淺談坐具材料革新對其人機工程學的推進

■何大倫劉雅麗

(1.中國美術學院風景研究設計院，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其人機工程學的推進

■何大倫1劉雅麗2

(1.中國美術學院風景研究設計院，浙江杭州 310006；2.良渚博物院，浙江杭州 311113)

1 人機工學對坐具設計的意義

在工業較為發達的國家中，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變化會對舒適度產生一定影響,座面高度和椅背高度是影響舒適的最重要因素[1]。近年來，人們對坐具的關注程度日益高漲。隨著人們生活方式自改革開放之后就向著現代化和多樣化轉變，人機工程學的重要性一再被設計領域反復強調。人機工學作為衡量坐具功能的標尺，分析了人在站立姿勢的時候是自然的，而在坐臥姿勢的時候是不合理的。因為坐下時骨盆需向后方回轉，骨盆回轉時脊椎骨下端也回轉，脊椎骨不能保持S型，即成為拱形。為了免除內臟被壓迫的痛苦，就需要脊椎骨承受由坐具帶來的不合理的壓力。

因而，人在使用坐具時，要讓坐姿回歸到人體自然的狀態就需要借助坐具中的某種輔助方式。這種方式的實現包括兩種方法，一是通過人機工程學改變坐具與人接觸面的形狀，二是通過某種坐具材料的改變達到調節人體坐姿，讓骨骼達到合理狀態的目的[2]。擁有較好人機因素的坐具設計是這個時代對強調以人為本的設計理念的最佳體現，是人與坐具的和諧結合。坐具的發展一直和社會的發展、科技的進步、材料的更新等等有著密切的聯系。要實現“以人為本”人性化設計思想，首當其沖的就是以人機工程學為參照標準[3]。

2 簡述坐具用材與人機工學的關系

2.1 中國傳統坐具用材對傳統人機的影響

中國坐具發展的歷史如果是從坐具的主體選材而言，無論是竹木柳藤還是陶土石材，其最主要的明顯特點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看，坐具選材的自然性特點首先與其造型的關聯尤為密切。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系?；仡欀袊鴤鹘y坐具的發展歷史，坐具用材曾發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變。隨著坐具用材的轉變，其造型亦緊接著發生了顯著的變化。

以上足以充分體現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。

中國在世界上最早并真正在設計領域實現了標準化和模數化。《考工記》中的一段話是中國古代傳統設計思想中十分重要的美學觀和價值標準之一：“天有時，地有氣，材有美、工有巧，合此四者然后可以為良”，它所強調的是人與人、人與社會、人與自然的相輔相成，和諧共生。

中國傳統坐具發展到明清時期，通過最早的數據標準化呈現，形成了人們對中國傳統坐具普遍的印象。以中國傳統坐具蓬勃發展開始的明代為例，明代坐具制作主要集中在蘇州，揚州和松江一代，選用黃花梨，紫檀木，影木，鐵力木等優質硬木為主，木材大多需要從南洋的外國進口，因此工匠在坐具人機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。在傳統坐具的制造過程中，很多方面都能體現出人體運動系統和人體力學，力求人們能夠減少疲勞，得到充分的休息與放松。盡管并不是自覺系統的形成一套體系，但不少坐具已出現了此方面的端倪。

明代的工匠根據人體自身特點設計出明式椅的背傾角與其曲線線條。人體脊柱的側面在自然狀態時略呈S形的生理弧度——腰椎彎向前，胸椎彎向后。舒適的坐姿應該與這個自然弧度相吻合，使身體處于放松不緊繃的狀態。明代工匠們正是根據這一特點，將靠背的造型設計成與人體脊柱相吻合的“S”形曲線，并根據人體休息時的必要后傾度，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。同時根據人機工程學的要求，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計上與人機工程學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人機的推進

西方的坐具材料的進化史同樣漫長，但真正在坐具設計中考慮到人機工學的起源，應該是從17世紀末期開始的，卡羅 洛都利（Carlo Lodoli）認為坐具的靠背應該是要符合人的背部，坐面則需要適合人的臀部，并進行了功能設計的實踐。而西方坐具在近代材料方面最為重要的兩項技術就是曲木技術和鋼管技術。

■圖1 明代坐椅在扶手高度與人機工程學要求尺寸對比■圖2 布勞耶設計的懸臂椅■圖3 層壓板椅■圖4 庫卡波羅的普拉諾椅

當時由米歇爾?索耐特領導的維也納家具制造公司是曲木技術的創新者，發明了熱壓法，即在加熱條件下，將膠合在一起的幾層薄木進行彎曲。這樣的革新，使得家具的零部件盡可能的減少，在視覺上獲得了一種新的統一性。在人機上，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材料充滿了彈性。它為當時的設計師打開了創造現代坐具強烈的視覺思維。

索耐特公司同樣也在19世紀中期，開始使用鋼管技術，并將其運用到床架樣式和配合其曲木當中。鋼管對于坐具來說，可以說是一種全新的材料，這種材料堅硬，有金屬的光澤，能夠取代傳統材料中笨重的支撐部件。20世紀初，彎管技術也開始出現了，這使得鋼管被賦予了和曲木一樣的特質—彈性，這種新的特質很快的被設計師們應用到了坐具中用以改善其人機工學。

最初奠基以重視功能而生產家具的基礎是包豪斯學派。其中設計大師馬歇爾 拉尤斯 布勞耶在對坐具材料和人機的設計方面表現出了很高的設計理念。1929年，他設計出通過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）在人機上，這張椅子無論是坐面還是扶手都有完全的彈性，是對坐具人機舒適度方面的一大進步。雖然鋼管擁有彈性，但仍給人以冰冷的感覺。因此布勞耶采用了手感較好的其他材料來與其搭配。懸臂椅的輔助材料為編藤和軟木。這樣人體就不會與冷漠的鋼管直接接觸，卻可以享受鋼管帶來的更佳的人機體驗。在他的設計中，人在使用坐具時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。布勞耶的設計為現代坐具的人機制式打開了更廣闊的思維方式，而后各種材料不斷的結合和新材料的出現，更是讓坐具的人機效能不斷得到提升。

2.3 現代坐具多元化的材料對人機的貢獻

回顧現代坐具材料的歷史，采用的材料大致沿著木頭這樣的自然材料發展到鋼質板材的等金屬再到人工合成材料的軌跡發展。材料除了影響現代坐具的外觀美學，坐具材料的成型技術也影響到了人們對坐具舒適度的革新。在二戰末期至今的現代迎來了多元化的時代，鋼材、塑料、人造皮革，海綿和復合板材等人工合成材料的應用,讓人機工學在坐具設計上的表現亦變得日益豐富多彩[5]。

模壓膠合板技術源自曲木成型，但模具上的技術突破卻來自于二戰時期的航空工業。它的應用在二戰及二戰結束之后的幾年里達到了一個從未有過的高度。美國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，開創了全新的現代坐具設計。他們在20世紀中期展出的層壓板椅（圖3），由于對膠合板熱彎采用了符合人機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工學而設計的。

而后大量的擁有形體感的塑料家具也快速的進入人們的視線。在塑料材質以其質輕價廉的優勢迅速得到社會肯定的情勢下，潘東椅，庫卡波羅的卡魯塞利椅紛紛使用塑料作為其坐具人機表現的主要手段。

而20世紀70年代,全球石油危機中止了人們對合成塑料等材料的對分鐘愛。而20世紀70年代,全球石油危機中止了人們對合成塑料等材料的對分鐘愛。庫卡波羅作為當時也是現今最重要的人機工學研究專家之一，開始注重發展以鋼材和膠合板為主要材料的家具。他在辦公家具領域完全以人體工程學為設計基礎，設計出了普拉諾椅（圖4），它通過鋼架彈性結構得到斜靠的椅背，并在人體釋脊椎骨最重要的3個位置設計了對應的包裹皮革的海綿套來釋放壓力，使人體獲得極大的放松。這種靠坐具彈性材料或軟材質來釋放背部壓力的人機形式在辦公坐具領域一直沿用至今。

坐具材料和人機工學結合在現代坐具中最極端的體現是沙發。沙發（Sofa，又譯梳化；北美稱作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。稱它為極端，是因為沙發可以通過自身的軟性材料迅速緩解人的疲勞感，但是沙發座面進深大,無論怎么后靠,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,現代的設計師不得不在腰后面墊上一個“腰靠”來緩解這種由于久坐沙發而產生的酸痛感，但是這種過分使用軟性材料而得到的坐具并不十分符合符合人機工程學對坐姿的要求。如今的沙發設計師依然想通過設計出一種軟硬適中的材料來改變這一情況。

3 結論

坐具設計與人機工程學的交集是以人為核心，以人類的需求發展為目的。人機工學雖然更著重研究人自身與外部環境的生理和心理特征，而坐具設計則是一直在演化設計出綜合考慮人、坐具、經濟和環境之間的產品。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的手段重新設計椅子，將使用者的支撐和受重點從脊背轉移到大腿和膝蓋，從而使人體能獲得較長時間的放松。而坐具材料則是這兩者之間相交并互相影響互相促進的重要環節，尤其是在近代之后，人機工學在坐具上的發展和創新可以說很大程度上是由于新材料的不斷出現而發展的。從20世紀中后期至今，人們對可再生資源的利用率日益增高，家具中出現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。

材料是構成坐具的物質基礎,我們生活的物質環境中有成千上萬種材料,雖然材料的種類眾多,但各種材料都有著自身的紋理、質感和觸感特征,從而使得材制造的家具表現不同的性格[6]。材料和人機工學是坐具設計中兩大密不可分的環節，隨著新材料的不斷出現，坐具的設計視角必將突破當前的思維，促進坐具的人機工學尋找到新的表現方式。

（責任編輯：賀 輝）

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

[2]小圓二郎,加藤力,安藤正雄,室內空間設計手冊[M].北京:中國建筑出版社,2000,3.

[3]李梁軍,黃朝暉,人性化設計中的人機工程學[M].北京:中國百科網技術文庫,2011,(02).

[4]鄧伊均.淺談明式家具造型設計中的人機工程學應用[M].http://www.studa.net/ cailiao/110110/10281195.html,2011(01).

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

[6]曾雯君.家具設計的材質美[M].家具與室內裝飾,2013,(11).

Talk About Desks Materials Innovation to Promote Its Ergonomics

He Dalun1& Liu Yali2

在各類家具中，以座椅為主的坐具是最富于設計表現內涵的，它作為一種物質文化，是不同民族、不同時代以及不同生活方式的反映，綜合了美學、人體工學、材料學和技術性等多種因素，是家具作品中最難設計制作，同時也是最能體現設計師水平的典型代表。本文簡要回顧了中外坐具的發展演變過程，提出材料是促進坐具人機工程學向前推進的決定因素之一。并通過中國傳統坐具用材的兩次變革，以及西方國家使用現代材料促進坐具人機工程學飛躍發展的實例，證實了坐具用材對其人機工程學產生的深刻影響。

坐具；材料；人機工程學

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