淺談坐具材料革新對(duì)其人機(jī)工程學(xué)的推進(jìn)

■何大倫劉雅麗

(1.中國(guó)美術(shù)學(xué)院風(fēng)景研究設(shè)計(jì)院，浙江杭州 310006；2.良渚博物院，浙江杭州 311113)

淺談坐具材料革新對(duì)其人機(jī)工程學(xué)的推進(jìn)

■何大倫1劉雅麗2

(1.中國(guó)美術(shù)學(xué)院風(fēng)景研究設(shè)計(jì)院，浙江杭州 310006；2.良渚博物院，浙江杭州 311113)

1 人機(jī)工學(xué)對(duì)坐具設(shè)計(jì)的意義

在工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家中，有將近四分之三的人使用坐姿從事工作。坐具是坐姿工作時(shí)與人體接觸最密切的家具,座椅的尺度變化和就坐者的姿勢(shì)變化會(huì)對(duì)舒適度產(chǎn)生一定影響,座面高度和椅背高度是影響舒適的最重要因素[1]。近年來(lái)，人們對(duì)坐具的關(guān)注程度日益高漲。隨著人們生活方式自改革開(kāi)放之后就向著現(xiàn)代化和多樣化轉(zhuǎn)變，人機(jī)工程學(xué)的重要性一再被設(shè)計(jì)領(lǐng)域反復(fù)強(qiáng)調(diào)。人機(jī)工學(xué)作為衡量坐具功能的標(biāo)尺，分析了人在站立姿勢(shì)的時(shí)候是自然的，而在坐臥姿勢(shì)的時(shí)候是不合理的。因?yàn)樽聲r(shí)骨盆需向后方回轉(zhuǎn)，骨盆回轉(zhuǎn)時(shí)脊椎骨下端也回轉(zhuǎn)，脊椎骨不能保持S型，即成為拱形。為了免除內(nèi)臟被壓迫的痛苦，就需要脊椎骨承受由坐具帶來(lái)的不合理的壓力。

因而，人在使用坐具時(shí)，要讓坐姿回歸到人體自然的狀態(tài)就需要借助坐具中的某種輔助方式。這種方式的實(shí)現(xiàn)包括兩種方法，一是通過(guò)人機(jī)工程學(xué)改變坐具與人接觸面的形狀，二是通過(guò)某種坐具材料的改變達(dá)到調(diào)節(jié)人體坐姿，讓骨骼達(dá)到合理狀態(tài)的目的[2]。擁有較好人機(jī)因素的坐具設(shè)計(jì)是這個(gè)時(shí)代對(duì)強(qiáng)調(diào)以人為本的設(shè)計(jì)理念的最佳體現(xiàn)，是人與坐具的和諧結(jié)合。坐具的發(fā)展一直和社會(huì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步、材料的更新等等有著密切的聯(lián)系。要實(shí)現(xiàn)“以人為本”人性化設(shè)計(jì)思想，首當(dāng)其沖的就是以人機(jī)工程學(xué)為參照標(biāo)準(zhǔn)[3]。

2 簡(jiǎn)述坐具用材與人機(jī)工學(xué)的關(guān)系

2.1 中國(guó)傳統(tǒng)坐具用材對(duì)傳統(tǒng)人機(jī)的影響

中國(guó)坐具發(fā)展的歷史如果是從坐具的主體選材而言，無(wú)論是竹木柳藤還是陶土石材，其最主要的明顯特點(diǎn)就是坐具選材的自然性與地域性特征。

從材料的固有特征來(lái)看，坐具選材的自然性特點(diǎn)首先與其造型的關(guān)聯(lián)尤為密切。柳宗悅曾在其著作《工藝文化》中提到“什么樣的材料產(chǎn)生了什么樣的器物”。由此可知，器物的造型與材料的選擇有著一脈相承的關(guān)系?；仡欀袊?guó)傳統(tǒng)坐具的發(fā)展歷史，坐具用材曾發(fā)生了兩次較為顯著的變革，第一次是是坐姿由矮向高、由跪坐向垂足坐的變化，第二次則是由漆木坐具向硬木為主的明式坐具的轉(zhuǎn)變。隨著坐具用材的轉(zhuǎn)變，其造型亦緊接著發(fā)生了顯著的變化。

以上足以充分體現(xiàn)出坐具用材與其造型之間是互相影響、相互制約的，在第一次變革中，坐具造型的改變使得坐具所用材料不得不重新進(jìn)行選擇，而在第二次變革中，正是坐具所用材料的變化，引起了由漆木坐具轉(zhuǎn)向硬木為主的明式坐具的變革，坐具的用材在其中起到了不可小覷的重要作用。

中國(guó)在世界上最早并真正在設(shè)計(jì)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化?！犊脊び洝分械囊欢卧捠侵袊?guó)古代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思想中十分重要的美學(xué)觀和價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)之一：“天有時(shí)，地有氣，材有美、工有巧，合此四者然后可以為良”，它所強(qiáng)調(diào)的是人與人、人與社會(huì)、人與自然的相輔相成，和諧共生。

中國(guó)傳統(tǒng)坐具發(fā)展到明清時(shí)期，通過(guò)最早的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化呈現(xiàn)，形成了人們對(duì)中國(guó)傳統(tǒng)坐具普遍的印象。以中國(guó)傳統(tǒng)坐具蓬勃發(fā)展開(kāi)始的明代為例，明代坐具制作主要集中在蘇州，揚(yáng)州和松江一代，選用黃花梨，紫檀木，影木，鐵力木等優(yōu)質(zhì)硬木為主，木材大多需要從南洋的外國(guó)進(jìn)口，因此工匠在坐具人機(jī)制式上采用了上下連貫，造型多以直線條為主，尺度比例適中。在傳統(tǒng)坐具的制造過(guò)程中，很多方面都能體現(xiàn)出人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和人體力學(xué)，力求人們能夠減少疲勞，得到充分的休息與放松。盡管并不是自覺(jué)系統(tǒng)的形成一套體系，但不少坐具已出現(xiàn)了此方面的端倪。

明代的工匠根據(jù)人體自身特點(diǎn)設(shè)計(jì)出明式椅的背傾角與其曲線線條。人體脊柱的側(cè)面在自然狀態(tài)時(shí)略呈S形的生理弧度——腰椎彎向前，胸椎彎向后。舒適的坐姿應(yīng)該與這個(gè)自然弧度相吻合，使身體處于放松不緊繃的狀態(tài)。明代工匠們正是根據(jù)這一特點(diǎn)，將靠背的造型設(shè)計(jì)成與人體脊柱相吻合的“S”形曲線，并根據(jù)人體休息時(shí)的必要后傾度，使靠背傾斜了近100度的背傾角，使人體后背與椅子靠背有較大的接觸面，坐在上面就可以得到充分的放松。同時(shí)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的要求，舒適的扶手高度一般為手臂自然下垂，手肘呈90度，扶手最高面超過(guò)手肘約2.5cm為最佳。從圖中可以看出，明代坐椅在扶手高度的設(shè)計(jì)上與人機(jī)工程學(xué)要求的尺寸是非常契合的（圖1）[4]。

2.2 西方近代坐具用材的革新對(duì)人機(jī)的推進(jìn)

西方的坐具材料的進(jìn)化史同樣漫長(zhǎng)，但真正在坐具設(shè)計(jì)中考慮到人機(jī)工學(xué)的起源，應(yīng)該是從17世紀(jì)末期開(kāi)始的，卡羅 洛都利（Carlo Lodoli）認(rèn)為坐具的靠背應(yīng)該是要符合人的背部，坐面則需要適合人的臀部，并進(jìn)行了功能設(shè)計(jì)的實(shí)踐。而西方坐具在近代材料方面最為重要的兩項(xiàng)技術(shù)就是曲木技術(shù)和鋼管技術(shù)。

■圖1 明代坐椅在扶手高度與人機(jī)工程學(xué)要求尺寸對(duì)比■圖2 布勞耶設(shè)計(jì)的懸臂椅■圖3 層壓板椅■圖4 庫(kù)卡波羅的普拉諾椅

當(dāng)時(shí)由米歇爾?索耐特領(lǐng)導(dǎo)的維也納家具制造公司是曲木技術(shù)的創(chuàng)新者，發(fā)明了熱壓法，即在加熱條件下，將膠合在一起的幾層薄木進(jìn)行彎曲。這樣的革新，使得家具的零部件盡可能的減少，在視覺(jué)上獲得了一種新的統(tǒng)一性。在人機(jī)上，木條和板材的彎曲提供了最起碼的舒適度，并第一次讓硬邦邦的木質(zhì)材料充滿(mǎn)了彈性。它為當(dāng)時(shí)的設(shè)計(jì)師打開(kāi)了創(chuàng)造現(xiàn)代坐具強(qiáng)烈的視覺(jué)思維。

索耐特公司同樣也在19世紀(jì)中期，開(kāi)始使用鋼管技術(shù)，并將其運(yùn)用到床架樣式和配合其曲木當(dāng)中。鋼管對(duì)于坐具來(lái)說(shuō)，可以說(shuō)是一種全新的材料，這種材料堅(jiān)硬，有金屬的光澤，能夠取代傳統(tǒng)材料中笨重的支撐部件。20世紀(jì)初，彎管技術(shù)也開(kāi)始出現(xiàn)了，這使得鋼管被賦予了和曲木一樣的特質(zhì)—彈性，這種新的特質(zhì)很快的被設(shè)計(jì)師們應(yīng)用到了坐具中用以改善其人機(jī)工學(xué)。

最初奠基以重視功能而生產(chǎn)家具的基礎(chǔ)是包豪斯學(xué)派。其中設(shè)計(jì)大師馬歇爾 拉尤斯 布勞耶在對(duì)坐具材料和人機(jī)的設(shè)計(jì)方面表現(xiàn)出了很高的設(shè)計(jì)理念。1929年，他設(shè)計(jì)出通過(guò)懸臂彈性原理的休閑椅—懸臂椅，材料就是我們熟悉的鋼管。（圖2）在人機(jī)上，這張椅子無(wú)論是坐面還是扶手都有完全的彈性，是對(duì)坐具人機(jī)舒適度方面的一大進(jìn)步。雖然鋼管擁有彈性，但仍給人以冰冷的感覺(jué)。因此布勞耶采用了手感較好的其他材料來(lái)與其搭配。懸臂椅的輔助材料為編藤和軟木。這樣人體就不會(huì)與冷漠的鋼管直接接觸，卻可以享受鋼管帶來(lái)的更佳的人機(jī)體驗(yàn)。在他的設(shè)計(jì)中，人在使用坐具時(shí)不再以脊椎作為主要承受壓力的地方，壓力被分解到了更適合受力的臀部和大腿上。布勞耶的設(shè)計(jì)為現(xiàn)代坐具的人機(jī)制式打開(kāi)了更廣闊的思維方式，而后各種材料不斷的結(jié)合和新材料的出現(xiàn)，更是讓坐具的人機(jī)效能不斷得到提升。

2.3 現(xiàn)代坐具多元化的材料對(duì)人機(jī)的貢獻(xiàn)

回顧現(xiàn)代坐具材料的歷史，采用的材料大致沿著木頭這樣的自然材料發(fā)展到鋼質(zhì)板材的等金屬再到人工合成材料的軌跡發(fā)展。材料除了影響現(xiàn)代坐具的外觀美學(xué)，坐具材料的成型技術(shù)也影響到了人們對(duì)坐具舒適度的革新。在二戰(zhàn)末期至今的現(xiàn)代迎來(lái)了多元化的時(shí)代，鋼材、塑料、人造皮革，海綿和復(fù)合板材等人工合成材料的應(yīng)用,讓人機(jī)工學(xué)在坐具設(shè)計(jì)上的表現(xiàn)亦變得日益豐富多彩[5]。

模壓膠合板技術(shù)源自曲木成型，但模具上的技術(shù)突破卻來(lái)自于二戰(zhàn)時(shí)期的航空工業(yè)。它的應(yīng)用在二戰(zhàn)及二戰(zhàn)結(jié)束之后的幾年里達(dá)到了一個(gè)從未有過(guò)的高度。美國(guó)的伊姆斯夫婦在坐具的探索中使用不同的材料制作，如塑料，膠合板，金屬等，開(kāi)創(chuàng)了全新的現(xiàn)代坐具設(shè)計(jì)。他們?cè)?0世紀(jì)中期展出的層壓板椅（圖3），由于對(duì)膠合板熱彎采用了符合人機(jī)背部和臀部曲線的模具，這樣的坐具完全是為得到舒適的人機(jī)工學(xué)而設(shè)計(jì)的。

而后大量的擁有形體感的塑料家具也快速的進(jìn)入人們的視線。在塑料材質(zhì)以其質(zhì)輕價(jià)廉的優(yōu)勢(shì)迅速得到社會(huì)肯定的情勢(shì)下，潘東椅，庫(kù)卡波羅的卡魯塞利椅紛紛使用塑料作為其坐具人機(jī)表現(xiàn)的主要手段。

而20世紀(jì)70年代,全球石油危機(jī)中止了人們對(duì)合成塑料等材料的對(duì)分鐘愛(ài)。而20世紀(jì)70年代,全球石油危機(jī)中止了人們對(duì)合成塑料等材料的對(duì)分鐘愛(ài)。庫(kù)卡波羅作為當(dāng)時(shí)也是現(xiàn)今最重要的人機(jī)工學(xué)研究專(zhuān)家之一，開(kāi)始注重發(fā)展以鋼材和膠合板為主要材料的家具。他在辦公家具領(lǐng)域完全以人體工程學(xué)為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)出了普拉諾椅（圖4），它通過(guò)鋼架彈性結(jié)構(gòu)得到斜靠的椅背，并在人體釋脊椎骨最重要的3個(gè)位置設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的包裹皮革的海綿套來(lái)釋放壓力，使人體獲得極大的放松。這種靠坐具彈性材料或軟材質(zhì)來(lái)釋放背部壓力的人機(jī)形式在辦公坐具領(lǐng)域一直沿用至今。

坐具材料和人機(jī)工學(xué)結(jié)合在現(xiàn)代坐具中最極端的體現(xiàn)是沙發(fā)。沙發(fā)（Sofa，又譯梳化；北美稱(chēng)作Couch）為功能性的軟體坐具之一，是裝有軟墊的多座位坐具。它源于西方，而后盛行于全球。稱(chēng)它為極端，是因?yàn)樯嘲l(fā)可以通過(guò)自身的軟性材料迅速緩解人的疲勞感，但是沙發(fā)座面進(jìn)深大,無(wú)論怎么后靠,腰椎后面總是空著,使脊柱腰椎段向后的彎曲度加大，形成了不正常的腰椎形態(tài),現(xiàn)代的設(shè)計(jì)師不得不在腰后面墊上一個(gè)“腰靠”來(lái)緩解這種由于久坐沙發(fā)而產(chǎn)生的酸痛感，但是這種過(guò)分使用軟性材料而得到的坐具并不十分符合符合人機(jī)工程學(xué)對(duì)坐姿的要求。如今的沙發(fā)設(shè)計(jì)師依然想通過(guò)設(shè)計(jì)出一種軟硬適中的材料來(lái)改變這一情況。

3 結(jié)論

坐具設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)的交集是以人為核心，以人類(lèi)的需求發(fā)展為目的。人機(jī)工學(xué)雖然更著重研究人自身與外部環(huán)境的生理和心理特征，而坐具設(shè)計(jì)則是一直在演化設(shè)計(jì)出綜合考慮人、坐具、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境之間的產(chǎn)品。坐姿在坐具中的變化，最近的一次重大革新是從人體工程學(xué)的手段重新設(shè)計(jì)椅子，將使用者的支撐和受重點(diǎn)從脊背轉(zhuǎn)移到大腿和膝蓋，從而使人體能獲得較長(zhǎng)時(shí)間的放松。而坐具材料則是這兩者之間相交并互相影響互相促進(jìn)的重要環(huán)節(jié)，尤其是在近代之后，人機(jī)工學(xué)在坐具上的發(fā)展和創(chuàng)新可以說(shuō)很大程度上是由于新材料的不斷出現(xiàn)而發(fā)展的。從20世紀(jì)中后期至今，人們對(duì)可再生資源的利用率日益增高，家具中出現(xiàn)了大量的諸如人工合成材料，如玻璃纖維等，受其影響坐具的材料也走上了可再生的道路。

材料是構(gòu)成坐具的物質(zhì)基礎(chǔ),我們生活的物質(zhì)環(huán)境中有成千上萬(wàn)種材料,雖然材料的種類(lèi)眾多,但各種材料都有著自身的紋理、質(zhì)感和觸感特征,從而使得材制造的家具表現(xiàn)不同的性格[6]。材料和人機(jī)工學(xué)是坐具設(shè)計(jì)中兩大密不可分的環(huán)節(jié)，隨著新材料的不斷出現(xiàn)，坐具的設(shè)計(jì)視角必將突破當(dāng)前的思維，促進(jìn)坐具的人機(jī)工學(xué)尋找到新的表現(xiàn)方式。

（責(zé)任編輯：賀 輝）

[1]王麗君,張帆,李黎.座椅尺度與坐姿對(duì)座面壓力和身體不適的影響[J].家具與室內(nèi)裝飾,2013,(10).

[2]小圓二郎,加藤力,安藤正雄,室內(nèi)空間設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑出版社,2000,3.

[3]李梁軍,黃朝暉,人性化設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)[M].北京:中國(guó)百科網(wǎng)技術(shù)文庫(kù),2011,(02).

[4]鄧伊均.淺談明式家具造型設(shè)計(jì)中的人機(jī)工程學(xué)應(yīng)用[M].http://www.studa.net/ cailiao/110110/10281195.html,2011(01).

[5]胡景初.世界現(xiàn)代家居發(fā)展史[M].北京:中央編譯出版社,2005,(6).

[6]曾雯君.家具設(shè)計(jì)的材質(zhì)美[M].家具與室內(nèi)裝飾,2013,(11).

Talk About Desks Materials Innovation to Promote Its Ergonomics

He Dalun1& Liu Yali2

在各類(lèi)家具中，以座椅為主的坐具是最富于設(shè)計(jì)表現(xiàn)內(nèi)涵的，它作為一種物質(zhì)文化，是不同民族、不同時(shí)代以及不同生活方式的反映，綜合了美學(xué)、人體工學(xué)、材料學(xué)和技術(shù)性等多種因素，是家具作品中最難設(shè)計(jì)制作，同時(shí)也是最能體現(xiàn)設(shè)計(jì)師水平的典型代表。本文簡(jiǎn)要回顧了中外坐具的發(fā)展演變過(guò)程，提出材料是促進(jìn)坐具人機(jī)工程學(xué)向前推進(jìn)的決定因素之一。并通過(guò)中國(guó)傳統(tǒng)坐具用材的兩次變革，以及西方國(guó)家使用現(xiàn)代材料促進(jìn)坐具人機(jī)工程學(xué)飛躍發(fā)展的實(shí)例，證實(shí)了坐具用材對(duì)其人機(jī)工程學(xué)產(chǎn)生的深刻影響。

坐具；材料；人機(jī)工程學(xué)

Chair, as a seating tool, is the most representative and highest potential category among furnishes. It is a material culture which refects difference of nations, ages and life styles. In this paper, the domestic and foreign development of chairs are reviewed. We proposed that the materials are the determining factors of ergonomic development of seating furnishes.Though two revolutions of China traditional chair materials and examples of modem material promotion from Western countries, the profound infuence of material on ergonomic science is proved.

Chair; Material; Ergonomics

TS664.02

A

1006-8260(2014)04-0062-02