安全人机工程学课程设计说明书_人机工程学设计说明书

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长春建筑学院

安全人机工程课程设计

说明书

姓

名：

赵亚杰

专

业：

安全工程

班级学号：

安全1201班

18号

指导教师：

周乾

日

期：

2015.01.02

城建学院

摘要

安全人机工程是研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；人和机器及环境的相互作用；工作中、家庭生活中怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适等问题的。它是运用人体测量学、生理学、心理学和生物力学以及工程学等学科的研究手段和方法，综合地进行人体结构、功能、心理以及力学等问题研究的学科。本次课程设计针对城建学院501教室现有的一些不足提出了一些修改意见，首先通过对教室及其中摆设的尺寸进行整体测量，考虑到人体尺寸百分位数，我国利用我国大学生的人体基本尺寸，课桌椅设计尺寸、温度环境和光环境等因素，找到存在的人机学问题。把学生、教室、教室环境看做一个系统的三大要素，对照相关标准设计数据使系统三要素形成最佳组合的优化系统，让学生在教室上课时感到更加的舒适和人性化，提高听课率。

关键词：安全人机工程；教室；课桌椅；光环境；温度环境

安全人机工程课程设计

前言

随着我国高校招生规模的不断扩大和高校信息化进程的逐步加快，大学校园硬件建设高速度发展，各类先进设备不断引入，提高了学生的学习效率，但同学们每天大量使用的课桌椅却并不尽如人意。本设计针对城建教学楼501教室的现状，从课桌椅的空间分布和舒适度等方面，并根据国家相关的设计规范与问卷调查反馈信息，发现课桌椅的设计时存在着许多问题，并提出相应的优化解决方案。

在学生听讲过程中，视觉的应用是最为重要和普遍的，大约80％以上的信息是由视觉得到的，当室内照明不良时，因反复努力辨认，易使视觉疲劳，学习效率下降。本设计通过对教室的现状分析，从照明类别、照明设备的空间分布，整体视觉感的角度提出相应的优化措施。

教室内的温度环境是决定人的作业效能和健康的重要因素。不当的温度环境会直接影响人的情绪，疲劳感和健康，从而使作业效率降低。本设计通过对教室内的供暖设备，从热源位置的选择、管道的敷设，暖气片的安装位置等方面，找出现有状况下的问题，然后提出优化方案。

目录

第一章 绪论..............................................1 1.1 设计目的.............................................1 1.2 设计步骤.............................................1 1.3 设计背景.............................................1 第二章 教室现状调研分析..................................3 2.1 对我校教室的人机学问卷调研...........................3 2.2 对我校教室的问卷进行分析与总结.......................4 2.3 教室整体测量数据.....................................4 2.4 教室局部测量数据.....................................5 2.5 课桌椅测量数据.......................................6 第三章 现存问题及分析....................................7 3.1 课桌椅的问题及分析...................................7 3.2 课桌的问题及分析.....................................9 3.3 温度环境的问题及分析................................10 3.4 教室布局的问题及分析................................12 3.5 光环境的问题及分析..................................13 第四章 优化方案及经济性原则.............................16 4.1 课桌椅的优化方案及经济性原则........................16 4.2 温度环境的优化方案及经济性原则......................17 4.3 教室布局的优化方案及经济性原则......................18 4.4 光环境的优化方案及经济性原则........................19

赵亚杰：城建教学楼501教室安全人机的分析与优化

第五章 教师工作空间的设计...............................21 5.1 讲台的现状分析......................................21 5.2 设计原则............................................21 5.3 改进措施............................................22 结论....................................................23 参考文献................................................24 致谢....................................................25

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第一章 绪论

1.1 设计目的教室是我们每日学习生活的地方，每个教室我们都会有很深的感情，但是，这并不能掩盖教室设计的不足，大部分的教室设计循规蹈矩，缺乏人性化设计，事实上，教室环境是关系到教学和学习效果的一个重要因素，教室设施的错误设计或不合适的配置，会对学生的身心健康带来不可忽视的影响。因而，本设计以平时感受到的教室功能的不足之处为出发点，根据国家相关设计规范，查找一些改进教室的人性化设计方案进行分析。这里针对城建教学楼501教室进行安全人机的分析与优化。

1.2 设计步骤

1.501教室及实用情况的调研

为了解城建教学楼501教室的现状，对该教室进行实地测量，主要采用拍照、量尺寸和分发调查问卷的方式了解现有状况，使我们队研究对象有了一个初步感性的认识。

2.设备尺寸及其分析

根据第一步的调研成果，对调查对象的数量及外观进行细致的比较，分析所得的数据和调查问卷，从而对现状有了较深入和理性的了解。然后用人机学的原理对研究对象进行人机学优缺点的剖析，得出相应结论，并提出了改进措施。

3.进行可行性分析与经济行分析

对于提出的改进措施是否可行，合理，是否符合国家相关的设计标准，对于和可行的优化方案，在对其进行经济性分析，即有效花费在承受范围之内，并且能取得预期的效果。

1.3 设计背景

本文重点是对教室布局优化的讨论。501教室的布局形式太单一化，这虽然有利于节约建房成本，但是大大限制了教室的功能。例如，我们现在都强调小组合作，很多课堂上都是分小组讨论进行的，但现如今用的桌椅都是成排的，很不利于同学间相互交流。

照明也是影响教室最重要因素，照明的好坏不仅影响学习效果、听课质量，长期更影响我们的眼睛。赵亚杰：城建教学楼501教室安全人机的分析与优化

教室的座椅和课桌是最直接的人机结合面，它们的舒适程度直接影响到学生学习时的效率与效果，教室讲课时舒适度。因而，对课桌椅的改进也是必要的。

温度环境是决定人的作业效能和健康的重要因素。当气温低于21°C时，人一般不出汗。随着气温的增高，出汗量逐渐增加，这时温度的影响也越来越大。在气温低于35°C时，空气的流动性则能增加人体的散热，而当气温高于皮肤的温度时，情况就比较复杂了。一方面空气的流定能增加人体的散热，而另一方面通过对流的方式，又使人体吸热增加，而且气温愈高，吸热量就愈多。因此，温度环境因素对人体的影响要做综合的分析。

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第二章 教室现状调研分析

2.1 对我校教室的人机学问卷调研

亲爱的同学，您好！首先感谢您的帮助。

现针对学校教室进行一份人机学调查，请在下列中选择您认为合适的选择。

1.您对教室的环境及设备的整体满意程度：（A）100%（B）70%

（C）50%

（D）20%

2.您对教室的桌椅满意度：

（A）100%（B）70%

（C）50%

（D）20%

3.您是否觉得教室的桌椅存在尺寸问题？（A）是

（B）否

4.您是否觉得教室的椅子的后仰角度太小？（A）是

（B）否

5.您是否觉得教室的课桌和座椅高度不搭配？（A）是

（B）否

6.您是否觉得教室的椅子发出的噪音太大？（A）是

（B）否

7.您是否觉得教室椅子坐的很舒适？（A）是

（B）否

8.您是否觉得黑板上的板书受到外界灯光的干扰？（A）是

（B）否

9.您是否觉得黑板与第一排课桌的距离不合适？（A）是

（B）否

10.您觉得黑板的尺寸是否合理？（A）是

（B）否

11.您是否觉得日光灯影响会影响到你看黑板？（A）是

（B）否

12.您是否觉得整个教室的布局存在问题？（A）是

（B）否赵亚杰：城建教学楼501教室安全人机的分析与优化

13.您是否觉得冬季教室内的采暖温度过低？（A）是

（B）否

14.您是否觉得冬季教室内的空气湿度过小？（A）是

（B）否

2.2 对我校教室的问卷进行分析与总结

从调查问卷的汇总中可以看出，对于教室存在问题的主要有一下几个方面的问题：

1、教室课桌椅的尺寸、位置、材质问题

1)靠背的后仰角太小，看黑板时身体过于正立。

2)课桌和座椅高度不搭配，在看书和写字时，学生的身体刻意的前倾。座椅面通常是后仰的，书写起来很不舒服。

3)当课上回答完问题坐下的时候，椅子发出的噪音太大，影响老师上课。

4)椅子材质过硬，尤其是冬季，坐着不舒服。

5)有些桌椅未及时修理。

2、黑板的尺寸大小、位置问题

1)桌椅离黑板设计不合理，前排同学看黑板需要后仰，感觉很疲劳。2)黑板太过光面，反光严重。

3、教室环境设施尺寸、高度、位置和室内环境、照明问题

1)窗户太大，使得光线容易进入，造成学生看不清黑板。

2)课上不开窗户，使得室内空气不易流通，导致室内空气污浊，缺氧、室温上升。3)天花板的颜色和灯设计不是很合理。4)室内的灯光效果不是很好。

5)冬季室内温度过低，让人产生不适感。6)窗户缺少窗帘。

2.3 教室整体测量数据

501教室开间长13.8m,进深长9.3m,总面积128.34m2，共80个座位。

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2.3.1 每层阶梯高度

详情见表2-1。

表2-1 每层阶梯高度表

尺寸 第一层

第二层

第三层

第四层

第五层

实际数据150

150

100（mm）

2.3.2 每排数据

详情见表2-2。

表2-2 每排数据表

各排 圆半径（m）

距前排距离(m)桌椅数(个)第一排 1.8 1.8（距黑板）第二排 3.0 1.2 18 第三排 4.2 1.2 18 第四排 5.4 1.2 16 第五排 6.6 1.2 12 第六排

7.8

1.22.4 教室局部测量数据

详情见表2-3和表2-4。

表2-3 局部测量表1

名称 数量 长（mm）宽/高(mm)日光灯 16 1200 100（宽）窗户 10 600 1200 门 2 1500 2000 黑板

5500

1200（高）赵亚杰：城建教学楼501教室安全人机的分析与优化

表2-4 局部测量表2 名称 数量 长（mm）宽（mm）

高（mm）

散热器 5 1200 100 700 讲台 2 2200 1200 180 多媒体操作台 1

1200

800

1000 2.5 课桌椅测量数据

如图2-1和表2-5所示。

图2-1 改进前课桌椅示意图 表2-5 改进前课桌椅尺寸表

人侧

局部

桌缘

尺寸课桌 课桌 课桌 椅面 椅面 靠背 靠背 桌下容

与靠

（m 高度 宽度

深度

高度

宽度

深度

宽度

膝高度

背面

m）

距离

实际

700 500 130 410 400 400 400 250 200 数据

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第三章 现存问题及分析

3.1 课桌椅的问题及分析

3.1.1 课桌椅的问题阐述

1.座面倾角过大，坐着不舒服。

2.座椅之间间距过小，不方便出入问题。3.课桌椅高度无法进行高度调节的问题。4.靠在靠背上时，感觉容易下滑。

3.1.2 课桌椅的设计规范

根据GB/T 3976－2002《学校课桌椅功能尺寸》其中关于高等学校课桌椅的规定，详见表3-1。

表3-1 高校固定式课桌椅的主要尺寸

尺寸名称 桌面高（h1）桌面深（t1）每个席位桌面宽（b1）桌下净空高（h2）桌下净空深（t2、t3）

座面高（h4）座面有效深（t4）靠背上缘距座面高（h5）靠背点距座面高（ω）

210 靠背下缘距座面高（h5）坐人侧桌缘与靠背点之间的水

420 平距离

810～850 每套课桌椅前后长

170 尺 寸 730±10 350 600 ≥620

≥300 410±10，360

靠背点以上向后倾斜6º～10º

≥340

角。使h1-h4≤320mm 或与后排桌前侧一体化

说 明赵亚杰：城建教学楼501教室安全人机的分析与优化

3.1.3 课桌椅的设计原则

1.必须能提供坐者有足够的支撑与稳定作用。

2.必须能使坐者改变其姿势，但其椅垫必须足以防止坐姿行为中的滑脱现象。

3.座椅座高：正确的座高应使坐者大腿保持水平，小腿垂直，双腿平放在地面上。对工作用椅而言，人体通常需以较直立式姿势且双脚平放于地面，其座高宜比休息用椅稍高。座高宜设定为可调整式的，以适应多数人使用，工作用椅座高为35-50cm。

4.座椅宽度：座宽的设定必须适合于身材高大者,其相对应的人体测量值是臀宽。座宽宜采用较高百分位的女性测量值为设计依据。对于排列成行的座椅，其座宽则应以两肘间的距离为基准,。坐椅座宽宜为38-48cm。本文中讨论的桌椅布局形式利于将座椅设计的更加人性化，可以使用舒适的工作用椅。

5.座椅座深：学习工作用椅使用者分布很广，其座深可取身材较矮小者人体测量值作为设计依据，椅座深建议为30-40cm。

6.座椅座面角度：坐在前倾 5 度的座面比坐在后倾式者有较少的肌肉伸张，而座面压力分布更为均匀，但应注意防止身体有下滑趋势。

7.座椅座垫：椅垫具有两种重要功能,首先它有助于将坐骨结节和臀部的体重所产生的压力予以分散，若此种压力无法排除则会引起不舒适甚至疲劳感等；其次它使身体采取一种稳定的姿势,将身体凹陷入椅垫并予以支撑。坐垫必须有充分的衬垫和适当的硬度，使之有助于将人体的压力分布于坐骨结节附近。建议坐垫前端应比人体膝窝高低约 5cm，而且使膝窝感受不出压迫感, 坐垫前端宜有半径2.5-5cm 的弧度。

8.座椅靠背：靠背，特别是在腰部的支撑，可降低脊柱所产生的紧张压力。座椅的设计必须提供正确的腰部曲度，使脊柱处于自然均衡状态。成年人腰部前弯曲率厚度约为 1.5-2.5cm,纵向弧度约为25cm半径，中心位置约在座面上方 23-26cm 处，而腰椎的支撑点位置则应稍高一些,以达到支撑人体背部重量的目的。

9.座椅靠背角度：为了防止人体坐姿向前滑动和引导腰弯部位(包括骶椎)依靠在靠背上，设计时必须考虑靠背与坐垫之间的角度。从人体脊柱形状而言，靠背角度在115 度较为合适，接近自然的腰部形状。

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3.1.4 课桌椅设计百分点及静态与动态尺寸的选择

实际设计中，桌椅不可能满足一个群体内的所有的尺寸范围，尤其学校中的使用者的尺寸范围更大，因此一般的满足群体内的90%的人就达到了设计要求，也就是第5个百分点和第95个百分点之间的人群。同时人体尺寸测量数据分为静态尺寸和动态尺寸（人体正在运动的尺寸）。一般来说静态尺寸的正负偏差为5mm；动态尺寸的正负偏差为20mm。

3.2 课桌的问题及分析

3.2.1 课桌的问题阐述

1.课桌椅色彩单

一、造型呆板的问题。

2.现有课桌椅用材浪费不环保，不物美价廉、经济适用。3.桌面深度不够，容易掉书。4.看书久了，容易脊椎疼痛。5.课桌下部空间狭小，伸不开腿。6.课桌太窄，无法摆放课本和文具。

3.2.2 课桌的设计原则

1.桌面高度设计：设计桌面高度时，可以从两个方面加以考虑：一是当座椅高度未定时，通常是以群体坐姿肘高的上限数来设计，这样的设计可使手臂肘部得到依靠，减少学生书写时的疲劳：二是当座椅高度一定时，桌面下缘至座椅面的距离，应以群体坐姿大腿厚的上限值来设计，并考虑使膝部有一定的上下活动的余地。而桌面上缘的空间则考虑学生放书包、书籍用。由于桌子是坐着使用的，所以确定桌面高的正确方法是座高加上合理的桌面椅面高度差，即桌高=座高+桌椅高度差。高校桌面高度设计以坐姿肘高为尺寸依据，选取男生90百分位作为上限值，男=307mm，再适合附加穿衣修正量—6mm，则桌椅高度差约为300mm时，桌高在700mm—720mm内比较适宜，同样满足国家标准中桌椅高差h1—h4=320mm。国家标准GB/T3326—1997男女通用的中等尺寸的办公桌椅要求，与高校桌椅最佳尺寸相符。

另外，针对于阶梯教室的固定式桌椅的高度差数值仅为190±10mm，这是完全不合理赵亚杰：城建教学楼501教室安全人机的分析与优化的。由于座椅与后排桌前前侧一体化，然而在设计两者高度差的时候未考虑阶梯教室的地面的高度差及台阶的高度，以至于造成学生就坐的座面和伏案的座面的高差减小，腿部活动空间受限。所以，对于阶梯教室的固定一体化桌椅，为了保证大学生合理的坐姿空间，其后侧桌的高度=桌椅高度差（300mm）+台阶高度。

2.桌下抽屉与净空高：由于桌子净空高不够导致学生在桌子底下脚伸不开，而由于桌子的适合高度为700mm—720mm，为了保证课桌下部空间尺寸，则课桌抽屉尺寸小于100mm，这就导致抽屉无法完成收纳学生物品的功能，形同虚设。

所以，为了解决桌下空间尺寸和抽屉功能的矛盾问题，并且抽屉设计位置不影响桌下腿部活动空间的位置。

解决此问题可以从以下三方面考虑：使抽屉深度减小；将抽屉设置于下部空间；将抽屉设置于座椅下部闲置空间。

3.桌椅的水平间距设计：桌椅水平距离是桌近缘向下所引垂线与座椅前缘之间的水平距离。这个尺寸空间的设置直接影响大学生使用桌椅时的坐姿，是一个决定性的重要因数。

这个问题主要出现在多媒体教室的固定式桌椅，由于室内空间有限，教室容量较大，桌椅大多固定于地面上，此时，就要严格科学的考虑学生的实际使用情况来设定桌椅的水平间距。一般大腿厚的上限数值为设计依据，这样可以使人较方便地进出。坐姿大腿厚的男154mm，加入适当功能修正量10mm，所以一般以160—200mm为宜。

4.课桌椅色彩设计：色彩三要素：色相、色彩的相貌；明度，色彩的明暗程度；彩度、色彩的饱和程度。在高校桌椅设计中既要保证课桌椅单体色彩的美观，对大学生产生的心理作用，还要保证各种色彩在教室环境内的协调性。总体来说课桌椅的设计要求色彩明朗、精神饱满。因此，选取一些冷暖适中的色彩，并提高色彩的明度、降低色彩的饱和度就是折中的好办法。这样可以选取红橙黄色或者蓝青色等颜色。这样既可以创造愉悦的氛围，又不至于使学生过于兴奋，达到轻松愉悦的环境氛围。

3.3 温度环境的问题及分析

3.3.1 教室布局的问题阐述

由于长春市属于亚寒带气候，冬季十分寒冷。所以对于采暖的温度要求比较高，现如今，501教室通过校内锅炉房直接供暖的方式进行采暖，采暖期为每年11到第二年4月。

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教室内共有6台散热器，但仍然存在温度较低，冷热分布不均匀的情况。改进前的教室暖气片示意图如图3-1所示。

图3-1 改进前暖气示意图

3.3.2 温度环境的设计原则

根据研究，人体最适宜的温度在18℃－24℃，人体最适宜的健康湿度在45％RH－65％RH之间，人体皮肤表面温度约为33℃。据有关医学保健方面的测试资料表明，当人的正常体温为37℃时，人体皮肤表面的温度约为33℃左右，当室内温度高于33℃时就会有热的感觉，而低于33℃时则会有凉的感觉。然而，当环境条件为温度25℃，相对湿度50％，气流速度0.15米／秒时，人体处于最正常最理想的热平衡状态，也就是说，感觉最为舒适，反应最为良好。在设计时充分考虑人的因素，不但利于人的健康，而且也更经济，节能。

对于供暖系统来说，必须要考虑到供暖的空间大小，对于我们学校来说，教室、宿舍居多，大小不一，要考虑各个教室，宿舍，办公室的空间大小，来决定安装暖气片的个数。一般暖气片每片的散热面积在1.2—1.6平方米，钢制暖气片散热面积数值要小些，铜铝和铝制暖气片的散热数值则要大些，这样，我们在设计供暖系统时就要根据每个空间的面积来确定暖气片数量。譬如，面积为10平方米的房间，选用每片散热量为1.5平方米的暖气

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片，需要的片数大约在6片左右即可。

1.暖气片安装的位置： 从经济，节能的角度考虑的话，暖气片的安装位置也要必须注意，暖气片的安装位置都在窗户的下面。现在新型的暖气片颜色丰富，造型多变，用于取暖的同时也是家中颇有特色的一种装饰品，于是一些人随意选择暖气片的摆放置，成为一种误区。其实，暖气片位置的选择从经济，节能的角度考虑是有讲究的。

2.选择合适的墙面：暖气片并不是安装在任何位置都能发挥其最好的作用。想达到最佳的采暖效果，应该安在外墙的窗下，如果是落地窗也可以安装在窗与窗之前的墙上，反正只要是靠外墙的地方，都会达到不错的采暖效果。

3.把握合适的安装尺寸：一般暖气片沿外墙窗下安装，距地面100mm以上，背面距墙多为30mm，利用暖气片与墙面的空隙促使气体流动并隔热。暖气片尽可能明装，必须设罩时，要选用对散热无严重影响的罩型。

3.4 教室布局的问题及分析

3.4.1 教室布局的问题阐述

平时上课最常用的教室布局方式，是一排排整齐的桌椅，符合填鸭式的教学方式。如今，大学里上课，学生和老师都喜欢互相交流，但是，目前的教室布局并不适应现在上课经常需要讨论的现实情况。同时，相邻的两个人之间距离非常小，不符合大学生的习惯。改进前教室布局示意如图3-2所示，A-A剖面图如图3-3所示。

图3-2 改进前教室布局平面图

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图3-3 A-A剖面图

3.4.2 教室布局的设计原则

1、统筹规划：因为教室中不仅摆放着桌椅，还有其他重要设备，比如黑板，日光灯，卫生工具等。一定要全盘规划，做到空间布局合理、利用率高、使用方便、美观大方、协调一致。

2、充分、合理利用空间：充分利用空间，合理布局，主要是为了方便学生和教师走动，这样就要求留有足够的空间以免造成不便。

3、美观大方，构思新颖：美观大方、富有格调的教室会令人心旷神怡，心情愉快，从而提高工作和学习效率。

3.5 光环境的问题及分析

3.5.1 光环境的问题阐述

1.现在教室中，用于课桌面照明的灯，大多为单、双管普通支架式荧光灯具，它们垂直于黑板安装，由于灯管裸露，这对后排学生还是有很强的直接眩光。

2.有些教室存在高亮度的问题，一方面原因由于设计不合理(照度达800-1000Ix)。另一方面反映在南向的“阳光”教室中。一般来说，太阳光在桌面上照度可达数千Ix以上，在这种高照度下，学生无法看清老师在黑板上的板书，造成严重视觉疲劳。其效果是学生

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书本和课桌面形成很强的反射眩光，从而学生反映眼睛累。

3.教室内灯具分布不合理。教室白天太阳光直射学生桌面，严重影响教室的视觉环境等。众所周知，学生视力下降,近视率上升，是诸多因素综合作用的结果。但是，除原发性因素外，用眼过度疲劳则是引发近视的主要因素了。在正常用眼状态下，照明条件合理与否，直接影响用眼的疲劳程度。

4.窗户太大，使得光线容易进入，造成学生看不清黑板。改进前的教室日光灯示意图如图3-4所示。

图3-4 改进前的日光灯示意图

3.5.2 光环境的设计标准

教室照明的国家标准(GB7793-87)如下：

1、凡教室均应装设人工照明。

2、教室课桌面上的平均照度值不应低于150lx，其照度均匀度不应低于0.7。

3、教室黑板应设局部照明灯，其平均垂直照度不应低于 200lx，照度均匀度不应低于0.7。

4、教室照明宜采用荧光灯。

5、为了减少照明引起的直接眩光，教室不宜采用裸灯照明。灯具距课桌面的最低悬挂高度不应低于1.7m。灯管排列宜采用其长轴垂直于黑板面布置。对于阶梯教室，前排灯

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不应对后排学生产生的直接眩光。

6、照明设计计算照度时，照度补偿系数取1.3。照度均匀度：在给定的工作面上，最低照度与平均照度之比。

照度补偿系数：新的照明器在工作面上产生的平均照度与同一照明器在使用一定时间以后，在同样条件下所产生的平均照度之比。

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第四章 优化方案及经济性原则

4.1 课桌椅的优化方案及经济性原则

4.1.1 提出优化方案

详情见表4-1和图4-1。

图4-1 改进后课桌椅示意图 表4-1 改进后课桌椅尺寸表

局部 尺寸座面 椅面 座面 座面 靠背 靠背 课桌 课桌 课桌（mm高度 宽度

深度

角度

高度

角度

高度

深度

宽度）实际

400 460

400

0°

520

8°

770

400

500 数据

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4.1.2 可行性与经济性

1.上表为优化设计后的学习工作用椅尺寸表，各种尺寸都是在符合人体测量的基础上进行改进设计而成的。同现在使用的各种教室用椅相比，它显然在人体生理结构方面更具优势，通过对尺寸的定量设计使得使用者使用时更为舒适。例如，靠背的设计能有效提供支撑力，减少肌肉受力，使使用者学习时的有效时间更长，并且方法可行，虽修改幅度不大，但效果尚佳，符合可行性原则。

2.改进后的设计应用了理论知识中提及的各种人体工程学原理以及人体解剖学原理，综合考虑了各种影响因素。可以说是一种理想设计，故对于实际中不同的学习工作场景还需要改进或舍弃一些优化设计。例如，高低可调节的功能、椅座可旋转的功能在座椅密集布置的情况下并不适用，可优先应用其靠背、坐垫的各种设计，在一定程度上满足需要即可，况且针对学校座椅数量较多的问题，小幅改动可以节省校方重新购买设施所用的经费，只需在原有基础上调节尺寸即可，符合经济性原则。

4.2 温度环境的优化方案及经济性原则

4.2.1 提出优化方案

针对教室采暖设备供热温度较低的问题。本设计建议采用局部调整暖气片位置，数量的方式，以提高教室内温度。

改进后教室暖气分布如图4-2所示。

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图4-2 改进后的暖气分布图

4.2.2 可行性与经济性

针对教室暖气温度不高的问题，本设计采用增加暖气数量的方式以提高室内温度，由于楼体结构不易更改，且更改的花费巨大，不符合经济性原则，而单纯的增加暖气数量并不影响的建筑整体建构，只需在相应位置增设给水立管和采暖设备即可，符合可行性原则。

4.3 教室布局的优化方案及经济性原则

4.3.1 提出优化方案

改进后的教室布局如下图4-3和图4-4 B-B剖面图所示。

这种布局竖向成排，一般是八纵列，保持80个座位不变，有利于教师在上课过程中的观察和同学间、师生间的交流是比较好的一种形式，国外已经有不少的教室采用这种方式。

图4-3 改进后的教室布局平面图

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图4-4 B-B剖面图

4.3.2 可行性与经济性

这种方案的优点是教师只要在讲台上两边走动一下，就可以方便地看到学生的情况了；同样也增进了学生与老师间的课堂交流，增进学生间的友谊。在原有教室大小的基础上可以实现，也不需要花费太大的改进费用。

这种方案的缺点是空间的利用率不高，改进后的布局比改进前相比，所能坐下的学生数量有所减少。

4.4 光环境的优化方案及经济性原则

4.4.1 提出优化方案

1、教室尽可能采用带格栅的支架灯作为主照明，这样可以明显地改善后排学生视觉效果。

2、为防止太阳光直接照在桌面上，教室必须安装窗帘。建议学校可配备一只便携式照度计，检查教室光照度状态。以分析室内照度均匀度，同时也可了解灯管长久使用所出现的光衰现象，做到及时更换灯管。

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3、学校的一般教室的照明灯具，都应该使用三基色荧光灯，这不但可以与普通荧光灯更亮约 20%，而且显色指数>80%，学生视觉疲劳程度会得到改善在学校的功能性教室里，例如，美术教室，幼儿园的活动室、绘画室，展示室等场合，则可以安装高显色荧光灯，这种灯的光谱与阳光近似，被照物体非常鲜艳逼真,在这种光照下人眼的疲劳感，也会明显降低。

根据以上分析结果，对教室灯光光源分布做了改进（如图4-4所示）：

图4-4 改进后的光源分布图

4.4.2 可行性与经济性

本设计简单调整了了教室的光源分布。这样的光源分布，针对后排同学可以有效减少发生炫光的发生。减少直接影响用眼的疲劳程度，同时加装窗帘可以有效减少自然光源进入，防止学生看不清黑板的情况出现，具有可行性。

同时改进措施不会花费过多费用，校方易于承受，符合经济性原则。

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第五章 教师工作空间的设计

5.1 讲台的现状分析

1.造型单一，大多数是长方体的造型。

2.有些多媒体操作台就是一个简单的长方体的台面，没有其它的的结构。3.在台面下面增加了一个储物柜，有的在两边有箱子。4.有些讲台现在增加了一些结构，比如在外边缘增加了一块板。5.材料单一，绝大多数是用的木材，少数多媒体操作台有用塑料的。6.高度和位置都是固定不可调的。

7.有些多媒体操作台在制造时没有进行足够的倒角和圆角。8.很少的多媒体操作台有其他的辅助上课设备。

5.2 设计原则

人机系统工作效能的高低首先取决于它的总体设计。而人机配合成功的基本原因是两者都要有自己的特点且要相互适合才行。对于大学多媒体操作台的人机设计而言，首先要考虑到大学老师的上课特点，特别是老师的活动空间，来决定多媒体操作台台面的尺寸。再要对老师的身高和肘高等要素进行统计分析来确定多媒体操作台的高度。这些尺寸的设计直接影响到老师上课的方便性，如果尺寸过大或过小都会使老师用起来不舒适。所以在人机系统中，要充分发挥人与机械各自的特长，互补缩短，以达到人机系统整体的最佳效率与总体功能，这是人机系统设计的基础。

从尺寸既环境分析入手，在尺寸的选择时要充分考虑到人的活动空间和范围，有以下几个方面。

1.老师的身高，这又联系着肘高，肘的高低影响着多媒体操作台的高度。当人处于立姿作业时，操作台面的高度影响着人的舒适度特别是人手的舒适度，根据立姿作业的姿势，台面的高度受到肘高的影响。所以在确定多媒体操作台高度时要统计教师的肘高。根据人机工程学的作业面高度的确定方法，一般作业面的高度应该在肘部以下10-20cm，对于特定的作业环境，其作业高度取决于作业性质、个人喜好、座椅高度、作业厚度等。

2.老师上课是在多媒体操作台台面上的活动范围，包括最大范围和最小范围。这就要

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求测量人在水平作业面的各项尺寸来确定台面的尺寸，老师上课主要活动姿势是站立着双手撑着桌子的边缘讲课，当老师坐着时候的操作范围比较大，根据这个人机分析这就可以确定多媒体操作台的长度和宽度。考到作业姿势和环境还要对台面边缘进行一定的圆角处理，这是从安全性的因素考虑。

3.大学老师在上课时会在多媒体操作台和黑板之间不断地活动，而这个活动距离是有一点限度的，可以根据这个活动空间来确定辅助功能单元的运动方式和模式。

4.从老师上课时所用的工具入手分析，大学老师在教室上课时最常用到的工具是粉笔，老师会经常在黑板和多媒体操作台之间更换粉笔，从这个动作姿势和动作的活动空间，可以设计一个装置使得老师更换粉笔更容易且运动的距离最小，提高老师讲课的效率，同时可以设计一个收集废弃粉笔的装置来收集不要的粉笔。

5.结合有些教学的需要，有些班集体在会经常在教室里面放置一些常用的书刊杂志等书籍，另外老师上课时会随身带上一些物品以便上课使用如包、茶杯、直尺等用品。怎样让这些物品放置有序，让人很快就能找到也是应该考虑的人机因素，根据这些问题可以设计一个装置来专门放置这些物品，但又要使这些装置不影响老师上课，所以在设计这个装置的尺寸和位置是又要合理布置安排。

5.3 改进措施

通过设计原则确定一下主要尺寸：

1.主多媒体操作台高度——肘高：考虑到大学教室的情况，选取男性第95百分位：取平均肘高为100cm，再根据肘高一般在作业面下20cm左右，所以取主讲台高度为120cm。

2.根据人手水平操作面的正常尺寸和最大尺寸的数据，主最面的长度设计为120cm，宽度设计为80cm。

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结论

本课题采用理论与实践相结合的方法，首先运用人机工程学的基本原理和方法，对教室照明、布局、座椅、光环境、温度环境的现状进行人机学分析，找出了对现有情况存在的具体问题。制定了相应的优化方案，并讨论了优化方案的可行性与经济性。

我们主要是针对以下几点进行优化：

1.光环境：改进光源布局、采用三基色荧光灯，并在窗户上加装窗帘。2.课桌椅：根据相关设计规范，提出改进后课桌椅尺寸表。

3.教学布局：采用叉形布局，美观实用。有利于教师观察，增进交流。4.温度环境：增加采暖设备的数量，以提高冬季室内温度。赵亚杰：城建教学楼501教室安全人机的分析与优化

参考文献

[1] 李红杰，鲁顺清主编.安全人机工程学[M].武汉：中国地质大学，2006.7 [2]GB/T3976—2002《学校课桌椅功能尺寸》[M]，北京，中国标准出版社，2002 [3]GB10000—88《中国成年人人体尺寸》[M]，北京，中国标准出版社，1989 [4]GB7793-87《中小学校教室采光和照明卫生标准》[M]，北京，中国标准出版社，1987

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致谢

这次安全人机工程课程设计，感谢周乾老师的悉心指导，感谢周俊、王宽在设计过程、资料收集和测量过程中的给予我的帮助，使我顺利完成本次安全人机工程城建教学楼501教室安全人机的分析与优化，你们是我最坚强的后盾。通过这次设计，让我明白知识的重要性，我会加倍努力，认真学习专业知识，为我的未来打好基础。

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