交杌人體工學意涵研究

賀美艷

[摘 要]以明黃花梨圓后背交椅為例，從設計藝術學的角度著手，綜合藝術學和人體工學的相關理論與方法，對交杌的結構設計和尺度設計進行分析與探討，從座高、座深、座寬和靠背四個方面對案例進行人體工學數據分析，總結出交杌符合人體尺度的合理結構設計和適度尺度設計。

[關鍵詞]交杌 人體工學 結構設計 尺度設計

交杌傳入中原后，隨著歷史的發展，名稱先后有“馬扎”、“胡床”、“交床”、“逍遙座”、“繩床”、“交椅”等。交杌名稱的演變在古文獻資料中都有記載，與其形制、功能和文化傳統有著密切的聯系。研究交杌的人體工學意涵即研究人與交杌之間的關系。人體工學的目的是設計依據人的生理——心理適應性，使產品符合人的尺度。①運用人體工學研究人與交杌之間的關系主要從兩個方面入手：一是分析其合理的結構設計；二是分析其適度的尺度設計。合理的結構功能是交杌符合人體工學的重要前提，適度的尺度設計是交杌體現人體工學意涵的重要部分和主要研究內容。

交杌發展的成熟形制是交椅，在交椅中，圓后背交椅以其科學的結構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行人體工學研究更具有說服力。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。經測量，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、結構設計分析

交杌的折疊功能決定了它的結構設計，其基本形制由八根直材構成，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；中有兩對相交直材作為支撐，為撐腿；交接處用鉚釘固定作為折動點，呈“X”形；下有兩根橫材下撐為足，為撐底。交杌是通過控制折動軸的展開閉合來達到折疊功能。

交椅在基本形制的基礎上，添加了靠背、搭腦、椅圈、扶手、角牙等部件。圓后背交椅結構設計的關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轉移到后撐腿上，這樣后撐腿的承受力會增大。因此，后腿和彎轉的部分就成了受力的薄弱環節。雖然硬木料的韌性很大，榫卯結構又很緊密，但仍不可能承受長時間的重量。李漁在《閑情偶記·居室部》中強調造櫥、柜、窗欞、欄桿等首先要“堅”，即結實、耐用、使用。“居首重者在一字之堅，堅而后論工拙。” ②同樣，交椅的制作也要“堅”。為了使交椅更加牢固耐用，一般不會在結構框架上進行雕鏤加工。為了增加后腿和彎轉部分的牢固性，通常會在轉角的內彎處安置角牙，將空間墊塞成三角形，增加其穩固性；在轉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支撐點；在轉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，一把交椅是多個受力點的整體。

圓后背交椅的結構設計不僅滿足了實用功能，同時還滿足了人的審美需求。圓后背交椅的視覺美體現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，形成一個形體勁健的整體。從頂視圖來看，交椅是一個半圍合的圓內圍著一長方形，象征著“天圓地方”，簡潔而樸素。從側視圖來看，在交椅的上部分，靠背板的曲線造型成“S”形，不僅優美動人，而且符合人體脊柱的彎曲特點；在交椅的下部分，由于撐腿的交叉，出現了多個三角形，結構簡潔而穩固。從正視圖來看，搭腦與扶手連為一體，順勢而下，弧形的椅圈如同張開的懷抱，線條流暢而舒展。《道德經》記載：“三十輻共一轂，當其無，有車之用。埏埴以為器，當其無，有器之用。鑿戶牖以為室，當其無，有室之用。故，有之以為利，無之以為用。”③老子通過車輪中間空無、瓷器中間空無和房子中間空無三個例子來說明“無”和“有”的辯證關系問題，充分強調空間的作用。在圓后背交椅中，椅圈與座面的組合形成了一個線與面圍合的空間，這個空間為“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、尺度設計分析

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造，與人體各部位的結構特征相適應。經研究表明，當人處于坐姿時，由于體內盆骨與脊椎失去了直立狀態下的自然平衡，腰椎不能保持自然狀態，脊柱由S形變成拱形，肌肉與韌帶處于緊張的收縮狀態，易產生靜疲勞。生理解剖學已經揭示，在人體的脊椎中第三和第四腰椎間所承受的壓力最大，在脊柱活動時，兩個椎骨加給椎間盤的壓力發生變化，椎間盤長時間受壓時會導致腰痛。因此，交椅的設計要保證椎間盤壓力最小，這就要根據體壓分布狀況，設計好座面的高度、深度和寬度，靠背的形態、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系圖（圖2）中可以看出，當座高低于膝蓋高度時，人體上部前傾，背部肌肉處于緊張狀態，體壓集中在坐骨骨節上。此時，由于人體重心低，起身困難。當座高等于膝蓋高度時，體壓主要集中分布在坐骨骨節周圍，體壓部分向臀部分散。當座高高于膝蓋高度時，會導致雙腳不能著地，體壓分布于坐骨骨節周圍和大腿底部，大腿底部受到重力壓迫，阻礙血液循環，致使下肢麻木。因此，座高的設計應使大腿輕微受壓，小腿有一定的活動余地。根據國標GB/T 3336規定，最舒適的坐高應在33～46厘米之間。交椅的座高往往會比較高，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比較適中。經測量，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，這是符合人體工學要求的。

座深是指座面前緣到后緣的距離。合理的座深設計使臀部、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），則會使腰部的支撐點懸空，同時膝窩處或是大腿前部受到壓迫。若座深過淺，則會使大腿懸空，小腿承重加大，易使小腿疲勞。根據國標GB/T 3336規定，一般情況下，扶手椅座深應在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，這也符合國家標準的要求。endprint

座寬是指座面的橫向寬度，座面的寬度應當能容納人體臀部的全部，并且留有一定的寬裕，以便隨時調整坐姿。座寬寬度應該是人體的肩寬加上適當的余量。根據國標GB/T 3336規定，扶手椅的內寬應不低于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。此案例交椅的座寬為70厘米，此數值遠超過國標規定。此案例交椅的座寬過寬，當人就坐時，雙臂張開搭在扶手上，時間稍久，都會讓人感到疲勞。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的脊柱形態變為拱形，為了矯正脊柱的形態，并減輕椎間盤的壓力，靠背的設計就要注意兩點：首先，靠背要與座面構成適度的靠背傾角；其次，靠背板的設計要提供多點受力。靠背傾角是指靠背與座面之間的夾角，不同的靠背傾角會導致不同的椎間盤內壓力以及背部肌肉負荷。從不同靠背傾角下的肌電圖和椎間盤內壓力圖（圖4）中可知，當座面與靠背夾角在110°以上時，椎間盤壓力顯著減小。因為靠背分散了身體的重心，進而減少了椎間盤內壓力。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部位最高，因此，靠背板的設計要提供兩個受力支撐點，上部的支撐點分別在左右兩塊肩胛骨部位，下部的支撐點在腰椎部位。因此，一方面靠背的高度要達到肩胛骨的位置，為肩胛骨提供支撐點，其高度相當于第五胸椎骨至第六胸椎骨之間；另一方面靠背板的形態要符合人體脊柱自然彎曲的曲線，凸緣的頂點應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的高度應在10～18厘米之間。經研究表明，當靠背傾角為110°時，從座面到靠背上部的支撐點約為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，而且為肩部和頸部提供了支撐點，可謂是多點受力。

結語

綜上所述，基于人體工學理論，對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、高度和傾角的尺度進行分析，并與人體工學標準比較發現，除交椅的座寬外，交椅的尺寸與如今人體工學對坐具的尺寸要求是基本相吻合的。值得注意的是，人體工學所強調的心理舒適性，有時會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設計得如此之寬，主要是與當時人們的坐姿方式和禮儀規范有關——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，端莊穩重，符合正襟危坐的禮儀習慣。交椅的使用主要是彰顯主人身份地位的坐具，其所蘊含的文化意義居于首位，其舒適度則居于次位。 （責任編輯：尹雨）

注釋：

①徐恒醇，馬覺民，張博穎.技術美學[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].濟南：山東畫報出版社，2003：200.

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

參考文獻：

[1] （明）王圻，王思義編.三才圖會[M].上海：古籍出版社，1985.

[2] 王世襄，袁荃猷.明式家具研究[M].北京：三聯書店，2008.

[3] 方海.現代家居設計中的“中國主義”[M].北京：中國建筑工業出版社，2006.

[4] 胡文彥.中國歷代家具[M].哈爾濱：黑龍江人民出版社，1988.

[5] 李文彬，朱守林.建筑室內設計與家具設計人體工程學2版[M].北京：中國林業出版社，2002.12.

[6] 何燦群.人體工學與藝術設計[M].長沙：湖南大學出版社，2007.

【本文為山東工藝美術學院大學生科研基金項目成果】endprint