明式家具造型设计中的人机工程学应用
在现代文明高度发展的今天，明式家具依然是各国设计师尊奉的典范。明式家具的独到之处是多方面的，不仅具有“简、厚、精、雅”的艺术特色，还有丰富而严谨的榫卯结构，除此之外，明式家具在人机工程学上的应用也让我们后人叹为观止。
人机工程学在现代设计过程中已成为设计师自觉考虑的一个重要因素，它的研究内容主要有下列几个方面：人体测量学，生理解剖学及心理学;目的是使人在使用产品时获得高效，舒服，安全，健康的感受。尽管人体工程学在20世纪初就作为一门科学被系统提出，人们也普遍认同此为人体工程学的起源，实际上早在数千年前，人类制造出来的物品如家具，劳动工具等已经反映出了人机工程学的运用。
其中明式家具作为世界家具史上的经典，在造型、材料、结构等上面已经达到非常高的水平了，其人机工程学的应用不仅体现出中国古代劳动人民的智慧，而且更值得我们当代的设计师去研究、继承与发扬。下面主要从造型方面来进行论述明式家具设计中的人机工程学应用。
图1 明椅的靠背曲线 图2 人体脊柱的形状与组成
1. 靠背造型中的人机设计
明式家具造型多曲中带直，曲而不弯，寓刚于柔，暗喻隐忍之美，这也与中国书法的“一波三折”有着异曲同工之妙。通过各种直、曲线的组合，线与面交接所产生的凹凸效果，既增加了家具形体空间上的层次感，又丰富了线条在家具设计中的艺术表现力，更重要的是在人机工程学上对家具进行了一些巧妙的设计，比如明式家具中的椅子(图1、图2)。众所周知明式家具中的椅子和清式家具中的最大不同之处就是在靠背上。明式家具中椅子的靠背多半是呈“S”形而清式家具的椅子靠背多半是与坐面呈90°的直角。
那么从人机工程学的角度去分析，“S”形的靠背是曲线是工匠根据人体特点设计的。人体脊柱的侧面，在自然状态时呈“S”形。明代匠师根据这一特点，将靠背做成与脊柱相适应的“S”形曲线;并根据人体休息时的必要后倾度，使靠背具有近于100度的背倾角。这样处理的结果，人坐椅上，后背与椅子靠背有较大的接触面，肌肉就得到充分的休息，因而产生舒适感。坐不易感到疲乏。而清式家具的90°的直角靠背则让人感到无时不刻得“正襟危坐”，这样人体就会很快感到疲劳和不适。
2. 扶手造型中的人机设计
图3 明黄花梨圈椅
扶手的设计可以使手臂有所依靠，使人体处于较稳定的状态，它也作为改变坐姿和从坐椅上站起等动作的支柱，明代椅子中的玫瑰椅，官帽椅、圈椅等都有扶手，人体工程学要求扶手的高度一般以人的手臂可以自然下垂为宜，过低或过高都会让人感到不舒服，从表中可以看出，明代坐椅在扶手高度的设计，与人机工程学要求的尺寸还是非常吻合的。如(图3)，这把明式黄花梨圈椅，整个扶手造型流畅圆润，可以使人的手臂自然垂放在上面，加上“S”形或“C”形的靠背，使人坐在上面身体可以得到全部的放松，这也是古今中外的设计家所公认的第一椅具。
图4 明黄花梨四出头官帽椅
如(图4)这具扶手椅尺寸并不小，构件却很细;弯转弧度大，更是它的一个特点。搭脑正中削出斜坡，向两旁微微下垂，至尽端又复上翘。靠背板高而且薄，自下端起稍稍前倾，转而向后大大弯出，到上端又向前弯，与搭脑相接。如果从椅子的侧面看，宛然看到了人体自臀部至颈项一段的曲线。后腿在椅盘以上的延伸部分，弯转完全随着靠背板。扶手则自与后腿相交处起，渐向外弯，借以加大座位的空间，至外端向内收后又向外撇，以便就坐或站立。联邦棍先向外弯，然后内敛，与扶手相接，用意仍在加大座位空间。前腿在椅盘以上的延伸部分曰“鹅脖”，先向前弯，又复后收，与扶手相接。以上几个构件几乎找不到一件是直的。椅盘以下的主要构件没有必要再出现弧线，但迎面的券口牙子，用料窄而线条柔和，仍和上
部十分协调。
3. 边缘细部设计中的人机应用
3.1 桌案边沿处
图5 明黄花梨翘头案
翘头案等的边部(图5)，更加实用，因为当案上放置物品时，由于有了翘头的制约而不容易从侧边滑出，特别方便当时的文人用卷轴书画的时候，不会滚落下地。当翘头构件包住板件的端面时，则可避免榫头暴露在空气中可能引起的木材缺陷。
3.2 一气呵成的扶手造型
图6 圈椅扶手末端外弯形式
将圈椅的椅圈扶手的末端略向外转，做成所谓的“鳝鱼头”状，有着减少视觉张力的作用。根据完形理论，一个未封闭的圆形比一个完整的圆更具张力，往往让人产生将其封闭的冲动。但如果把未封闭处向外弯转，则可因形成了向外的张力而减弱原有的向内的张力，视觉效果更加宜人(图6)。
3.3 明式家具线脚之拦水线。
图7 有束腰半桌
拦水线是明式家具常用的线脚之一。作为饮膳之用的桌案，沿桌面边缘多高起一线，以防酒水菜汁流沾衣衫，明式家具桌面边缘的拦水线可以防止汤水流下桌沿。这种细节处理充分体现了儒家“经世致用”的思想和对生活中人的关怀。如(图7)，有束腰炕桌展腿式半桌，这是两种形制较小的长方形桌案。酒桌远承五代、北宋，常用于酒宴。桌面边缘多起阳线一道，就是拦水线。
3.4 踏脚枨的舒适。
图8 明黄花梨交椅
明式椅子有很多具有踏脚枨，是专门给双腿提供“休息”的地方，如(图8)，明黄花梨交椅，脚踏可以供双脚休息，并且踏脚不是与托泥紧贴在一起的，而是似接若离，这一维妙的细部处理赋予这把椅子以活的灵魂。
4. 架子床与拔步床中的人机设计
图9 明黄花梨月洞式门罩架子床
中国有着几千年的文明史，在这几千年连续不断的历史中，中国人总结出了一套非常科学的生活方式。比如，中国的古老的大床，就是一种非常科学的产品。这种床统称架子床。架子床在人机工程学的考虑上是非常细致的：第一、有了四周的围栏，睡在上面心里感觉轻松，因为绝对不会有滚落床的忧虑。第二、床前左右两侧的围栏，也是设计得很妙。它让睡近床口的人，腰部不会有落空的感觉。第三、架子床把人睡眠的空间缩小了，如果再加上围帐，便仿如一间小屋。符合藏风聚气的风水需要。第四，架子床不仅可以增加卧室空间的私密性，而且冬天可以保暖，夏天可以防蚊。如(图9)，明黄花梨月洞式门罩架子床。
图10 明拔步床
拔步床，又叫八步床，是体型最大的一种床。它是在架子床的基础上进行增加，正面设有浅廊，像间房子。拔步床的独特之处是在架子床外增加了一间“小木屋”，从外形看似把架子床放在一个封闭式的木制平台上，或称“地平”，平台长出床的前沿二三尺，平台四角立柱，镶以木制栏围，有的还在两边安上小窗户，使床前形成一个小长廊，使床前形成一个回廊，虽小但人可进入，人跨步入回廊犹如跨入室内，回廊中间置一脚踏，长廊两侧可以安放桌、凳类小型家具，用以放置杂物。这种床形体很大，床前有相对独立的活动范围，虽在室内使用，但宛如一间独立的小房子，浅廊里靠枕头的一侧，设有梳妆台，另一侧放置马桶。这种床对当时人的生活起到了很多方便的用处，过去没有卫生间，有了拔步床，夜里可以不出这张床就使用到马桶，早上起来，可以不出这张床就梳洗打扮更衣。如(图10)明拔步床。
5. 尺度上的人机工程应用
5.1 屏风的高度是基于人的视觉高度为基础而设计的。
图11 黄花梨仕女观宝图屏风
我国古代建筑大都是土木结构的院落形式，不如今世钢筋水泥房屋那么严紧。为了挡风，古人开始制造屏风这种家具。除了挡风之外，屏风还是建筑物中可以移动的精巧断隔，有的在床后安置屏风，亦作倚靠或挂置什物之用。如(图11)黄花梨仕女观宝图屏风，高245.5cm，长150cm，宽78cm。这个屏风是一对的，体形比较大，雕刻工艺精美，除了能够放在门口挡风遮尘外，屏心的油画也可以作为观赏品。
5.2 柜架类尺寸的人机考虑。
图12 明黄花梨万历柜
柜子的高度、层高、开合方式等都是照人的使用习惯和生理尺寸而确定。架也有大小二式，大者为书架，高七尺余，与成人身体尺度相适，既要拿书方便，又要宜于书籍的保存，小架，可置于几上，用于放置“笔架及朱墨漆者"，既要美观又须使书房不显零乱，雅而有序。明代最流行的一种柜子叫万历柜，万历柜因样式流行于明代万历年间而得名，柜为架格和柜子的组合，上可陈设文玩，下可储放书籍物品。因上格透空明亮，故又名亮格柜。一般万历柜的高度尺寸，会比人的视线稍微高一点儿，眼睛稍微往上一抬，就能看见它的亮格了。如(图12)，明黄花梨万历柜。
5.3 明椅的各构件尺寸。
如搭脑、扶手等部位的设计，其尺寸、线形变化、转角的曲度，都与人体的相应部分有着必然的联系。椅子上半部(靠背)和下半部(坐具)形成了很恰当的高矮比例关系，上半部(靠背)的高度是根据人坐时的背部脊椎高度而制定的，搭脑的高度与人头颈部平齐，适合头部的依靠。下半部(坐具)是根据人的下肢长短来制作的，有时还会设计一个脚踏来配合坐具使用时舒适的高度。
图13 明式圈椅尺寸图
明式家具的适用和合理性还比例上，与现代人机工学的研究成果基本吻合。通过对传世实物的测量，发现许多明式家具的尺寸都是非常科学的，尤其是关键部位的尺寸基本能与人体测量的数据相符。如圈椅。圈椅座深440mm，座宽532mm，与人机工程学对座深和座宽的要求基本吻合。座高520mm，脚踏板高90mm，这是由于明式家具设计座椅时定为脚、臀、背三个支点，从膝到脚的高度为430mm，也正好与人机工程学对座高要求的420mm-440mm吻合，它们既是 简洁的，又是舒适的(图13)。
5.4 床榻类尺寸符合人体尺度。
图14 紫檀三屏风独板围子罗汉床
在《长物志》卷六——几榻卷中，关于家具的描述不但记述了人体尺度、比例、功能等
因素，对不同形制的家具尺寸也有详细记载“榻座高一尺二寸，屏高一尺三寸，长七尺有余，横三尺五寸”。从现代人机工程学关于人体比例的测量可以看出这一尺寸显然非常符合人体伸展弯曲的需要，家具的适用性因之大大增强(图14)。
为家具史上一颗最璀璨的明珠，明式家具不仅在造型上符合形式美的原则，而且在人机工程学方面也称得上科学严谨，我国的家具业正在蓬勃发展，深入地了解和继承我们国家的优秀传统家具文化中的精髓，对于设计界弘扬中国风格，走自己民族特色的道路是很有必要的。