人体工程学与行为建筑学

1.4.3　人体工程学与行为建筑学

建筑活动的根本目的是为人类的生活、工作、生产等社会活动创造良好的空间环境。因此，建筑设计研究的基本课题是“建筑·环境·人”。20世纪以来，建筑理论工作者开始运用现代哲学、社会学、环境学、行为学、生理学、心理学、技术学等来研究建筑·环境·人之间的关系，丰富了建筑理论，也促进了建筑设计实践，其中最突出的是人体工程学和行为建筑学。此外，影响建筑设计的因素还有自然条件与环境条件、技术要求等。

1）人体工程学

人体工程学是第二次世界大战后迅速发展起来的一门边缘学科，又被称为工效学、人类工程学、人机工程学、人体工学等。

人体工程学的主要内容由六门分支学科组成，即：人体测量学、生物力学、劳动生理学、环境生理学、工程心理学、时间与工作研究；其中与建筑设计、室内设计关系最密切的是人体测量学和环境生理学。

人体测量学，包括人体静态测量和动态测量。前者测量人在静止和正常体态时人体各部位的尺寸，后者测量人体各部位在活动时的位置关系（图1－9）。

图1－9　我国成年人人体平均尺寸（mm）

本资料摘自《建筑设计资料集》第2版第1册，是按我国中等人体地区（长江三角洲）的人体测量资料绘制的。

不同年龄的人人体高度不相同，在运用人体基本尺度时，除考虑地域、年龄等差别外，还应注意以下几点：

（1）设计中采用的身高并不一定都是平均数，应视情况在一定幅度内取值，并酌情增加戴帽着鞋的高度。

（2）时代不同，身高也在变。近年来我国不少城市调查表明，青少年平均身高有增长趋势，所以在使用原有资料数据时应与现状调查结合起来。

（3）针对特殊的使用对象，人体尺度的选择也应作调整。例如：外国人和运动员身高较高；老年人身高比成年人略低；乘轮椅的残疾人应将人与轮椅结合起来考虑其尺度。

人在社会活动中不仅要着衣，有时还要携带物品，并与一定的家具设备发生关系（图1－10，图1－11），此外，人体测量学还可以与生物力学结合起来，测定出人在各种工作条件下活动的正常范围和最大范围，以及在各种活动尺度中的舒适程度（图1－12至图1－15）。

图1－10　人体动作尺度

图1－11　旅客行走时的尺度（mm）

图1－12　成年男子手臂水平活动范围（mm）

图1－13　成年男子在垂直工作面操作时最佳位置选择（mm）

图1－14　女子拿物品时的区间分类（mm）

图1－15　乘轮椅者的尺度（mm）

注：内侧线为端坐时手能达到的范围；外侧线为身体外倾或前倾时手能达到的范围。

人体工程学对建筑设计的影响比较突出的有以下四个方面。

（1）根据人体工程学，对家具进行科学分类，并合理确定家具的各部分尺寸，使其既具有实用性，又能节省材料。

（2）人体工程学对人体尺度、动作范围的精密测定，为确定室内空间尺度、室内家具设备布置提供了定量依据，增强了室内空间设计的科学性。图1－16、图1－17以厨房为例，说明人体工程学与室内空间尺度的关系。

图1－16　厨房中人的活动范围（mm）

图1－17　厨房的平面布置（mm）

（3）室内环境要素参数的测定，有利于合理地选择建筑设备和确定房屋的构造做法。

（4）由于建筑艺术要求真、善、美统一，建筑空间环境引起的美感常常和实用舒适分不开，所以人体工程学也在一定程度上影响了建筑美学。

视力、视野、光觉、色觉等在建筑功能和建筑艺术处理中也是必须考虑的因素。此外，视错觉会造成建筑形象的改变，有时需要对设计作调整，有时则可以加以利用，以达到特殊的艺术效果。古代建筑师对此已有初步认识，现代建筑师掌握了人体工程学，将使这种应用变得更自觉、更科学（图1－18）。图1－18是意大利圣马可广场，陪衬建筑的布置使主体建筑的远近感发生错觉。站在A点看圣马可教堂感觉比实际距离近。站在B点看运河口外的修道院，感觉比实际距离远。

2）行为建筑学

行为建筑学是建筑学与行为科学、心理学交叉的学科，主要研究人的需要、欲望、情绪、心理机制等与环境及建筑的关系，研究如何通过城市规划与建筑设计来满足人的行为心理要求，以达到提高工作效率，创造良好生活环境的目的。

图1－18　意大利圣马可广场

行为建筑学研究的范围十分广泛，大致可分为两类。

（1）人、人际关系与空间

人处于空间中。单个人所需要的空间包括人体所占空间、动作域空间和心理空间（图1－19）。前两类空间可以通过人体工程学进行测定，后者则依赖于心理学的研究。

图1－19　单个人体所需空间

人在空间中具有方向性，除动作外，还会有上下、前后、左右方向上的判断。这种判断会产生不同联想，如上升、下降；前进、后退；胜利、失败……

人有领域感。领域感是人所占有的与控制的一定空间范围。它可以是建筑空间的一部分，也可能只是象征性的。

人与人接触，其恰当距离视情况而不同。有的社会心理学家提出，人际间社会接触有4种距离：亲密距离，如夫妇、双亲与子女，可在35cm以内；个人距离，如密切的朋友，约在35～120cm；社交距离，如熟人，约在120～300cm；公共距离，如陌生人，约在3～9m。

人与人的位置关系还包括：重叠、交接、邻近和分离（图1－20）。

图1－20　人与人的位置关系

在更复杂的人际关系中，每个人对空间的要求涉及家具布置、团体交往、个人领域等很多因素。由于人既是个体，又具有社会性，因此，在有的情况下需要私密性，有的情况则要求公共性、开放性。

（2）人与环境

环境是与个体相对应的空间、时间和社会万物的总体。环境可以分为形体环境和社会环境两大部分。形体环境由建筑、道路、场地、植物、环境设施等物质要素构成，其中有属于人工的，也有属于自然的。社会环境由人的各种社会活动构成，如欣赏、游览、交往、购买、聚会、工作、劳动等。形体环境是社会活动的场所，对各种行为起容纳、促进或限制、阻碍的作用。因此，形体环境要满足人的生理、心理需要，符合行为规律，为人类的各种活动提供环境支持，创造符合时代要求的空间。由于人的生理要求在人体工程学中已有研究，所以行为建筑学的研究往往侧重于心理方面。因此，不少人也把行为建筑学称为建筑环境心理学。

早期研究的一个重要领域是工作环境与工人心理。研究表明，人的行为受心理活动支配。环境影响心理，也影响人的行为。一定的环境会产生一定的心理，一定的心理将影响工人工作的积极性。例如，井然有序的室内布置，有条不紊的工艺流程，清洁卫生的工作场所，充足而柔和的光线，赏心悦目的色彩，在工人目之所及的地方布置绿树鲜花，都有利于提高工人的工作热情，减弱疲劳感，从而提高劳动生产率。以后，这一研究进一步扩展到其他用途的空间，探索各种自然环境、人工环境与人的心理感受、人的身心健康和生活质量之间的关系。社会学家、心理学家、建筑设计人员都参与了研究工作。

行为建筑学研究的另一重要领域是城市环境与居民心理。各种规模的建筑环境对人的行为影响是不同的，如生活在独户住宅、非独户住宅、街道、居民区、郊区的居民有不同的行为。住宅的类型和位置，可以影响家庭成员的相互关系，影响邻里交往和儿童的娱乐活动。同样的环境，对不同的年龄、经济地位、文化水平的人的影响也有差异。有人认为，通过设计不同的环境，可以在一定程度上影响人的行为。例如，优美而整洁的建筑环境，有利于使人养成讲究卫生的习惯，培养爱美的心理。行为建筑学还考察了现代化大城市的各种弊端，如人口密度太大，交通问题突出，污染与噪声严重，信息过量，人工环境过多，人的精神负担过重，人际关系冷漠等。

（3）行为建筑学的研究方法

行为建筑学的研究任务，主要是将大量定性的内容，通过各种科学研究手段，达到定量化分析，以提供科学的环境质量设计依据。行为建筑学由于重点是环境心理研究，所以其研究方法与现代心理学相似，大体上可分为实验法和调查分析法两大类。实验法可分为现场实验法与实验室实验法两种。调查法分为观察分析法与调查分析法，或者将两者结合起来形成观察调查分析法。

下面举例说明几种常见方法。

①建筑环境实验室

有的国家已建立了不同规模的环境实验室，其中包括室内气候实验、人体环境实验、视觉环境实验、环境心理实验等，根据任务配备有相应的测试仪器、设备。

②认知地图法

这种方法是请受试者快捷地画出一张某地区地图，然后标出哪些是他认为最突出的部分，包括从小的细节到大的区域，最后详细描述他个人穿越这一地区的感受等等。研究者将大量的个人认知地图和口头报告加以汇总，便能得出对某地区的公众印象。

③语义区别法

这种方法是让受试者观察真实的环境或所摄制的录像、照片、幻灯片，同时评价所看到的情况，根据各自的感受在语义标度表上打分。大量的测试结果再经过因素分析，便能产生较为精确的定量分析结论。

④问卷法

这种方法是让受试者在审慎编排的问卷上对环境质量进行评判，然后将大量的答案进行汇总和回归分析，并建立合适的数学表达式。

⑤时间支配报告

这是一种以口头或书面方式提出的，关于一个人在规定时间内所做事情的记录，通常为2小时，或其整倍数。记录要求精确详尽，受试者要有代表性，并尽可能多一些。一般以每10～15分钟为最小时间单位，按顺序记录每项活动的性质、参与者、发生地点和起止时间等。时间支配报告可用访问、问卷、时间安排日记等方法来收集资料，然后以编码方式用卡片或磁带储存起来，最后用计算机作数据处理。

⑥行为场所观察法

这种方法一般通过对具体环境中人的行为及所耗时间的调查，来对特定的形体和社会环境的数量、位置、规模、建筑处理等进行评价。这种方法常辅之以摄影、录像等技术，以取得更好的效果。另外，还可以采取间接度量方式，即当受试者自己不在现场，通过检查遗留痕迹或档案记录进行统计。

以上这些方法获得的资料，大多要经过数理统计处理，然后才能引出相应的结论。

（4）行为建筑学对建筑设计的影响和作用

行为建筑学对建筑的空间环境设计的影响十分深刻。它强调人的心理因素，并从定性分析发展为定量分析、能更深入地研究和预测人在环境中的行为，从而使空间环境设计在满足人的物质功能、精神功能等方面都大大前进了一步。它主张用现代科学手段对环境进行调查分析，这也为设计工作与实际结合找到了新途径。它还主张公众参与设计，打破了设计者单独设计的狭小圈子。在对现代城市的研究中，它分析了现代大城市的各种弊端，为更新城市规划理论和指导规划实践提供了依据。

下面举例说明行为建筑学在建筑设计中的应用。

【例1】　住宅楼梯坡度选择

楼梯坡度过陡使人多耗体能，年老体弱者上下困难。现选取正常体质男、女、老、中、青及幼共30名受试者，进行爬升楼梯疲劳实验，测定每个人的血压、脉搏和呼吸变化，记录疲劳感应，然后整理出楼梯坡度与心理疲劳感受图表、疲劳有感人数变化图表（图1－21）。结果表明，住宅楼梯踏步采用155mm×290mm或166mm×280mm比较舒适，而175mm×270mm则疲劳感较突出，4层以上的住宅不宜采用。当然，设计中实际采取的数据还要考虑经济等因素。目前我国城市住宅楼梯坡度一般标准仍然是偏大的。

图1－21　上楼梯疲劳有感人数变化图

【例2】　医院护士站位置选择（图1－22）

图1－22　护士站位置选择图

布置A、B、C三个方案，对病人和护士都进行心理测试，结果是：A方案能满足护士的要求，有屏蔽范围，便于管理，但病人与护士有隔离感；B方案将护士站设在单独的房间中，管理方便，病人可以进入房间与护士接触，但心理上感觉护士离病人远，有的病人徘徊在房门口而不敢进去；C方案考虑了护士和病人双方的行为特点，护士站前设有开敞的值班柜台，后面有与之连通的房间，病人可在柜台前与护士接触，护士又可进入房间工作，是一个考虑周到的方案。