坐具类家具的功能设计

坐与卧是人们日常生活中最多动的姿态，如工作、学习、用餐、休息等都是在坐卧状态下进行的。 因此，椅、凳、沙发、床等坐卧类家具的作用就显得特别重要。

按照人们日常生活的行为，人体动作姿态可以归纳为从立姿到卧姿的八种不同姿势，如(图3—1)所示。其中有三个基本形是适用于工作形态的家具、另有三个基本形是适用于休息形态的家具。通常是按照这种使用功能作为坐卧类家具的细分类。

坐卧类家具的基本功能是满足人们坐得舒服、睡得安宁、减少疲劳和提高工作效率。其中，最关键的是减少疲劳。如果在家具设计中，通过对人体的尺度、骨骼和肌肉关系的研究，使设计的家具在支承人体动作时，将人体的疲劳度降到最低状态，也就能得到最舒服、最安宁的感觉，同时也可保持最高的工作效率。

然而形成疲劳的原因是一个很复杂的问题，但主要来白肌肉和韧带的收缩运动，并产生巨大的拉力。肌肉和韧带处于长时间的收缩状态时，人体就需要给这部分肌肉供给养料，如供养不足，人体的部分机体就会感到疲劳。因此在设计坐卧类家具时，必须考虑人体生理特点，使骨筋、肌肉结构保持合理状态，血液循环与神经组织不过分受压，尽量设法减少和消除产生疲劳的各种因素。

当人坐下来时，腰椎就很难保持原来的自然状态、而是随着不同的坐姿经常改变其曲度。图中姿势b(人体侧卧、下肢稍加弯曲时)是腰椎处于最接近站立时呈自然状态的腰椎曲线a。而曲线L是人体坐姿和下肢稍曲时，腰椎处于最自然的状态，也即休息最有效的状态。因此，在设计椅子或沙发时，应当使靠背的形状和角度接近于适应人坐姿时的腰椎曲线，接近于曲线b。

1.立姿 2.立姿并倚靠某一物体 3.坐凳状态，可作制图、读书等使用的小型椅子4.坐面、靠背支撑着人体，可作一般性工作、用餐、5.较舒适的姿势，椅子有扶手，用于用餐、读书等 6.很舒适的姿势，属沙发类的休息用椅 7.躺状休息用椅8.完全休息状态用床机器操作等

1.坐具的基本尺度与要求

1.1 工作用坐具

一般工作用坐具的主要品种有凳、靠背椅、扶手椅、圈椅等，它的主要用途是既可用于工作，又利于休息。工作用椅可分为作业用椅、轻型作业椅、办公椅和会议椅等。

(1)坐高(没有靠背)的坐高是指坐面与地面的垂直距离;椅坐面常向后倾斜或做成凹形曲面，通常以坐面前缘至地面的垂直距离作为椅坐高。

坐高是影响坐姿舒适程度的重要因素之一、坐面高度不合理会导致不正确的坐姿，并且坐的时间稍久，就会使人体腰部产生疲劳感。通过对人体坐在不同高度的凳子上其腰椎活动度的测定(图3—3)可以看出凳高为400mm时，腰椎的活动度最高，即疲劳感最强。稍高或稍低于此数值者，其人体腰椎的活动度下降，舒适度也随之增大，这意味着凳子比400mm稍高或稍低都不会使腰部感到疲劳，在实际生活中人们喜欢坐矮板凳从事活动的道理就在于此，人们在酒吧间坐高凳活动的道理也相同。

对于有靠背的坐椅，其坐高既不宜过高，也不宜过低，它与人体在坐面上的体压分布有关。不同高度的椅面，其体压分布情况有显著差异，坐感也不尽相同，它是影响坐姿舒服与否的重要因素。坐椅面是人体坐时承受臀部和大腿的主要承受面，通过测试，不同高度的坐椅面的体压分布(如图3—3)所示，可看出臀部的各部分分别承受着不同的压力，椅坐面过高，两足不能落地，使大腿前半部近膝窝处软组织受压，时间久了，血液循环不畅，肌腱就会发胀而麻木;如果椅坐面过低，则大腿碰不到椅面，体压分布就过于集中，人体形成前屈姿态，从而增大了背部肌肉负荷，同时人体的重心也低，所形成的力距也大，这样使人体起立时感到困难(图3—4)。因此，设计时应力求避免上述情况的出现，并寻求合理的坐高与体压分布，根据坐椅的体压分布情况来分析，椅坐高应小于坐者小腿窝到地面垂直距离，使小腿有一定的活动余地。因此，适宜的坐高应当等于小腿窝高加25~35mm鞋跟高后，再减10~20nm为适宜。

3-3 不同坐高与体压分(g/cm2)

(2)坐深：主要是指坐面的前沿至后沿的距离。它对人体舒适度影响也很大，如坐面过深，则会使腰部的支撑点悬空，靠背将失去作用，同时膝窝处还会受到压迫而产生疲劳。同时，坐面过深，还会使膝窝处产生麻木的反应，并且也难起立(图3—5)。因此，坐面深度要适度，通常坐深小于人坐姿时大腿水平长度，使坐面前沿离开小腿有一定的距离，以保证小腿的活动自由(图3—6)。我国人体的平均坐姿大腿水平长度为男性445mm、女性425mm，所以坐深可依此值减去椅坐前缘到膝窝之间应保持的大约60mm空隙来确定，一般说来选用380~420mm之间的坐深是适宜的。对于普通工作椅，在正常就坐情况下，由于腰椎到骨盆之间接近垂直状态，其坐深可以浅一点，而对于一些倾斜度较大，专供休息的靠椅，因坐时人休腰椎到骨盆也呈倾斜状态，所以坐深就要略加深，也可将坐面与靠背连成一个曲面。

(3)坐宽：根据人的坐姿及动作，椅子的坐面往往呈前宽后窄，前沿宽度称坐前宽，后沿宽度称坐后宽。椅坐的宽度应当能使臀部得到全部的支承，并且有适当的活动余地，便于人能随时调整其坐姿。肩并肩坐的联排椅，宽度应能保证人的自由活动，因此，应比人的肘至肘宽稍大一些。一般靠背椅坐宽不小于380mm就可以满足使用功能的需要;对扶手椅来说，以扶手内宽作为坐宽尺寸，按人体平均肩宽尺寸加上适当余量，一般不小于460mm，其上限尺寸应兼顾功能和造型需要，如就餐用的椅子，因人在就餐时，活动量较大，则可适当宽些。坐宽也不宜过宽，以自然垂臂的舒适姿态肩宽为准。

(4)坐面曲度：人坐在椅、凳上时，坐面的曲度或形状也直接影响体压的分布，从而引起坐感觉的变异，如图3—7所示。从图中可知，左力的体压分布较好，右方的欠佳，坐感不良。其原因是左边的压力集中于坐骨支承点部分，大腿只受轻微的压力;而右边的则有相当的压力要内腿部软组织来承受。尽管从坐面外观来看，似乎右边的舒适感比左边为好，但实际情况恰恰相反，所以坐椅也不宜过软，因为，坐垫愈软，则臀部肌肉受压面积愈大，而致坐感不舒服。

因此，设计时应注意尽量使腿部的受压降低到最低限度。由于腿部软组织丰富，无合适的立承位置，不具备受压条件(有股动脉通过)，故椅坐面宜多选以半软稍硬的材料，坐面前后也可略显微曲形或平坦形，这有利于肌肉的松弛和便于起坐动作。

(5)座面倾斜度：一般坐椅的坐面是采用向后倾斜的，后倾角度以3°~5°为宜。但对工作用椅来说，水平坐面要比后倾斜坐面好一些。因为当人处于工作状态时，若坐面是后倾的，人体背部也相应向后倾斜，势必产生人体重心随背部的后倾而向后移动、这样一来，就不符合人体在工作时重心应落于原点趋前的原理，这时，人在工作时为提高效率，就会竭力欲图保持重心向前的姿势，致使肌肉与韧带呈现极度紧张的状态，不多时间，人的腰、腹、腮等处就开始感到疲劳，引起酸痛。因此，一般工作用椅的坐面以水平为好，甚至也可考虑椅面向前倾斜。如通常使用的绘图凳面是前倾的;一般情况下，在一定范围内，后倾角越大，休息性越强，但不是没有限度的，尤其是对于老年使用的椅子，倾角不能太大，因为会使老年人在起坐时感到吃力。

(6)椅靠背：人若笔直地坐看，躯干得不到支撑，背部肌肉也就显得紧张，渐呈疲劳现象，因此，就需要用靠背来弥补这一缺陷。椅靠背的作用就是要使躯干得到充分的支承，通常靠背略向后倾斜，能使人体腰椎获得舒适的支承面，同时，靠背的基部最好有一段空隙，利于人坐下时，臀肌不致受到挤压。在靠背高度上有肩靠、腰靠和颈靠三个关键支撑点。肩靠应低于肩胛骨(相当于第9胸椎，高约460mm)，以肩胛的内角碰不到椅背为宜。腰靠应低于腰椎上沿，支撑点位置以位于上腰凹部(第2~4腰椎处，高为18~250mm)最为合适。颈靠应高于颈椎点，一般应不小于660mm。

3-6 坐面深度不适例(g/cm2) 3-7 坐面曲度与体压分布图

1.2 休息用坐具

休息用坐具的主要品种有躺椅、沙发、摇椅等。它的主要用途就是要充分地让人得到休息，也就是说它的使用功能是把人体疲劳状态减至最低程度，使人获得满意的舒适效果。因此，对于休息用椅的尺度、角度、靠背支撑点、材料的弹性等的设计要给予精心考虑。

(1)坐高与坐宽：通常认为椅坐前缘的高度应略小于膝窝到脚跟的垂直距离。据测量，我国人体这个距离的平均值，男性为4l0mm，女性为360~380mm。因此，休息用椅的坐高宜取330~380mm较为合适(不包括材料的弹性余量)。若采用较厚的软质材料，应以弹性下沉的极限作为尺度准则。坐面宽也以女性为主，一般在430~450mm以上。

(2)坐倾角与椅夹角：坐而的后倾角以及坐面与靠背之间的夹角(椅夹角或靠背夹角)是设计休息用椅的关键，由于坐面向后倾斜一定的角度，促使身体向后倾，有利人体重量分移至靠背的下半部与臀部坐骨结节点，从而把体重全部抵住。而且，随着人体不同休息姿势的改变，坐面后倾角及其与靠背的夹角还有一定的关联性，靠背夹角越大，坐面后倾角也就越大，如图3—8所示。一般情况下，在一定范围内，倾角越大，休息性越强，但不是没有限度的，尤其是对于老年使用的椅子，倾角不能太大，因为会使老年人在起坐时感到吃力。

通常认为沙发类坐具的坐倾角以4°~7°为宜，靠背夹角(斜度)以l06°~112°为宜;躺椅的坐倾角可在6°~15°之间，靠背夹角可达112°~120°。随着坐面与靠背夹角的增大，靠背的支撑点就必须分别增加到2~3个，即第2与第9胸椎(即肩胛骨下沿)两处，高背休息椅和躺椅还须增高至头部的颈椎。其中以腰椎的支撑最重要。(如图3—9所示)

(3)坐深：休息用椅由于多采用软垫做法，坐面和靠背均有一定程度的沉陷，故坐深可适当放大。轻便沙发的坐深可在480~500mm之间;中型沙发在500~530mm之间就比较合适;至于大型沙发可视室内环境作适当放大。如果坐面过深，人坐在上面，腰部接触不到靠背，结果支撑的部位不是腰椎，而是肩胛骨，上身被迫向前弯曲，造成腹部受挤压，使人感到不适和疲劳。

(4)椅曲线：休息用椅的椅曲线是椅坐面、靠背面与人体坐姿时相应的支撑曲面(图3—10)。它是建立在坐面体压分布合理的基础上，通过这样的整体曲面来完成支撑人体各部位的任务，并将使用功能与造型美很好地结合在一起，使人们唤起一种美与力的意象。按照人体坐姿舒适的曲线来合理确定和设计休息用椅及其椅曲线，可以使腰部得到充分的支撑，同时也减轻了肩胛骨的受压。但要注意托腰(腰靠)部的接触面宜宽不宜窄，托腰的高度以185~250mm较合适。靠背位于腰靠(及肩靠)的水平横断面宜略带微曲形以适应腰园(及肩部)，一般肩靠处曲率半径为400~500mm，腰靠处曲率半径为300mm。但过于弯曲会使人感到不舒适，易产生疲感(图3—11)。靠背宽一般为350~480mm。

3-8 椅座角度与不同的休息姿势 3-9 椅夹角与支撑点

3-10 椅曲线与人体 3-11 靠背不适例

(5)弹性：休息用椅软垫的用材及其弹性的配合也是一个不可忽视的问题。弹性是人对材料坐压的软硬程度或材料被人坐压时的反回度。休息椅用软垫材料可以增加舒适感，但软硬应有适度。一般来说，小沙发的坐面下沉以70mm左右合适，大沙发的坐面下沉应在80~120mm合适。坐面过软，下沉度太大，会使坐面与靠背之间的夹角变小，腹部受压迫，使人感到不适，起立也会感到困难。因此，休息用椅软垫的弹性要搭配好，为了获得合理的体压分布，有利于肌肉的松弛和便于起坐动作，应该是靠背比坐面软—些。

在靠背的做法上，腰部宜硬点，而背部则要软些。设计时应该以弹性体下沉后的安定姿势为尺度计核依据。通常靠背的上部弹性压缩应在30~45nm，托腰部的弹性压缩宜小于35mm。休息椅的坐面与靠背，也可采用藤皮、革带、织带等材料来编织，具有相当舒适的弹性。

(6)扶手：休息用椅常设扶手，可减轻两肩、背部和上肢肌肉的疲劳，获取舒适的休息效果。但扶手高度必须合适，扶手过高或过低，肩部都不能自然下垂，容易产生疲劳感，根据人体自然屈臂的肘高与坐面的距离，扶手的实际高度应在200~250mm(设计时应减去坐面下沉度)为宜。两臂自然屈伸的扶手间距净宽应略大于肩宽，一般应不小于460mm，以520~560mm为适宜，过宽或过窄都会增加肌肉的活动度，产生肩酸疲劳的现象(图3—12)。

扶手也可随坐面与靠背的夹角变化而略有倾斜，有助于提高舒适效果，通常可取为10°~20°的角度。扶手外展以小于10°的角度范围为宜。

扶手的弹性处理不宜过软，因它承受的臂力不大，而在人起立时，还可起到助立作用。但在设计时要注意扶手的触感效果，不宜采用导热性强的金属等材料，还要尽量避免见棱见角的细部处理。

图3-13至3-16是各种休息用椅的基本尺寸。

3-12扶手间距不适例 3-13作业用椅的基本尺度

图3-14 轻度作业用椅的基本尺度 图3-15 一般休息用椅的基本尺度

图3-16 休息用椅的基本尺度 图3-17 有靠头和足凳的休息用椅的基本尺度

2.坐具的主要尺寸

坐具的主要尺寸包括坐高、坐面宽、坐前宽、坐深、扶手高、扶手内宽、背长、坐斜度、背斜角等尺寸，以及为满足使用要求所涉及到的一些内部分隔尺寸，这些尺寸在相应的国家标淮中已有规定。本节除列有规定尺寸外，也提供了一些参考尺寸，供设计时参考。

坐高与桌面高的配型尺寸关系如图3—18和表3—1所示。

3-18 坐高与桌面高的配置关系

表3—1 坐高与桌面高的配置尺寸关系

(mm)

桌面高H坐高H1桌椅(凳)高差

H–H1尺寸缓差

680 ~ 760

780

(参考尺寸)400 ~ 440

软面最大坐高460

(含下沉量)250 ~ 32010

摘自GB/T3326—1997)

(1 ) 椅类家具主要尺寸

普通椅子：其基本尺寸如图3-19和表3-2所示。

(a)靠背椅 (b)扶手椅 (c)折椅

3-19 普通椅子基本尺寸的标注

表3-2普通椅子的基本尺寸

(mm)

椅子种类坐深

T背长

L坐前宽

B2扶手内宽

B3扶手高

H尺寸

级差背斜角

β坐斜角

α

靠背椅340 ~ 420≥275≥380——1095°~ 100°1°~ 4°

扶手椅400 ~ 440≥275—≥460200 ~ 2501095°~ 100°1°~ 4°

折椅340 ~ 400≥275340 ~ 400——10100°~110°1°~ 4°

(摘自GB/T3326—1997)

(2)凳类家具主要尺寸

普通凳类家具基本尺寸如图3-20和表3-3所示

(a)长凳 (b)长方凳 (c)正方凳 (d)圆凳

图3-20 凳类基本尺寸的标注

表3-3 凳类的基本尺寸

(mm)

凳类长L宽B深T直径D长度级差宽度级差

长凳900 ~ 1050120 ~ 150——5010

长方凳—≥320≥240—1010

正方凳—≥260≥260—10

圆凳———≥26010

(摘自GB/T3326—1997、QB/T2383—1998)

(3)沙发家具主要尺寸

沙发类家具基本尺寸如图3-21和表3-4

图3-21 沙发基本尺寸的标注

表3-4 沙发的基本尺寸

(mm)

沙发类坐前宽B坐深T坐前高H1扶手高H2背高H3背长L背斜角β坐斜角α

单人沙发≥480

480 ~ 600

360 ~ 420

≤250

≥600

≥300

106°~ 112°

5°~ 7°

双人沙发≥320

三人沙发≥320

(摘自QB/T1952.1—1999)