范围之内，也就是这个范围满足了大多数人的要求。为了达到普遍性而花很多的钱、使少数人收益是不合适的。

   〈四〉在设计中应别考虑各项人体尺寸：

　　实践中常发生比例适中的人为基准的错误做法，身高一样的人、例如身高都是第5百分位的人，他们的坐高、坐深、伸手可及的范围也都相应的小，有人认为这是理所当然的，实际上是很少见的。图为一个身体比例均匀的人与身体比例不均匀的人（一边的人腿特别长，另一边的人上身特别长）的比较图。实际上身高相等的一组人里身体坐高的差在10厘米内。不同项目的人体尺寸相互之间的独立性很大，因此在设计时要分别考虑每个项目的尺寸。
   〈五〉尺寸的定义：

　　由于人体测量还是一门新兴的学科，经过专门训练的人不多，各国和地区的标准又不尽相同，所以很多的人体尺寸资料在文字和定义上相互是很难统一的，故使用中的一个重要问题是人体尺寸应有明确的定义。仅仅以人体尺寸的名称去理解是不够的。此外对测量方法的说明也很重要。下面的例子说明了测量数值的变化与人体尺寸的关系。

　　图1表示了"向前可及范围值"的变化与这一尺寸定义的关系。人的肩膀在肩胛骨是否紧贴墙面时，对于测量的结果的精确性和测量结果的应用起重要作用。测量方法上的差别，使成年男子的可及范围的变化幅度可达10厘米。这种差别在有些设计中会有重要的影响，如是否戴有安全带。

　　图2为身体坐高测量值的变化与该尺寸定义的关系。这里起关键作用的是坐的姿势对测量值有很大的影响。身体坐高的差别在成年男子可达6厘米以上，根据不同使用目的，这两种测量值都有用。

 

　　在设计中使用人体尺寸时要检查是用了那一种测量方法，以选择正确的尺寸。
   〈六〉尺寸的衡量标准：

　　1、舒适的标准：

　　前面我们讲了人体尺寸运用的一个原则："够得着的距离，容得下的空间。"但这仅仅是满足了最基本的功能需要，也就是满足了最低限度的需要。而要达到舒适则是另一个标准。举一个例子：火车卧铺按照功能尺寸肯定是合理的，但睡起来肯定没有五星级饭店中的大床舒服。这个例子告诉我们舒适的程度也是一个尺寸选择的标准。

　　2、安全的尺度：

 

　〈七〉形式对尺度的影响：

　　敏感和不敏感
常用人体尺寸

　　常用人体尺寸包括了结构尺寸和功能尺寸，在室内设计中最常用的为24个尺寸，详见下面：

　　
*重心问题

　在设计中许多尺寸的考虑还有个重心的问题，例如栏杆的设计，简单的说栏杆的高度应该高于人的重心，重心是考虑全部重量集中作用的点。当考虑人的重量时，就可以用这个点来代替人体重量之所在所以如果栏杆低于这一点，人体一旦失去稳定，就可能越过栏杆而坠落。而重心一般在人的肚脐后，所以当人们站在栏杆附近，如果发现栏杆比自己的肚脐还低，就会产生恐惧感。理论上的人体重心高度如以身高为100，重心则为56。如平均身高为163厘米，重心高度为92厘米。这是平均值，修正一下取110厘米较好。

　　一般来说每个人的重心位置不同，主要是受身高、体重和体格的不同的影响。通常躯干低的人重心偏向下方，反之则偏上根据测定重心在身高一半以上的人不到50％。此外重心还随人体位置和姿态的变化而不同。比如椅子的设计，现在家具的设计形式丰富多样，尤其是椅子，四条腿的一般稳定性较好，但是三条腿、一条腿的就有个重心问题。人在坐姿时的重心很多人可能以为在座板的重心，其实不然，除了直立的重心，还要考虑重心的移动。