人机工程学在户外家具设计中的应用

郑 伟

(浙江农林大学，浙江临安311300)

人机工程学是跨越不同学科研究范围包括人体科学、技术科学、环境科学等综合交叉性的一门新学科。是以人体的生理、心理特点为依据，研究人－机－环境之间相互关系，即以人的生理心理特性来完善和合理化人—机—环境系统的科学。户外家具做为户外环境中与人关系密切的设计产品。使其设计的优劣与人有直接关系。但是长期以来，设计师对户外家具中人机工程学应用考虑较少。所以，探索如何协调人、户外家具和环境之间关系，达到人机环境整体功能最优化。是确保安全、舒适、便捷使用户外家具的有力保障。

人机工程学在户外家具中主要以人的生理、心理、行为、感知等因素为依据，研究使用者、户外家具和环境三者的相互关系，为创造宜人、舒适、安全的户外家具提供理论支持和应用方法。从人机工程学角度出发，在户外家具设计中主要包括以下内容:

1 为户外家具尺度设计提供参数

户外家具设计中由于对人体尺度考虑不足，导致使用不舒适的现象非常普遍。其主要原因，是尺度设计时对人体测量数据考虑不足，所以关注人体生理因素遵循科学应用原则，设计出尺度合理的户外家具。是人机工程学在户外家具的应用基础。户外家具尺度主要分:构造尺度、功能尺度、空间尺度。

1.1 构造尺度

构造尺度是指因自身造型特点而形成的尺度。在进行户外家具构造尺度设计时，首先要了解人体测量数据，人体测量数据是人机工程学在户外家具尺寸设计的应用基础。对人机工程学中人体测量数据进行研究，主要应用GB10000－1988《中国成年人人体尺寸》国家标准，分析研究与户外家具尺度设计中常用的人体测量项目，然后根据户外家具种类确定相关人体测量部位。在人体尺度数据选择上由于所选用国家标准测量年代较早，数据来源范围广等客观因素影响，在具体应用时要考虑到尺寸选用中性别、人体部位、地区种族、年代等差异，选择相应的人体尺度进行设计。

如何选取合适的人体数据。这就涉及到百分位数据的选择，百分位数据选择时主要参照国家标准GB/T 12985－91《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》。遵循满足大多数人使用的最大满足度原则。在具体应用时使用由人体总高度、长度进行尺度设计应选用高百分位数据第90、99百分位数据进行设计，例如电话亭的高度，这样大尺度的人适用那么小尺度的人也适用。在选择人体部分尺度进行户外家具设计时，在百分数据选择要选择小百分位数据第1百分位、第10百分位数据，这样小百分位数据人适用那么大百分位数据人也更加应用。由于设计中客观因素影响，选择相应百分位数据以后要添加生理修正值，即有人体尺度的生理差异所添加的修正，例如标准中人体尺度是赤脚测量的所以要适当的添加鞋跟高度和衣服厚度。

1.2 功能尺度

功能尺度是因户外家具功能需要而设定的尺度。即人在使用户外家具活动中所需的尺度。同时包括使用户外家具作业域的活动范围。在人体数据来源上根据产品功能，户外家具设计中的功能尺度确定主要参考GB10000－1988国家标准、GB/T 13547—92《工作空间人体尺寸》国家标准，具体尺度确立方法是在参考构造尺度确立方法与原则的基础上，并适当添加由产品功能引起的功能修正值。

1.3 空间尺度

空间尺度是指因人使用户外家具需求而设定户外家具空间尺度。其尺度的确立是在功能尺度基础上，根据户外家具使用过程中的空间范围需求，运用环境心理行为学理论作为设计依据，科学合理确立户外家具空间尺度，并根据具体情况适当的添加环境修正值。环境修正值跟环境整体空间的场所性质有直接关系，例如城市步行街和城市广场的休闲座椅尺度确定，就因场所性质不同修正值的添加上会有所差异。城市步行街因客流量大场所拥挤，所以在环境尺度的添加上为负值。而城市广场因空间环境宽阔，其空间尺度的修正添加为正值。

2 为户外家具功能设计提供依据

人们在使用户外家具时除对尺度合理性有严格要求外。户外家具自身功能、材料、色彩等因素都对人体舒适度产生相应的生理和心理影响。

根据色彩学家研究可以看出，能够满足视觉的生理和心理需求的户外家具色彩搭配才能更好的与整体景观融合。户外家具设计中色彩的运用主要是通过色彩对人的视觉感觉器官产生的生理感知、心理感知、联想与象征的作用。色彩的生理感知影响主要从视觉的混色、阈值、残像生理特点出发来考虑具体色彩应用。色彩的心理感知影响主要通过色彩的温度、距离、运动、面积、轻重、软硬的感觉对使用者的心理产生影响。例如明度高的色彩会给使用者产生增大面积的视觉错觉，反之明度低的色彩会有缩小面积的视觉错觉。在户外家具设计时要合理运用色彩基本理论，根据使用者色彩需求选择相应色彩创造出色彩和谐户外家具。

户外家具的材料主要选用石材、木材、金属、瓷砖、玻璃、塑料等。材料选取是否得当也是人机理论运用科学合理的重要体现。在选用材料时不仅要关注材料对使用者是否环保无害，还要关注使用者对户外家具材质的心理需求。材料的质感舒适度与人体触觉的心理舒适度有直接关系。例如在进行户外座椅设计时坐面的材质选择一般以木质为主，如果选择铁质会给人冰硬的感觉。户外家具材料与环境材质之间能不能取得和谐关系，是否关注当地的地理位置、气候特征也是材质选取参考条件之一。例如常年多雨地区在环境座椅设计时要尽量少选用木材等易腐烂的材质。

户外家具功能的合理性、材料的科学环保性、色彩的协调性构成人机工程学在户外家具自身设计中的有机整体。

3 为户外家具环境设计提供准则

户外家具环境中的环境既指户外家具所处环境，也指户外家具与环境之间的关系。户外家具环境主要包括:视觉环境、心理行为环境。

3.1 视觉环境

人们大约80%～90%的外界信息都是通过视觉器官获取的，因此，视觉环境是户外家具环境体系中最重要的环境之一。人们在外界环境中通常与目标物之间的距离(3.8 m～5.6 m)之间观察比较适宜，距离小于(3.8 m)时则会目眩，超过(7.8 m)时看不清细节。以上视觉距离可为观赏性户外家具的环境尺度确定提供参考。人体头部转动角度对视觉也有一定的制约作用，在全方位观察物体时，头部的左右转动不宜超过45°上下运动不宜超过30°，当人体运动时转移视线时约97%时间内的视觉信息是不真实的，所以在设计导向宣传功用的户外家具环境中应考虑预留驻足观察的空间场地。

户外家具光环境设计与视觉有直接的关系，人性化照明户外家具设计时要充分考虑到人的生理、心理、行为与光照之间的关系。户外家具光环境中光源主要包括:自然光、人工光。而照明户外家具设计时主要考虑人工光源照度的合理选用。从人体光暗周期、眩光、明适应、暗适应等视觉生理特点考虑，避免强烈刺激性光照和光污染，大力提倡舒缓型光照。以应对现代都市环境生活中，复杂多样性的生活需求，有效缓解都市疲劳综合症。在户外家具光环境设计时也要考虑到人对照明户外家具的心理行为需求，主要包括拥挤感、安全感、私密感、领域性、趋光心理、心理先印性等心理特性。例如设计适合情侣休憩户外家具要充分考虑使用者对环境私密感的场所需求。可以通过减弱照度以获得阴影效果，来达到情侣使用者对使用环境的需求。还可根据人的趋光性可以在一些提供公共服务户外家具附近增设照明灯具或提高照度，目的是充分利用人的趋光心理产生召集和聚集人群的作用。

3.2 行为心理环境

在户外家具环境设计时，还要充分考虑到人的环境行为心理特点与户外家具之间的关系。探究人在环境中的行为心理特点与使用空间行为模式，其中重点从个人空间、领域性、人际距离、拥挤感、私密性行为特点展开研究，个人空间主要起到自我保护作用，以此来回避缓冲来自外界空间的危险。使用者个人空间距离大小受年龄、性别、文化、相似性等客观因素影响。研究资料表明:使用者年龄越小个人空间距离越小，有着相同文化、兴趣的使用者之间个人空间距离较小。个人空间的大小主要分为密切距离(0～0.45 m)、个人距离(0.45～1.20 m)、社会距离(1.20～3.60 m)、公共距离(3.6～7.6 m)。在环境座椅设计时，座椅摆放空间设计就需要考虑到使用者个人空间距离，在户外家具使用空间设计时可以根据户外家具的形式与性质参考具体尺度进行设计。此外使用者的行为习惯对户外家具环境设计也有一定的影响作用。习惯是人们日常所表现出的行为共性。据研究表明人们在外界空间环境中有单侧通行、捷径与绕远、追随本能、躲避、依靠性等基本行为习惯。还有误用、乱涂乱画、发泄性等破坏性行为习惯。户外家具环境设计在了解基本的行为习惯的同时，一定要回避这些破坏性行为习惯，只有这样才能创造出与环境和谐共处的户外家具。

4 为户外家具无障碍设计提供参考

无障碍户外家具主要是指无障碍、无危险，任何人都可以简单便捷使用的户外家具。在20世纪30年代初，西方国家一些国家就设计出无障碍的户外家具。而我国的无障碍户外家具建设主要参考JGJ/50－2001《城市道路和建筑无障碍设计规范》，该规范对坡道、盲道、门的净空宽度、盲人过街音响等残疾人经常使用的户外家具都做出设计规定。在户外家具无障碍设计时不仅仅是要考虑残疾人与健全人之间的差异，老年人、儿童人等存在使用户外家具障碍的人群都应该考虑在内。无障碍户外家具设计主要包括轮椅坡道、盲道、低位电话亭、低位柜台、盲人过街音响、无障碍公厕等方便有障碍人群使用的户外家具。无障碍户外家具设计的合理性是社会高度文明发展的重要体现，所以在设计户外家具时要全面考虑使用者的特殊需求，只有这样才能设计出无障碍通用的户外家具。

5 结论

在户外家具设计中“以人为本”的设计理念被越来越多的人所认可。因此，运用人机工程学理论从人的生理尺度、心理行为习惯出发合理确立尺寸造型，为人、户外家具、环境三者之间关系协调发展创造出人性化的户外家具，是现代社会环境中人文关怀的重要体现。

［1］赵江红.人机工程学［M］.北京:高等教育出版社.2006

［2］GB/T 10000－1988中国成年人人体尺寸［S］

［3］GB/T 13547－92工作空间人体尺寸［S］

［4］GB/T 12985－1991在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则［S］

［5］JGJ/50－2001城市道路和建筑无障碍设计规范［S］

［6］郑伟.基于人体尺寸的户外座椅设计［J］.四川建筑.2011，31(2):40－42

［7］郑伟.人体尺寸在环境设施设计中应用初探［J］.山西建筑.2011，37(8):25 －26