座椅对人有以下益处:
1.减轻腿部肌肉的负担;
2.防止不自然的躯体姿势;
3.降低人的能耗;
4.减轻血液系统的负担。
3.2.1 一般的座位设计原理
虽然座位的用途不同要求不同设计不同,但仍有一些一般的准则:
1.重量的分布
当一个人坐在椅子上,他身体的重量并非在整个臀部,而是在两块坐骨的小范围内。研究表明,当人体的重量主要是由坐骨节支撑时,人的感受最舒服。一般坐垫高度是25mm。
2.座椅的高度
座椅的高度应该根据工作面的高度来决定,决定座椅高度最重要的因素是造成人的肘部与工作面之间有一个合适的距离,距离是275±25mm,在这个距离内大腿的厚度占据一定的高度,这个距离约为175mm。由于考虑到工作面的高度,可能椅子高度造成人脚达不到地面,这时应该使用脚垫。为了避免大腿下有过高的压力(一般发生在大腿的前部),座位前沿到地面或脚踏的高度不应大于脚底到大腿弯的距离。尺寸的选择应适合第5百分位以上的人,然而这个尺寸对于固定座椅来说可能会使较高的人不舒服,因此应该略增加3-5cm,因此实践中常常采用43cm的高度。
3.座位的深度和宽度
座位的深度和宽度取决于座位的类型,然而一般的说,深度应该适应小个子,规定的宽度应该适应大个子。座椅通常的深度是375-400mm为宜,不应超过430mm。最小的椅子宽度是400mm,再加上50mm的衣服和口袋物的距离。对于有靠手的座椅,两靠手之间的距离最小是475mm,如果是排椅,还必须考虑肘与肘的宽度。
4.身躯的稳定性
设计应使得主要的重量由围绕着坐骨节的面积来承受。椅子表面的材料应选用纤维材料,既可透气,又可减少身体下滑。材料不要选用塑料面。对于有靠手的座椅,靠手高度自椅面以上200mm为宜,靠手太高是错误的设计。对于工作椅,人的肘部会经常碰到靠背,所以靠背宽度以不大于325-375mm为宜。简单靠背的高度大约125mm就可以了。对于要操作脚踏开关的工作人员,不要使用转椅。但转椅能增加坐者伸手触及的范围。
3.2.2 坐姿的解剖学和生理学
坐姿各种各样,就是没有笔直的。人体姿势是决定椎间盘内压力的主要因素,椎间盘内压力过高是损坏椎间盘的直接原因。肌肉和椎间盘对坐姿的要求是矛盾的。直腰坐有利于降低椎间盘内压力,但肌肉负荷增大,弯腰坐有利于肌肉放松,却增加了椎间盘内压力。所以坐姿的问题不简单,根据调查发现:
(1)人的背后仰和放松时,椎间盘内压力最小;
(2)靠背倾角越大肌肉负荷越小;
(3)5cm厚的短靠腰与平面的靠背相比,可降低椎间盘内压力,减轻肌肉负荷;
(4)靠背最佳倾角(与水平面夹角)为120°,座面最佳角度(与水平面夹角)为14°,靠背应为5cm厚的低靠腰。当靠背倾角超过110°后,倾斜的靠背支撑着身体上部分的重量,从而减小了椎间盘内压力。
调查发现:
(1)座椅高度为38-54cm能使躯体上部感觉舒服;
(2)造成大腿疼痛的原因主要是工作时体重正在大腿上,其次才是座位的高度;
(3)如果座椅可调并备有垫脚台,桌子高度应为74-78cm,以提供最大的调节范围;
(4)57%的坐姿工作人员有腰痛症状;
(5)无论身材高低,绝大多数人都希望座面要低于桌面27-30cm,人倾向于先保证躯体部分的自然姿势;
(6)靠在靠背上的工作时间占整个工作时间的42%,说明靠背的重要性。
3.2.3 椅子靠背侧面轮廓
对人体影响最大的是座椅的侧面轮廓,座椅的侧面轮廓能降低椎间盘内压力和减轻肌肉负荷。靠椅的侧面轮廓非常舒服,设计懒椅应注意以下几点:
一是,为了防止臀部前滑,座面应后倾14°~24°;
二是,靠背倾斜角度相对于座面为105°~110°;
三是,靠背应有垫腰的凸缘,凸缘的顶点应在第3腰椎与第4腰椎之间的部位,即顶点高于座面后缘10-18cm。
3.2.4 工作椅
一是高度可调。办公椅的高度调节范围为38-53mm;
二是为防止座椅滑动和反倒,椅脚应设计5个,平均分布在直径为方40-50cm的圆周上;
三是给人留有足够的空间。需要经常站起的座椅应采用小脚轮;
四是应保证腿的活动空间,以减轻腿的疲劳;
五是座面应为方40-45cm宽,38-42cm长,座面中部稍微下凹,前缘呈弧曲面,座面后倾4°~6°;
六是座面的材料应透气而且不打滑,以增加座面的舒服感。