基于人体工程学的橱柜设计

发布时间:2020-08-27 15:24:52

人体工程学研究与测试实验室

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文章目的在于分析得出能为人类的生活带来更多便利的最舒适的橱柜尺寸。通过分析橱柜家具目前的背景和设计现状,提出了国内橱柜在结构尺寸和功能类型方面等存在的的问题。文章整理并总结出了橱柜在操作台设计、灶台设计、洗涤池设计、吊柜设计四个方面的尺寸合理性,阐释了人性化设计所展示出来的温暖与魅力。最后总结出橱柜设计要结合人体工程学研究,科学合理地去设计各项橱柜的尺寸,形成具有专业性的橱柜尺寸评价模型。

在设计橱柜时,我们首先要考虑的就是人体尺寸。从书本上学习有关人体工程学方面的知识,再结合实践从生活中去理解这些人体尺寸数据的基本意义,然后去分析这些数据在何种情境下选用,选用的原则是什么,是设计者应当具备的一项基本素质。因为家具设计的发展不能只局限于提供物理上的功能需求,更应该注重人们的精神需求,人们需要更为舒适便利的生活、工作方式。从这一意义上来说,设计家具就会设计一种生活方式。

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1 绪论

1.1 人体工程学在橱柜设计中的运用

人体工程学是一门“研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素;研究人和机器及环境的相互作用;研究人在工作和家庭生活中以及休假时怎样统一考虑工作效率,人的健康、安全和舒适等问题的科学”。

人体工程学在家具设计的应用上主要分为两点:一是有利于确定家具的最佳合理尺寸;二是为家具的整体布局提供理论依据。人体工程学强调以“人”为核心,分析人的身体结构、心理感受、肢体疲劳、力学感受等方面与家具之间的存在的相互关系,以尽可能满足使用者的舒适度和便捷度为前提,设计出达到最佳使用效果的产品。

橱柜,是指厨房中存放厨具以及做饭操作的平台,具有特殊的功能性和实用性。我们习惯将厨房中提供洗菜洗涤物品的部分称之为洗水池,提供炒菜烹饪的部分称之为灶台,提供储物功能的部分称之为储物柜,提供基本厨房操作台面的部分称之为台面。人在厨房中进行着烹饪、洗涤、配料、备餐、储藏等多种行为,若长时间使用橱柜必然会造成肢体疲劳。橱柜设计便是充分考虑“人”作为“人-机-环境”的核心,一切设计都须以人为出发点,尽可能增加人在使用时的舒适化、便捷化和省力,最终实现符合人体工程学的橱柜设计的目标。

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1.2 橱柜的平面布局

厨房的平面布局应该以操作者使用橱柜的习惯和步骤作为设计的基础,根据其使用流程可大致分为准备区、烹饪区、洗涤区和储藏区四个工作区。合理安排四个区域的操作位置,尽可能减少操作步数。

小型厨房建议用一字型橱柜和L形橱柜。一字形橱柜就是将操作台、灶台、水池等功能储物柜都排列在一条直线上,因此人在其中操作时工作轨迹也是呈一条直线。又考虑到厨房空间较小,一般使用双排壁柜,也就是二字形橱柜。L形橱柜巧妙地利用了拐角处的转折,不仅为平淡单调的厨房生活带来了乐趣,同时也实现很多新的功能。转角空间常常容易被忽略,但合理利用可以达到收纳效果最大化。

表1 中国成年人立姿肘高人体尺寸百分位数

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表2 中国成年人肩高和手功能高人体尺寸百分位数

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大型厨房建议用U形和岛型橱柜。U型橱柜在使用上最为实用,充分利用两个转角空间让人们拿取物品或者存储物品更加方便,可最大限度地利用空间进行烹饪和储物,而且即使两个人在厨房操作也不会觉得拥挤。岛型橱柜,橱柜岛台指的是独立于橱柜之外的,下有柜体的单独操作区,常常被作为厨房与其他空间的隔断。此外,岛型橱柜可以提供更多的操作台面和储物空间。

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1.3 橱柜发展的现状与存在的问题

在家具设计与人类工效学的研究中,诸多研究者都对橱柜家具进行了研究。现有研究成果大多单纯依据理论方法进行评估,缺乏实际调研和实验论证过程,相对来说在橱柜设计这个方向成果不是很多。目前国内外对柜类家具的研究主要集中在如下方面:结构尺寸设计、功能划分、造型色彩材料等。这些指标对于研究柜类的设计是否满足人类需求具有一定意义。然而,针对国内外的研究,还存在许多不足:

①现有的橱柜家具的工效学研究主要集中在结构尺寸设计和外部造型上,但是对于橱柜家具操作力、安全性、可用性、舒适度、部件位置等方面没有进行研究。调研发现,对于空间较小的厨房而言,很多橱柜还是处理不够成熟,比如为了增加橱柜面积,导致过道空间狭窄,开柜门容易撞到头等,设计橱柜时要将“物”放到“环境”中去考虑。

②目前来讲橱柜已经能够做到对于碗筷刀具这类小型厨具做出专门的储存空间。结合调研我想补充两点:一是细节。好的设计需要人性化的细节,比如柜门设计要注意不要夹到手,吊柜开门设计要尽可能省力。二是节约。好的设计不会浪费死角。针对厨具设计合理的内部结构,优化设计,实现储存空间模块化。

③“物”与“人”之间的关系不够密切。人在使用橱柜时是灵活的,但是大多数橱柜格局都是一成不变的,我的想法是,立足于国际人体标准尺寸,增加橱柜与人之间的“互动”,利用32mm系统实现可调节隔板和存储空间模块化发展。

④现有的研究较少立足于用户体验,对于智能橱柜的交互设计研究较少。

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2 橱柜的人体工程学设计

2.1 橱柜人体工程学设计的原则

①以物为中心的原则。在处理橱柜设计的问题时,以人为主来处理,而在效率上又要遵从物理原则,从橱柜本身的物理功能出发。设计时要先确保橱柜具备储存空间合理,可操作性强,格局明确等基本功能,然后再基于此展开更多的人性化设计。

②以人为中心的原则。在人体工程学中,人是最根本的因素,人的生理、心理、能力特征是整个研究的基础。优先尊重人在橱柜中的操作活动[7],考虑到人在使用橱柜时的舒适和方便最大化。了解人在从事烹饪,洗涤等操作活动的时候,身体的受力部位,并分析其易疲劳程度,设计时通过选择合适的橱柜尺寸来尽可能达到人在使用橱柜时的疲劳度。

③以环境为中心的原则。人-机-环境的系统研究绝对不能离开环境。

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2.2 操作台设计

首先我们要知道人在这个环境中处理什么工作,对应地去调整“机器”到最舒适的范围。强调是由“机”适应“人”。通过分析,在操作台区域,人主要是进行配料备餐的工作,而在这一操作活动中,人需要通过借助手臂力量来实现切菜,给蔬菜削皮,装盘等,因此容易造成手臂关节处疲劳,与此同时,俯身切菜的时候又会带来腰部疲劳。

抓住这两个“疲劳点”,操作台的高度在设计时就需要考虑人在站立时手肘高度在哪个位置是最为省力和舒适的,要注意高度适中,因为过高人就需要架着胳膊去操作,过低就需要弯下腰,并不舒服。

经实际测量结果,以身高1.65m的人为例,当操作台高度为750mm时,人在伸直胳膊后,手可以自然垂落在菜案上,但是750mm却并不是合适的操作台高度,因为它没有考虑到人的使用习惯。人在切菜时一般习惯手臂呈略微弯曲状态,即小臂与上臂呈一定夹角,这样可以最大限度发挥身体力量,双手操作起来也可以更协调,因此对于身高1.65m的人,操作台高度在860mm最为合适。而根据《中国各省男女平均身高表》显示,我国18岁及以上成年女性平均身高为155.8cm,所以操作台高度在800mm能适合大部分的中国女性。

操作台深度在设计时要考虑到人在身体可弯曲范围内尽可能最省力。如果过深,那么人要够到最里面摆放的物品就会很难;如果过浅,又没有足够空间去存放厨房用具。经我们实测得出,人手伸直后肩到手指尖的距离,女为650mm,男为740mm,这就决定了操作台的深度不宜超过650mm。而为了使抽油烟机利用率最大化,操作台面的深度要大于抽油烟机的纵深,调查显示市面上的抽油烟机纵深规格在530mm左右,因此操作台宽度在530mm-650mm是比较合适的。

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2.3 灶台设计

通过分析,我们知道在灶台区域,人从事的主要活动的就是烹饪。人在烹饪时身体处于站立状态,炒菜时主要借助手臂力量来拿锅和铲,所以在这个活动中,主要疲劳点是人的手臂。如果灶台高度过高,人就不得不需要抬高手臂,也就等于要消耗更多的力来炒菜,时间一久必然会造成手臂肌肉疲劳。但如果灶台高度过低,那么人就需要弯下腰去凑锅的高度,这个时候就会造成腰部额外受力,激发疲劳点,炒菜时间一长,腰部也容易受累。

一般情况下,灶台高度在偏高或者偏低的设计上会选择偏低,因为考虑到炉灶本身存在一定高度,所以灶台还是低一点更合适,通常比操作台的高度要低于10cm,这样人的视线可以轻松俯视煮的食物,手臂在炒菜时也可以轻松悬放,避免一直处于紧绷状态。当然台式炉柜要在这个基础上扣除锅和灶具的高度,约200mm左右,结合上面分析的最适合中国女性的操作台高度在800mm左右,因此灶台的高度在600mm左右是比较合适的。关于灶台深度,大于普通炉灶的纵深规格即可,为了美观可与操作台面等深。

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2.4 洗涤池设计

我们知道家具设计根本目的就在于使各种涉及到人体尺寸的家具都能更好地符合目标人群,受益于受众对象,让使用者获得舒适的使用体验,让人处于适宜的环境之中,为了达到“人-机-环境”三者统一就必须充分考虑人体尺寸因素。

首先我们要知道洗涤池这个工作区域,人从事的活动主要分为是清洗蔬菜水果等食物和一些烹饪用具。通过分析,洗涤池具有一定深度,底部要低于操作台面,因此人会不自觉地弯下腰去清洗物品,身体会习惯性地呈现弯曲的状态,主要疲劳点是在人体的腰部和颈部。所以洗涤池高度过低是不科学的,那样会增大人在工作时的弯腰幅度。我们都知道弯腰这个动作是所有肢体活动中相对耗力也最易疲劳的,长时间弯腰会造成身体损伤,所以最舒适的状态应该是人能够在正常直立状态下轻松实现洗涤工作。但是过高也是不合适的,考虑到水池具有一定地深度,过高的话人需要踮起脚去够水池底部的物品,清理水槽底部污垢也不方便。

和灶台设计不同,一般情况下,在设计洗涤池高度是偏高还是偏低时,考虑到要保证水池具有深度,我们会选择在操作台高度的基础上偏高一些。但这只是大概的方向,要得出洗涤池最舒适的高度还必须参考人体的功能尺寸。根据《GB10000-88 中国成年人人体尺寸》数据可知,女子50百分位数的“立姿肘高”为960mm,而通过分析人的使用习惯,手在略低于肘高的位置操作时是最为协调和舒适的,所以洗涤池高度的取值范围需要在“立姿肘高”的基础上减去130mm-180mm,即洗涤池中心的高度在780mm-830mm之间。然后加上市场上洗涤池常用规格深度180mm的一半,洗涤池的平面应为850mm-900mm,略高于操作台的高度(表1)。

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2.5 吊柜设计

我们都知道橱柜是由吊柜和地柜两大部分组成的,吊柜的出现是为了更好地利用垂直空间,增加厨房的储物面积。通过分析,我们发现人在使用吊柜的过程中主要是以拿取物品和存入物品为主,并且根据隔板高度,越往高处放的是越不常用的东西,一般在视平线附近放的是常用的厨房日用品。而在取物这个动作里,需要考虑到人在向上伸直手臂的过程中能够达到的最高距离,这样吊柜的顶面高度就不能超过这个高度。而吊柜的底面高度应在视平线高度附近最为合适。

根据《GB10000-88 中国成年人人体尺寸》数据可知,女子50百分位数的“肩高”为1271mm,这就决定了在距地面1200mm-1400mm的存储空间内,手平举或稍高于肩可以方便轻松取物。也就是吊柜的底板高度在1300mm是相对舒适便捷的。再加上处于50百分位数的“手功能高”为704mm,两个要素决定了吊柜的顶面高度不能超过1975mm,否则无法正常站在地面上取物。但是也正因为吊柜具有了垂直高度,还必须考虑安全因素。吊柜柜门处于打开状态时,柜门加上吊柜深度不能超过操作台面的深度,不然柜门突出去不仅影响美观,而且还容易造成人在工作时撞到头的安全隐患(表2)。

橱柜作为一种功能性的家具,我们在设计时需要先了解人在厨房中的操作习惯。在厨房设计中,我们要考虑操作者身高,眼高,肘关节高,肩高,手功能高等因素,同时也要学会通过查询《GB10000-88 中国成年人人体尺寸》标准来获得我们想要的数据。

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3 结语

人体工程学是二战以后发展以来的一门新兴学科,因为人们从那时起开始意识到设计和生活中不考虑人的因素会带来严重后果。也正是这点我们开始注重人性化设计,我们在橱柜的尺寸设计时考虑人的行为习惯,尝试去了解人的心理感受,视觉感觉等,每一次改良设计都是为了让人们在使用时能感受到舒适和温暖。在这个高科技迅猛发展的社会,我们从不缺自动化的技术,我们缺的是情感,缺的是能让人感受到温暖的设计,我们期望达到一种高科技与高情感的平衡,一种高理性与高人性的平衡,实现“从强迫性技术向高科技和高情感相平衡的转变”。因为这种情感与人性平衡的实现,作为与人类息息相关的人体工程学设计是责无旁贷的。也正是因为这种情感化设计,橱柜设计才迫切需要结合人体工程学研究,科学合理地去设计各项橱柜的尺寸,形成具有专业性的橱柜尺寸评价模型。

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