人因工程在课桌椅设计中的应用

黄永相 李广慧 沙金 乔彬 陈泽佳

摘要 基于人因工程学理论，设计科学、舒适的课桌椅，对减轻学生的疲劳强度，提高学习和教学效率是极其重要的。本次研究通过对大学生人体数据的测量和问卷调查，结合当前学校普通教学课室桌椅的配置情况，通过运用统计分析法，提出设计教室桌椅尺寸的优化参数。

关键词 人因工程；桌椅设计；学习效率；人体数据

中图分类号：TS664.01文献标识码：B文章编号：1671-489X(2012)12-0112-03

Application of Human Engineering in Design of Chairs and Desks//Huang Yongxiang, Li Guanghui, Sha Jin, Qiao Bin, Chen Zejia

Abstract Based on the theory of Human Engineering, it is important to have scientific, comfortable chairs and desks to reduce students fatigue and improve their learning efficiency. This research works on the undergraduates height and survey by employing statistical analysis method, considered the condition of current classroom chairs and desks of average schools. We proposed the optimization parameter for designing of classroom chairs and desks.

Key words human engineering; design of chairs and desks; learning efficiency; somatic data

Authors address Guangdong Ocean University, Zhanjiang, Guangdong, China 524005

随着我国经济的快速发展，人们的消费能力在提高，对桌椅的选择也日益个性化。然而很多是注重其外观，忽视舒适度和人的生理要求，而使用设计不人性化的课桌椅，会加快人的疲劳，严重影响学生的眼睛、腰椎和身体的正常发育。

1 课桌椅功能尺寸标准

国家标准GB/T 3976-2002《学校课桌椅功能尺寸》规定了大、中、小学生用木制和钢木课桌椅的大小型号、功能尺寸、分配使用及其卫生要求等。一般高等院校中只设一种高度的课桌椅，男女通用，有固定式和非固定式两种。固定式课桌椅适用于阶梯教室、坡面或平面教室，固定于教室地面，适合多人使用；非固定式课桌椅适用于平面教室，课桌有单人用或双人用，课椅只有单人用一种。高校固定式课桌椅结构简图如图1所示，主要尺寸见表1。

高校非固定式课桌椅的结构简图如图1所示，主要尺寸见表2。

2 坐姿人体标准尺寸

依据国标GB10000-88 《中国成年人人体尺寸》，我国成年人坐姿人体尺寸如图2所示，尺寸数据见表3。

3 数据分析

3.1 人体测量数据分析

人体测量学是人因工程学的重要组成部分，为了使各种与人体尺寸有关的设计能符合人的生理特点，人在使用时处于舒服的状态和适宜的环境中，课桌椅设计要充分考虑人体尺寸。本次抽查本校大学生1 000人，测量身高分6段，测量数据统计结果见表4和表5，其男、女生身高比例分布如图3和图4所示。

由此可以看出，男生平均身高170.97 cm，主要集中在160～179 cm阶段；女生平均身高158.84 cm，主要集中在150～169 cm阶段。通过百分位数的计算，可以求出桌椅设计适用于90%学生的身高范围。

根据调查的数据统计得出样本的平均身高X=165.89 cm，标准差为SD=8.02 cm，取第5百分位数为下限，第95百分位数为上限，变换系数为K=1.645。第5百分位数为：X5=X-SDK=165.89-8.02×1.645=152.70 cm。第95百分位数为：X95=X+SDK=165.89+8.02×1.645=179.08 cm。由计算得出，按身高152.70～179.08 cm设计桌椅尺寸将适用于90%的在校大学生。

3.2 课桌椅测量数据分析

在观察学生上课时的坐姿时发现以下问题：当学生坐正记笔记时，双手的手肘得不到自然垂下，短时间书写很容易造成身体疲劳；坐正时前胸离桌保持3～5 cm的空隙时，人的臀部与椅面接触的地方只有椅面的前端小部分；课椅背靠没有弧度，长时间保持坐姿会比较累，所以学生经常要变换坐姿；桌面宽度过窄，经常放不下多本书和水杯等。

本次以固定式课桌椅为研究对象，分别对课桌和课椅作出详细的测量，测量数据见表6和表7。

4 课桌的优化设计方案

实测课桌桌面高813.5 mm，为使手肘肘高跟课桌保持同一高度，查表2，取男性第90百分位数的小腿加足高和坐姿肘高的和为课桌高度，约值为740.0；实测课桌桌面净空高为612.7 mm，为了保持从座椅的座面以上至少要有120 mm的净空间，取坐高加上120 mm为桌面净空高，即540.0 mm；课桌桌面宽度与课椅相对应并增加余量，取值为520.0，深度不小于310.0，取值为350.0；课桌与课椅间过道宽度为231.2 mm，使得课桌与课椅配置距离偏大，定性分析取值为210.0 mm。

课桌改善前后数据对比见表8。

5 课椅的优化设计方案

实测课椅坐高为428.7 mm，由表2、表6知可取值为360～480 mm。为了满足男女的要求，查表2，取男性第50百分位数的小腿加足高值为最终的课椅坐高413 mm；实测课椅坐宽为480.0 mm，对于左右连接排列成行的座位，应参照坐姿“两肘肩宽”的第95百分位数进行设计，座椅宽度不宜小于500 mm，取坐宽为500 mm；课椅坐深参考表6，取值390 mm；对于课椅腰靠，需要采用中靠背支撑胸椎下半部，所以腰靠高取值为410.0 mm；课椅腰靠长尽量设计成同坐宽同一宽度，取值为510.0 mm；腰靠厚设计为40.0 mm，可以承受一定的负荷；椅面倾角取5°，考虑到学生听课时靠在椅背上，采用阅读用椅角度设计，取104°。

课椅改善前后数据对比见表9。

6 结论

1）根据实测学校课桌尺寸，依据国家标准，课桌的最优尺寸为：桌面高740，桌面深350，桌面下净空高540.0，桌面宽520，课桌与课椅间过道宽210.0。

2）根据实测学校课椅尺寸，依据国家标准，课椅的最优尺寸为：坐高413，坐宽500，坐深390，腰靠长430，腰靠厚40，腰靠高410，椅面倾角5°，靠背倾角104°。

3）学校课桌椅功能尺寸不能适合不同年龄、不同身高学生要求，且固定式课桌椅种类少、尺寸少。

4）学校没有根据学生生长发育情况，配备可调高的课桌椅。

5）在课桌椅设计中缺少人因工程理念，课桌椅不能收纳学生必备学习用品等。

参考文献

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