交杌人體工學(xué)意涵研究

賀美艷

[摘 要]以明黃花梨圓后背交椅為例，從設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)的角度著手，綜合藝術(shù)學(xué)和人體工學(xué)的相關(guān)理論與方法，對(duì)交杌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和尺度設(shè)計(jì)進(jìn)行分析與探討，從座高、座深、座寬和靠背四個(gè)方面對(duì)案例進(jìn)行人體工學(xué)數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出交杌符合人體尺度的合理結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和適度尺度設(shè)計(jì)。

[關(guān)鍵詞]交杌 人體工學(xué) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 尺度設(shè)計(jì)

交杌傳入中原后，隨著歷史的發(fā)展，名稱先后有“馬扎”、“胡床”、“交床”、“逍遙座”、“繩床”、“交椅”等。交杌名稱的演變?cè)诠盼墨I(xiàn)資料中都有記載，與其形制、功能和文化傳統(tǒng)有著密切的聯(lián)系。研究交杌的人體工學(xué)意涵即研究人與交杌之間的關(guān)系。人體工學(xué)的目的是設(shè)計(jì)依據(jù)人的生理——心理適應(yīng)性，使產(chǎn)品符合人的尺度。①運(yùn)用人體工學(xué)研究人與交杌之間的關(guān)系主要從兩個(gè)方面入手：一是分析其合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二是分析其適度的尺度設(shè)計(jì)。合理的結(jié)構(gòu)功能是交杌符合人體工學(xué)的重要前提，適度的尺度設(shè)計(jì)是交杌體現(xiàn)人體工學(xué)意涵的重要部分和主要研究內(nèi)容。

交杌發(fā)展的成熟形制是交椅，在交椅中，圓后背交椅以其科學(xué)的結(jié)構(gòu)和高度的審美享有崇高的地位。因此，以圓后背交椅為案例進(jìn)行人體工學(xué)研究更具有說服力。本案例明黃花梨圓后背交椅（圖1），明中期或晚期制作，由王世襄先生所收藏。經(jīng)測(cè)量，此交椅通高112厘米，座面的高度58厘米、寬70厘米、深46.5厘米，腳踏高13厘米，靠背高64厘米，靠背傾角為110°。

一、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

交杌的折疊功能決定了它的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其基本形制由八根直材構(gòu)成，上有兩根橫撐作為撐梁；在兩根撐梁上穿繩索或皮革條帶作為杌面；中有兩對(duì)相交直材作為支撐，為撐腿；交接處用鉚釘固定作為折動(dòng)點(diǎn)，呈“X”形；下有兩根橫材下?lián)螢樽?，為撐底。交杌是通過控制折動(dòng)軸的展開閉合來達(dá)到折疊功能。

交椅在基本形制的基礎(chǔ)上，添加了靠背、搭腦、椅圈、扶手、角牙等部件。圓后背交椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于椅圈與撐腿的連接既能滿足折疊的功能，又能更好地起到支撐的作用。為了滿足折疊功能，圓后背交椅的后撐腿與彎轉(zhuǎn)而向前探伸的部分往往是一木連作。但后撐腿與椅圈連接后，椅圈所承受部分力量會(huì)轉(zhuǎn)移到后撐腿上，這樣后撐腿的承受力會(huì)增大。因此，后腿和彎轉(zhuǎn)的部分就成了受力的薄弱環(huán)節(jié)。雖然硬木料的韌性很大，榫卯結(jié)構(gòu)又很緊密，但仍不可能承受長時(shí)間的重量。李漁在《閑情偶記·居室部》中強(qiáng)調(diào)造櫥、柜、窗欞、欄桿等首先要“堅(jiān)”，即結(jié)實(shí)、耐用、使用。“居首重者在一字之堅(jiān)，堅(jiān)而后論工拙?！?②同樣，交椅的制作也要“堅(jiān)”。為了使交椅更加牢固耐用，一般不會(huì)在結(jié)構(gòu)框架上進(jìn)行雕鏤加工。為了增加后腿和彎轉(zhuǎn)部分的牢固性，通常會(huì)在轉(zhuǎn)角的內(nèi)彎處安置角牙，將空間墊塞成三角形，增加其穩(wěn)固性；在轉(zhuǎn)角的外彎處安金屬或木旋的棍柱與椅圈連接，使它起到支撐與分散重力的作用，如此椅圈就可以形成五個(gè)支撐點(diǎn)；在轉(zhuǎn)角和接榫處用金屬葉片包裹，起到加固作用。如此，靠背、椅圈、扶手、角牙都起到了重心分散的作用，一把交椅是多個(gè)受力點(diǎn)的整體。

圓后背交椅的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅滿足了實(shí)用功能，同時(shí)還滿足了人的審美需求。圓后背交椅的視覺美體現(xiàn)在樸素的幾何形式及與之圍合而成的空間的相互穿插，充分考慮線和面圍合的空間，形成一個(gè)形體勁健的整體。從頂視圖來看，交椅是一個(gè)半圍合的圓內(nèi)圍著一長方形，象征著“天圓地方”，簡潔而樸素。從側(cè)視圖來看，在交椅的上部分，靠背板的曲線造型成“S”形，不僅優(yōu)美動(dòng)人，而且符合人體脊柱的彎曲特點(diǎn)；在交椅的下部分，由于撐腿的交叉，出現(xiàn)了多個(gè)三角形，結(jié)構(gòu)簡潔而穩(wěn)固。從正視圖來看，搭腦與扶手連為一體，順勢(shì)而下，弧形的椅圈如同張開的懷抱，線條流暢而舒展?！兜赖陆?jīng)》記載：“三十輻共一轂，當(dāng)其無，有車之用。埏埴以為器，當(dāng)其無，有器之用。鑿戶牖以為室，當(dāng)其無，有室之用。故，有之以為利，無之以為用?！雹劾献油ㄟ^車輪中間空無、瓷器中間空無和房子中間空無三個(gè)例子來說明“無”和“有”的辯證關(guān)系問題，充分強(qiáng)調(diào)空間的作用。在圓后背交椅中，椅圈與座面的組合形成了一個(gè)線與面圍合的空間，這個(gè)空間為“無”，而它又為人提供了“坐”的功能，從而又為“有”，這與老子的“無”和“有”辯證思想是相吻合的。

二、尺度設(shè)計(jì)分析

交杌作為坐具是和人體直接接觸的，因此必須適合人的生理構(gòu)造，與人體各部位的結(jié)構(gòu)特征相適應(yīng)。經(jīng)研究表明，當(dāng)人處于坐姿時(shí)，由于體內(nèi)盆骨與脊椎失去了直立狀態(tài)下的自然平衡，腰椎不能保持自然狀態(tài)，脊柱由S形變成拱形，肌肉與韌帶處于緊張的收縮狀態(tài)，易產(chǎn)生靜疲勞。生理解剖學(xué)已經(jīng)揭示，在人體的脊椎中第三和第四腰椎間所承受的壓力最大，在脊柱活動(dòng)時(shí)，兩個(gè)椎骨加給椎間盤的壓力發(fā)生變化，椎間盤長時(shí)間受壓時(shí)會(huì)導(dǎo)致腰痛。因此，交椅的設(shè)計(jì)要保證椎間盤壓力最小，這就要根據(jù)體壓分布狀況，設(shè)計(jì)好座面的高度、深度和寬度，靠背的形態(tài)、高度和傾角等尺度。

座高是指從座面與地面之間的垂直距離，是影響交杌舒適度的重要因素之一。由座面體壓分布與坐板高度的關(guān)系圖（圖2）中可以看出，當(dāng)座高低于膝蓋高度時(shí)，人體上部前傾，背部肌肉處于緊張狀態(tài)，體壓集中在坐骨骨節(jié)上。此時(shí)，由于人體重心低，起身困難。當(dāng)座高等于膝蓋高度時(shí)，體壓主要集中分布在坐骨骨節(jié)周圍，體壓部分向臀部分散。當(dāng)座高高于膝蓋高度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致雙腳不能著地，體壓分布于坐骨骨節(jié)周圍和大腿底部，大腿底部受到重力壓迫，阻礙血液循環(huán)，致使下肢麻木。因此，座高的設(shè)計(jì)應(yīng)使大腿輕微受壓，小腿有一定的活動(dòng)余地。根據(jù)國標(biāo)GB/T 3336規(guī)定，最舒適的坐高應(yīng)在33～46厘米之間。交椅的座高往往會(huì)比較高，但交椅的撐腿上安有腳踏，這樣人坐上交椅后，從腳面到座面的高度就會(huì)比較適中。經(jīng)測(cè)量，此案例交椅的座高為58厘米，腳踏的高度為13厘米，那么從腳踏到座面的高度為45厘米，這是符合人體工學(xué)要求的。

座深是指座面前緣到后緣的距離。合理的座深設(shè)計(jì)使臀部、腰部得到充分支撐，并使座面前緣與小腿之間留有空隙，確保大腿前部不受壓迫。若座面過深（圖3中b），則會(huì)使腰部的支撐點(diǎn)懸空，同時(shí)膝窩處或是大腿前部受到壓迫。若座深過淺，則會(huì)使大腿懸空，小腿承重加大，易使小腿疲勞。根據(jù)國標(biāo)GB/T 3336規(guī)定，一般情況下，扶手椅座深應(yīng)在40～44厘米之間，靠背傾斜較大的休閑用椅的座深可以適當(dāng)加大，但不超過60厘米。圓后背交椅是可供人放松休息的坐椅，其靠背傾角為110°，座深為46.5厘米。由此看來，這也符合國家標(biāo)準(zhǔn)的要求。endprint

座寬是指座面的橫向?qū)挾?，座面的寬度?yīng)當(dāng)能容納人體臀部的全部，并且留有一定的寬裕，以便隨時(shí)調(diào)整坐姿。座寬寬度應(yīng)該是人體的肩寬加上適當(dāng)?shù)挠嗔俊８鶕?jù)國標(biāo)GB/T 3336規(guī)定，扶手椅的內(nèi)寬應(yīng)不低于46厘米，如此，扶手坐椅的座寬才能滿足人體雙臂的自然活動(dòng)。此案例交椅的座寬為70厘米，此數(shù)值遠(yuǎn)超過國標(biāo)規(guī)定。此案例交椅的座寬過寬，當(dāng)人就坐時(shí)，雙臂張開搭在扶手上，時(shí)間稍久，都會(huì)讓人感到疲勞。因此，此交椅的座寬尺度不符合人體的尺度。

適宜的靠背支撐能夠緩解臀部所受的壓力，使背部肌肉放松，消除背部疲勞，也可以防治椎間盤突出。前面已知人在坐姿時(shí)的脊柱形態(tài)變?yōu)楣靶?，為了矯正脊柱的形態(tài)，并減輕椎間盤的壓力，靠背的設(shè)計(jì)就要注意兩點(diǎn)：首先，靠背要與座面構(gòu)成適度的靠背傾角；其次，靠背板的設(shè)計(jì)要提供多點(diǎn)受力。靠背傾角是指靠背與座面之間的夾角，不同的靠背傾角會(huì)導(dǎo)致不同的椎間盤內(nèi)壓力以及背部肌肉負(fù)荷。從不同靠背傾角下的肌電圖和椎間盤內(nèi)壓力圖（圖4）中可知，當(dāng)座面與靠背夾角在110°以上時(shí)，椎間盤壓力顯著減小。因?yàn)榭勘撤稚⒘松眢w的重心，進(jìn)而減少了椎間盤內(nèi)壓力。因此，靠背傾角在110°～120°之間最佳。一般情況下，靠背的壓力分布在肩胛骨和腰椎兩個(gè)部位最高，因此，靠背板的設(shè)計(jì)要提供兩個(gè)受力支撐點(diǎn)，上部的支撐點(diǎn)分別在左右兩塊肩胛骨部位，下部的支撐點(diǎn)在腰椎部位。因此，一方面靠背的高度要達(dá)到肩胛骨的位置，為肩胛骨提供支撐點(diǎn)，其高度相當(dāng)于第五胸椎骨至第六胸椎骨之間；另一方面靠背板的形態(tài)要符合人體脊柱自然彎曲的曲線，凸緣的頂點(diǎn)應(yīng)在第三腰椎骨與第四腰椎骨之間的部位，也就是說從座面后緣到凸緣頂點(diǎn)的高度應(yīng)在10～18厘米之間。經(jīng)研究表明，當(dāng)靠背傾角為110°時(shí)，從座面到靠背上部的支撐點(diǎn)約為38厘米，從座面到肩的距離為54厘米。案例交椅的靠背傾角約為110°，靠背高64厘米，從座面后緣到“S”形靠背板的凸緣頂點(diǎn)的高度約為12厘米。此交椅的靠背不僅為肩胛骨和腰椎提供了支撐點(diǎn)，而且為肩部和頸部提供了支撐點(diǎn)，可謂是多點(diǎn)受力。

結(jié)語

綜上所述，基于人體工學(xué)理論，對(duì)明黃花梨圓后背交椅座面的高度、深度和寬度以及靠背的形態(tài)、高度和傾角的尺度進(jìn)行分析，并與人體工學(xué)標(biāo)準(zhǔn)比較發(fā)現(xiàn)，除交椅的座寬外，交椅的尺寸與如今人體工學(xué)對(duì)坐具的尺寸要求是基本相吻合的。值得注意的是，人體工學(xué)所強(qiáng)調(diào)的心理舒適性，有時(shí)會(huì)與人的情感和文化需求相矛盾。明黃花梨圓后背交椅的座寬之所以會(huì)設(shè)計(jì)得如此之寬，主要是與當(dāng)時(shí)人們的坐姿方式和禮儀規(guī)范有關(guān)——人端坐于交椅，胳膊肘搭在扶手上，雙手交握。如元代陳鑒如所繪《李齊賢像》（圖5）中，李齊賢雙手交握端坐于一把金漆交椅之上，端莊穩(wěn)重，符合正襟危坐的禮儀習(xí)慣。交椅的使用主要是彰顯主人身份地位的坐具，其所蘊(yùn)含的文化意義居于首位，其舒適度則居于次位。 （責(zé)任編輯：尹雨）

注釋：

①徐恒醇，馬覺民，張博穎.技術(shù)美學(xué)[M].上海：上海人民出版社，1989：6.

②李漁 著，王連海注釋.閑情偶寄[M].濟(jì)南：山東畫報(bào)出版社，2003：200.

③老子 著，辜正坤譯注.道德經(jīng)[M].北京： 北京大學(xué)出版社，1995：8.

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【本文為山東工藝美術(shù)學(xué)院大學(xué)生科研基金項(xiàng)目成果】endprint