2.2 人体尺寸的基本知识
2.2.1 人体结构尺寸
人体的结构尺即是人体的静态尺寸，在测量时，人体要处于固定的标准状态。测量过程中，变换的不同姿势，如立姿、坐姿、跪姿和卧姿四种基本形态，称为静态姿势。在生活中，有很多与人体直接接触的物体，其尺寸的设计都离不开人体静态尺寸。比如家具的设计、服装和手持式工具的设计等。主要为人体各种器具设备提供数据。在这些设计中应用最多的人体结构尺寸有：身高、眼高、肘高、坐高、坐深、坐姿肩高、坐姿臀宽、坐姿膝高、小腿加足高、坐姿大腿厚度、臀膝距、坐姿两肘间宽等。
国家标准GB/T 10000—1988根据人类工效学要求提供了我国成年人人体尺寸的基础数值。适用于工业产品、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造设备更新及劳动安全保护。标准中所列数值，代表从事工业生产的法定中国成年人（男18～60岁，女18～55岁）。本标准共列出47项人体尺寸基础数据，按男、女性别分开，且分三个年龄段：18～25岁（男、女），26～35岁（男、女），36～60岁（男）、55岁（女）。
（1）人体主要尺寸
根据国家标准GB/T 10000—1988规定，主要人体结构尺寸主要有身高、体重、上臂长、前臂长、大腿长、小腿长六项，除体重一项之外，其余五项主要尺寸的部位见图2-22。我国成年人人体主要尺寸见表2-4。
图2-22 我国成年人人体主要尺寸
1—身高；2—上臂长；3—前臂长；4—大腿长；5—小腿长
表2-4 我国成年人人体主要尺寸 单位：mm
（2）立姿人体尺寸
在测量立姿状态下，人体结构尺寸的数据时，要求人体挺胸直立，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，肩部放松，上肢自然下垂，手伸直，手掌朝向体侧，手指轻贴大腿侧面，自然伸直，左、右足后跟并拢，前端分开，使两足大致呈45°，体重均匀分布于两足。满足以上状态，才能使测量数据较为准确可信。
图2-23中，是国家标准GB/T 10000—1988中提供的成年人立姿人体尺寸的部位，有眼高、肩高、肘高、手功能高、会阴高、胫骨点高，其尺寸数据见表2-5。
图2-23 立姿人体尺寸
1—眼高；2—肩高；3—肘高；4—手功能高； 5—会阴高；6—胫骨点高
表2-5 我国成年人立姿人体尺寸 单位：mm
（3）坐姿人体尺寸
在测量坐姿状态下，人体结构尺寸的数据时，要求人体挺胸坐在被调节到腓骨头高度的平面上，头部以眼耳平面定位，眼睛平视前方，左、右大腿大致平行，膝弯曲大致成直角，足平放在地面上。满足以上状态，才能使测量数据较为准确可信。
图2-24是国家标准GB/T 10000—1988中提供的成年人坐姿人体尺寸部位，包括坐高、坐姿颈椎点高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢长共11项，尺寸数据见表2-6。
图2-24 坐姿人体尺寸
1—坐高；2—坐姿颈椎点高；3—坐姿眼高；4—坐姿肩高； 5—坐姿肘高；6—坐姿大腿厚；7—坐姿膝高；8—小腿加足高；9—坐深；10—臀膝距；11—坐姿下肢长
表2-6 我国成年人坐姿人体尺寸 单位：mm
（4）人体水平尺寸
国家标准GB/T 10000—1988中提供的人体水平尺寸部位，有胸宽、胸厚、肩宽、最大肩宽、臀宽、坐姿臀宽、坐姿两肘间宽、胸围、腰围、臀围共10项，如图2-25所示，尺寸分布表见表2-7。
表2-7 我国成年人人体水平尺寸 单位：mm
图2-25 我国成年人人体水平尺寸
1—胸宽；2—胸厚；3—肩宽；4—最大肩宽； 5—臀宽；6—坐姿臀宽；7—坐姿两肘间宽； 8—胸宽；9—腰围；10—臀围
依据国家标准GB/T 10000—1988中所列的人体尺寸数值进行参考时，应注意下列容易导致偏差的两点。
其一，GB/T 10000—1988中所列数值均为裸体条件下测量的结果。在具体应用中，要考虑因防护服装而增加适当的余量。
其二，近20年来由于人们生活水平的提高，年轻人的身高、体重都有不同程度的增加，导致数据存在偏差，在使用测量数据时，应根据年代的不同，而进行适当的修正。
（5）我国各大区域人体尺寸的均值和标准差
我国是一个幅员辽阔的多民族国家，由于区域、民族、性别、年龄、生活条件等因素的不同而存在差异，导致不同地区间人体尺寸差异较大。因此，从人类学角度，在我国成年人人体测量工作中，以及根据我国征兵体检等局部人体测量资料而将全国划分成以下6个区域，为了能选用合乎各地区的人体尺寸，GB/T 10000—1988标准中还提供了这6个区域成年人的体重、身高、胸围三项主要人体尺寸的均值M和标准差SD，见表2-8。
表2-8 我国6个区域的人体体重、身高、胸围的均值M和标准差SD
其中，东北、华北区是指黑龙江省、吉林省、辽宁省、内蒙古自治区、山东省、河北省、北京市、天津市；
西北区是指新疆维吾尔族自治区、甘肃省、青海省、陕西省、山西省、西藏自治区、宁夏回族自治区、河南省；
东南区是指安徽省、江苏省、浙江省、上海市；
华中区是指湖南省、湖北省、江西省；
华南区是指广东省、广西壮族自治区、福建省；
西南区是指贵州省、四川省、云南省。
在使用以上GB/T 10000—1988标准中的数据时，如需选用某地区某百分位的人体尺寸，可根据表2-8中相应地区人体尺寸的均值和标准差，并按照公式的计算方法，可求得所需的不同百分位所对应的人体尺寸。
在我国标准GB 10000—1988中，不包含香港地区人体尺寸，因其当时还没有回归祖国，所以，在划分的六个区域中，亦不包括香港。而此前，香港地区为各种设计提供了较完整的人体尺寸数据。
其中P5、P50、P95是设计中三种常用的百分位数。表2-9给出了常用的P5、P50、P95三种百分位数的成年人人体尺寸。
表2-9 香港地区成人人体尺寸 单位：mm
2.2.2 人体功能尺寸
人体功能尺寸即是人体动态尺寸，是人在进行某种功能活动时肢体所能达到的空间范围，是被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸测量。人体的静态测量参数即人体结构尺寸，虽然可以解决不少工业产品造型设计中的有关人体尺度的问题，相对结构尺寸而言，功能尺寸对设计更有用处，由于人的状态并非是僵直不动的，例如在操纵设备、机器、使用工具或从事某种作业时是活动的、可变的，而人体的动作形态又是相当复杂而又富于变化，从立、坐、卧、跳、旋转、蹲、行走等，都会显示出不同形态所具有的不同尺度和空间需求。并且，从产品设计的角度来看，合理地依据人体一定姿态下的肌肉、骨骼的结构来设计，能调整人的体力损耗、减少肌肉的疲劳，从而有利于人体健康和极大地提高工作效率。因此，对于大多数的设计问题，功能尺寸更具有广泛的用途。
人体功能尺寸是由关节的活动、转动所产生的角度与肢体的长度共同参与协调产生的范围尺寸，功能尺寸的测量人体，可用于解决关于空间范围、位置的问题。人体动态尺寸分为四肢活动尺寸和身体移动尺寸两类。
四肢活动尺寸是指人体在身躯位置保持不变的情况下，只活动上肢或下肢时的人体所达范围，其中四肢活动尺寸又可分为手的动作和脚的动作两种，而身体移动包括姿势改换、行走和作业等。
在使用功能尺寸时强调的是人体在活动过程中的各个部分并非独立工作，而是在协调动作中完成一项任务，因此，有必要把人的运动能力也考虑进去，企图只根据人体结构去解决一切有关空间和尺寸的问题将很困难或者至少是考虑不足的。例如，人体手臂能达到的范围绝不仅仅取决于手臂的静态尺寸，它必然受到肩的运动、躯体的转动等的影响，因此，人体手臂的动态尺寸大于其静态尺寸。图2-26为根据结构尺寸和功能尺寸设计的对比图，静态图强调驾驶员与驾驶座位、方向盘、仪表等的物理距离，是一种不动状态下的空间范围和位置关系；动态图强调驾驶员身体各部位的动作关系。
图2-26 根据结构尺寸和功能尺寸设计的驾驶室
人体结构尺寸和人体的功能尺寸是设计中的基本依据，以家具设计为例，要合理确定一件家具的尺寸，都必须参照相应的人体结构尺寸和人体的功能尺寸，如椅子座高、座深的设计主要参照人体结构尺寸，分别以人体坐姿时的小腿加足高和大腿水平长为基本尺度依据。而对于另外一些尺寸又是以人处于不同姿态时手或足的活动范围为依据的家具，如柜类家具的物品的存放区域划分及搁板高度就是以手的活动范围和动作的难易程度为依据而设计。图2-27为根据人体功能尺寸设计的时装商店家具，图2-28为图书馆目录柜常用人体功能尺寸。
图2-27 根据人体功能尺寸设计的时装商店家具
图2-28 图书馆目录柜常用人体功能尺寸
室内设计时人体尺寸具体数据的选用，应考虑在不同空间与围护的状态下，人们动作和活动的安全，以及对大多数人的适宜尺寸，并强调其中以安全为前提。对门洞高度、楼梯通行净高、栏杆扶手高度等，应取男性人体高度的上限，并适当加以人体动态时的余量进行设计；对踏步高度、上搁板或挂钩高度等，应按女性人体的平均高度进行设计。比如人在向前运动中必须依赖肢体的运动，在人所能通过的最小通道设计中，考虑过道时人走路要摇摆5～6cm，至少要离墙壁5cm，因此，过道宽度并不等于肩宽，单人通过的通道宽可设计成约700mm，双人通过的通道宽约1300mm（相关人体各部位活动范围、功能尺寸及出力范围等详见第4章）。
2.2.3 人体尺寸的影响因素
在人体测量中，仅仅局限在测得的人体数据是不全面的，在统计过程中，还需要考虑影响人体尺寸的相关的复杂因素，无论是个人与个人之间，还是群体与群体之间，人体尺寸都会有较大的差异，只有了解了影响人体尺寸的复杂因素，才能更有效地利用人体尺寸的数据。影响人体尺寸产生差异的主要原因有如下几个方面。
（1）种族差异
人体尺寸受国家、种族、地理环境、生活习惯、遗产特质等多种因素的影响。在尺寸绝对值、身材的体型特征、比例关系等多方面都存在差异，世界部分地区国家成年人身高平均值和标准差见表2-10，世界各国人体各部位尺寸与身高的比例见表2-11。
表2-10 部分国家地区人体身高平均值M及标准差SD 单位：mm
表2-11 世界各国人体各部位尺寸与身高的比例
注：H为亚洲人立姿身高，mm；h为欧美人立姿身高，mm。
（2）世代差异
人体尺寸数据具有较强的时效性，一般每10年就需修订一次，美国的军事部门每十年测量一次入伍新兵的身体尺寸，以观察身体的变化，第二次世界大战时期入伍的人的身体尺寸超过了第一次世界大战时期。我国最早的一次全国规模的人体测量工作是在1986～1987年，中国标准化研究院在全国16个省市，采用直尺、马丁测量仪等手工测量技术对18～60岁的22000多成年人进行了人体测量，采集了包括身高、腰围、臀围、足长、体重、握力等73项工效学基础数据，在此基础上发布了我国成年人人体尺寸的系列国家标准，提供了我国成年人人体尺寸的基础数值。该标准已经成为服装、家具、汽车等许多行业领域技术标准的基础标准。
然而，在使用人体测量的数据时，如若使用多年前的数据，很有可能会导致错误出现。子女们一般比父母长得高，这个问题在总人口的身高平均值上也可得到证实。30年来，我国人民生活水平有了质的飞跃，身体体型发生了巨大变化，现有的成年人人体数据已无法准确反映当前我国国民的身体状况。2009年，中国标准化研究院曾采集了3000份中国成年人三维人体尺寸，发现中国人尤其是35岁以上人群明显变胖，成年男子身高增加2cm、腰围增加5cm。依据1986年采集的中国人体尺寸数据设计的服装显然不能很好适合现代人体型。目前，我国工效学基础参数数据缺失严重，我国成年人人体尺寸数据已严重滞后，力量、视觉、听觉等工效学基础参数数据基本空白。
最新的“中国成年人工效学基础参数调查”已于2013年启动，并计划于2018年完成。此次工效学基础数据调查工作。将以18～75岁的中国成年人为对象，将全国区域划分为6个区，每个区内抽取4～6个测量点，在全国范围内测量和调查2万多个样本（人）。与1986年的调查相比，此次调查除了人体尺寸参数从74项增加到120多项外，还将测量人体肌肉力量、视觉敏感度、声音敏感度、指端触觉等新项目，甚至还新增了腹厚的测量，这将为椅子和沙发的设计者提供更细致的数据。以此次调查来说，每个被试者将被采集和测量包括形态、力学、视觉、听觉、触觉5大类共200多项的人体工效学基础数据。
（3）年龄的差异
年龄造成的差异也应注意，体型随着年龄变化最为明显的时期是青少年期。人体尺寸的增长过程，女子一般在18岁结束，男子一般在20岁结束，但男子最终在30岁时才停止生长。之后，人体的身体尺寸是一个随着年龄的增长而缩减的过程，体重、宽度尺寸是一个随之而增加的过程。
儿童期身体的生长发育是一个不停发展的过程，是人体生长的关键时期。首先从身高的角度来说，总的趋势是开始时生长很快，后来生长渐慢，其中出现两次猛增现象，称为生长“高峰”，如图2-29所示。
图2-29 儿童生长曲线示意图
第一个阶段，儿童在成胎至两周岁左右，此时期的生长增长极为迅速，速度达到顶峰；第二阶段是从9周岁至16周岁，此阶段不仅身高和体重出现了陡增现象，更重要的是身体内部发生了质的变化。一般来说，儿童身体生长趋势，是头部优先，上身居次，下肢靠后。随着青春期结束，生长到18周岁时，身体的外形基本定下来。当然因为女孩子停止长高的年龄比男孩子早三四年，男孩子的陡增时间比女孩子长而且长势持久，所以，最后男孩子的身高总是高于女孩子，大致来说女性的身高平均约为男性的95%。
在儿童方面的人体尺寸的研究，历来都是较少的，但是在做关于儿童方面的产品、室内等方面的设计时又是必不可少的。有效地利用儿童的人体尺寸数据，不但可以提高安全性和舒适性，而且还可以避免意外伤亡等事故的发生。比如，当成年人的头部能顺利地钻过栏杆等物体的间隔时，大多也可以顺利钻过。但是，根据儿童人体尺寸比例得知，儿童的头部要比正常的身体比例大，必要时要考虑栏杆能通过的最小身体尺寸，以防儿童出现大半个身体在外的情况带来危险。在室内设计中，如盥洗池的高度应为0.50～0.55m，宽度为0.40～0.45m，水龙头的间距为0.35～0.4m；无论采用沟槽式或坐蹲式大便器均应有1.2m高的架空隔板，并加设幼儿扶手。每个厕位的平面尺寸为0.80m×0.70m，沟槽式的槽宽为0.16～0.18m，坐式便器高度为0.25～0.30m。幼儿园室内的窗台，考虑到适应幼儿的尺度，窗台高度常由通常的900～1000mm降至450～550mm，楼梯除设成人扶手外，并应在靠墙一侧设幼儿扶手，其高度不应大于0.60m，楼梯栏杆垂直线饰间的净距不应大于0.11m。当楼梯井净宽度大于0.20m时，必须采取安全措施，楼梯踏步的高度不应大于0.15m，宽度不应小于0.26m。
一般来说，青年人比老年人身高高一些，老年人比青年人体重大一些。在进行某项设计时必须经常判断与年龄的关系，是否适用于不同的年龄。对工作空间的设计应尽量使其适应于20～65岁的人。
老年人方面的人体尺寸的研究，历来也都是较少的。现代社会中，生活条件得到改善，医疗设施得到完善，人的寿命增加，当今世界许多国家都已进入了人口老龄化阶段。所以，在老年人方面的问题越来越多，也有越来越多的数据有待完善，需要我们进行更多的测量和分析，而不应让老年人生活在成年人的世界里，适应成年人的生活。据老年医学研究，人在28～30岁时身高最大，35～40岁之后逐渐出现衰减，这主要是由于椎间盘萎缩变扁，椎体疏松变扁，脊椎弯曲度加大。据统计，我国60～80岁老年男性身高平均下降约1.9%，而60～80岁的老年女性平均身高下降约4.00%，因此运用这些老年人身高的降低率可以近似推算出老年人身体在高度方向的部分人体尺寸，可以利用这些得出的老年人人体尺寸进行老年人室内设施、家具等的设计。由于老年人有不同程度的变矮。所以，在进行老年人家具设计时，要根据老年人的特殊人体尺度，去设计家具的高度，尤其对于家具细部设计也要考虑到这方面的因素，比如，对于扶手、座椅、栏杆、挂衣钩设计要考虑到老年人身高变矮的实际情况。在设计时应考虑到以下两种情况，无论男女，上年纪后身高均比年轻时矮；而身体的围度却会比一般的成年人大，需要更宽松的空间范围；由于肌肉力量的退化，伸手够东西的能力不如年轻人，因此，手脚所能触及的空间范围要比一般成年人小。人的臂力和腿力随年龄变化示意见图2-30。
图2-30 人的臂力和腿力随年龄变化示意图
（4）性别差异
在3～10岁期间，男女身体尺寸的差别极小，同一数值对两性均可适用，从10岁开始，两性身体尺寸出现明显差别。表现在人体尺寸、重量和比例关系上男性与女性之间都有明显差异。对于大多数人体尺寸，男性都比女性大些，但其中有四个尺寸——胸厚、臀宽、臂部、大腿周长的尺寸，女性比男性的大。男性较女性身材高大，平均高出10cm。男女即使在身高相同的情况下，身体各部分的比例也是不同的。从宽度看，男性肩部宽，骨盆窄，女性肩部窄，骨盆宽。从长度看，男性由于胸部体积大，显得腰部以上发达，女性由于臀部宽阔，显得腰部以下发达。从轮廓看，男性肌肉起伏显著，脂肪少，肩部宽臀部窄，构成了上大下小的体型特征，女性则脂肪较多，肌肉起伏不明显，肩部窄臀部宽，构成了上小下大的体型特征。同整个身体相比，女性的手臂和腿较短，躯干和头占的比例较大，皮下脂肪厚度及脂肪层在身体上的分布，男女也有明显差别。在设计中应注意这种差别，即使是较小的男性人体尺寸也不能代替女性人体尺寸。尤其是在坐姿操作、腿的长度起作用的环境中，设计应充分考虑女性的人体尺寸与男性的差异。
（5）职业差异
身体大小及比例上存在着差异也包含职业差异上的原因，例如，由于工作中人体的劳作不同，在我国体育运动系统工作的人员要比一般部门工作的人员高大。也有一些人由于长期的职业活动改变了形体，使其某些身体特征与人们的平均值不同。所以，在为特定的职业设计工具、用品和环境时，对于不同职业所造成的人体尺寸差异情况必须予以注意。
（6）其他的差异
像地域性的差异，如平均身高方面，寒冷地区的人均高于热带地区，平原地区的人高于山区，这些差异在我国南北方都很明显。社会的发达程度也是一种重要的差别，发达程度高，营养好，平均身高就高。即使是同一国家，不同区域也有差异，另外，随着国际间、区域间各种经贸活动的不断增多，不同民族、不同地区的人使用同一产品、同一设施的情况将越来越多，因此，我们所设计的产品应尽量符合多民族通用的要求。