人机工程学楼梯设计

摘要

结合安全人机工程学、房屋建筑学等相关知识，在考虑人的生理和心理特征、人——楼梯——环境的综合宜人性的基础上，对建筑的楼梯设计中楼梯类型、踏步宽度、踢面高度、楼梯宽度、踏步防滑、休息台、楼梯坡度、扶手以及楼梯颜色等进行了安全人机工程分析，并提出了楼梯设计的具体要求和建议，然后以吉林化工学院三教侧面楼梯为例进行了楼梯尺寸的计算，得出三教侧面楼梯的最佳尺寸。

关键词：安全人机工程学；楼梯设计；安全度；宜人性

前言

人机工程学是研究人与系统中其他因素之间的相互作用，以及应用相关理论、原理、数据和方法来设计以达到优化人类和系统效能的科学]3~1[。传统的机械设计以设计产品为主要目标，更多地考虑产品本身功能的实现，并未把人作为设计的目标，规范化地考虑人的因素]4[。近年来关于学校教学楼踩踏事件的报导屡见不鲜，虽然这些事故很大程度上是由人的不安全行为所引起，但客观因素却不能忽视。楼梯是联系不同楼层的交通枢纽，设计符合人的生理特征、心理特性的楼梯，不仅能使其功能得到充分的发挥，而且也能确保楼梯的安全度，提高其宜人性。因此，对楼梯进行安全人机工程的分析具有必要性，也有其实际意义。

目录

第一章楼梯各部分的设计要求 (1)

1.1踏步宽度和踢面高度 (1)

1.2楼梯的宽度 (1)

1.3踏步的防滑 (2)

1.4休息台(正平台和半平台)的设计 (2)

1.5楼梯坡度和扶手 (3)

第二章楼梯的设计和尺寸计算 (4)

2.1设计步骤 (4)

2.2尺寸计算 (4)

第三章色彩在楼梯设计中的应用 (6)

3.1色彩在梯级上的应用 (6)

3.2色彩在楼梯墙面上的应用 (7)

第四章结论 (8)

参考文献 (9)

第一章楼梯各部分的设计要求

楼梯是解决不同楼层之间垂直联系的交通枢纽，其应该有足够的疏散能力，满足安全、防火等的要求]5[。同时，根据安全人机工程学分析，楼梯的设计还要满足宜人性，即符合人的生理、心理特征。

人的动觉是对身体运动及其位置状态的感觉，它与肌肉组织、肌腱和关节活动有关]6[。人的动觉的改变破坏了原有的身体位置、运动方向、速度大小等的平衡，人就要重新建立新的平衡，在建立新的平衡过程中人的运动速度必然变缓。因此，建筑的楼梯应尽可能避免破坏人的动觉平衡，其类型宜采用直行形式，如直跑楼梯、对折的双跑楼梯或成直角折行的楼梯等，而不宜采用弧形梯段或在半平台上设置扇步。根据安全人机工程学的原理，楼梯各部分的设计要求如下：

1.1踏步宽度和踢面高度

确定楼梯踏步宽度(设为L)、踢面高度时要综合考虑人的行为习惯和人体相关尺寸。踏步太宽时，踢面过低会使人踏大步]7[，易产生疲劳，造成人体能量的浪费；踏步过窄时，踢面过低会增加梯级的级数，一方面增加了脚的移动次数使人容易产生疲劳，另一方面亦会使人形成一步踏多级的习惯甚至下楼时踏空跌倒。

踏步宽度主要与人的足长有关，设计时足长取《中国成年人人体尺寸》(GB1000-88)公布的男性足长分布的第95百分位数。该标准公布的人体数据是在裸体或单薄内衣的条件下测得的，测量时不穿鞋，因此有公式b a S S S +=[其中：S 为最小功能尺寸(mm)；a S 为第a 百分位人体尺寸数据(mm)；b S 为尺寸修正量(mm)]8[]。在取足长修正量时，基于人足全部在踏面上，此时脚可按照人的日常行为活动，只需考虑鞋前端或后端的修正量。由于鞋前端和后端的总的修正量为30~38mm ，所以足的修正量b S 取值为15~19mm ，由于95S =260~270mm ，因此S=275~289mm 。因为踏步宽度为人足的最小功能尺寸，所以L=S ，即踏步宽度最佳为275~289mm 。

梯级的高度(踢面高度)一般为127~200mm ，最佳为165~178mm ]8[。

1.2楼梯的宽度

楼梯的宽度主要取决于人的肩宽和人流量的大小。在设计楼梯的梯段宽时人肩宽取《中国成年人人体尺寸》(GB1000-1988)公布的肩宽分布的第95百分位数，在此称一人的肩宽修正的尺寸为1股人流的距离。在设计楼梯的宽度时不仅要考虑人能轻松通过，还要考虑安全功能距离，即预留的应急宽度(如为了在发生火灾时方便人能进行各种救火操作而设置的宽度)。因此，楼梯的宽度可按以下公式计算：

H=nH1+H2

式中：H1为人的肩宽的第95百分位所对应的尺寸404mm；H2为安全功能距离(mm)；n为人流的股数。

此外，不同使用性质的建筑需要不同的梯段宽度，如：公共建筑的楼梯应设置不少于2股人流的距离，其楼梯梯段宽度应不小于1500mm；居住建筑的楼梯梯段宽度应不小于1200mm]5[。

1.3踏步的防滑

对于踏步表面较光滑的楼梯，在设计时需注意踏步的防滑。踏步防滑设计一般采用条纹防滑，有内凹条纹和外凸条纹两种，从防滑的角度来看，内凹条纹根本起不到防滑的作用，只是具有一定的美学效果，所以既经济又有明显防滑效果的防滑设计是设置外凸条纹。但设置外凸条纹会使人产生强烈的凸感，感觉不适，因此设置的条纹要宜人，必须保证条纹凸起高度设置为刚好使人没有明显凸感的高度。

1.4休息台(正平台和半平台)的设计

休息台是在考虑人体生物力学特征的基础上为缓解人上下楼梯疲劳而设计的。设立休息台必须保证其不阻碍人上下楼梯，这就要求休息台的宽度不得小于楼梯宽度。正平台设计应避免从楼层出入的人和上下楼梯的人发生碰撞，因此正平台的宽度应大于半平台。假设正平台和半平台的宽度分别为D1、D2，则两平台的宽度之差d=D1-D2。通过研究人的日常行为可知，人在穿过某空间时表现出捷径效应。所谓捷径效应就是人在穿过某空间时总是采取最简洁的路线，即使有别的因素影响也是如此]9[。人在从楼梯入口进入楼梯时捷径效应表现在人有靠楼梯两侧行走的趋势，人行走的路线大致如图1中的箭头所示。人在进入楼梯时其行走方向与楼梯中行走在正平台的人流方向垂直，刚进入正平台的人要随人流一同行走就必须使身体旋转90°来改变行走方向，由此可知两平台的宽度之差d应大于或等于人的肩宽的功能尺寸(此处的肩宽应取男性第95百分位所对应的尺寸404mm)，才能确保进出楼梯的人不与楼梯中的人碰撞、拥挤，保证楼梯的畅通。

图1-1人的捷径效应路线图