关键词：概念设计；非理性因素；设计实验
1概念设计的内涵与特征
“概念”一词的本义在《中国大百科全书》中的解释是“怀孕，孕育的意思，即经过十月怀胎之后生成的一种新事物”。概念设计是设计师对建设场地进行实地考察后，有意识的针对场地中的环境构成元素进行深入分析，提炼，浓缩而成的一种可以统领全局，贯穿设计过程始终的构思主线。它一般以抽象的形式出现，追求神似而非形似，具有非理性因素的思维特征，往往是设计师的一些顿悟、灵感就可能形成一些重要设计项目的原始创作意念。同时，概念设计具有很强的实验性，有时甚至纯粹是一种尝试，完全在从事探索性活动。
2概念设计的重要性与意义
概念设计自从上世纪问世以来，已经被许多世界建筑大师在一些重要建设项目中恰如其分的运用，其重要性是不言而喻的。在建设项目的前期阶段，概念设计的主体地位是不可辩驳的。倘若没有优秀的创作意念作为引领整个设计的主线，策划方案设计就会一团散沙，缺乏整体性、有机性，让人有随意拼凑，抄袭之感。另外，重视概念设计有利于激发创作灵感，增强设计师的原创意识，不致步人后尘，而走上自主创新的道路。
3概念设计的策略与方法
首先要对场地的环境因素进行有意识的分类与整理，分析各个条件之间的内在联系与制约关系。从宏观的角度进行分析，不拘泥于细小的实际工程问题，着眼于大局。其次，要充分运用联想的方法，辅助于文学，艺术等学科的知识，使头脑中朦胧，散乱的想法明晰准确地表达出来。在当今建筑全球化背景下，把握地域性，坚持功能性，重视形式性，考虑经济性是建筑创作的核心所在。建筑创作的突破口往往在学科边缘或者交叉学科中。再次，要摆脱自身的思维定式，对于掌握概念设计来说这种思维定式非常不利。因为如果设计者从自身已有的知识出发来进行概念设计，必然会受自身思维定式的影响，所设计出来的成果必然不太理想。设计者需要抛弃传统的为了做某个设计而进行资料收集，文献阅读的不良习惯，在平时就要有意识的阅读一定量的理论方面的文献，积累一套行之有效的设计手法和解决实际问题的策略。最后，要学习已有的优秀作品的概念设计过程，做深入的设计分析与表达，因为设计分析与表达作为一种学习方法对于初学者来说是大有裨益的。
4概念设计的应用举例
4.1这是一个改建项目，位于南京幕府山脚下，原为长安汽车制造厂，现在破产了，改为艺术家村租给艺术家使用。我们一行8人对场地进行数次实地调研。最后我从场地的地形特征——象一条小船，以及场地的环境特征——背山面水，左右围护，三面环山的特点出发提炼出整个区域的设计概念“船”。后来联想工厂破产的情景，以及艺术村将来经营的状况决定再加入风险因素“渡”，因而我的设计概念变为“渡船”。接下来又融入了文学因素，考虑艺术村商业运作的需要加了“的情怀”，最终我的设计概念变为“渡船的情怀”。考虑到整个区域内不同位置的经营状况，现状条件不同，又将整个区域分成6个小区域，每个区域都以自身独有的特征命名，并贯穿在总概念之中，使其有分有合，统一之中蕴含变化。最后，我对场地内的浅蓝色区域进行了环境概念设计，编写了整个区域的故事书，使中心概念在故事书的烘托下显得更加丰满。(见图1)
转4.2陕西西安某古墓博物馆的概念性建筑方案设计中笔者就运用了传统民居地坑院入口的概念。古墓博物馆顾名思义是在新发现的古墓建筑群上就地建设博物馆，以最大可能的保护原址，并使博物馆建筑本身具有静谧，昏暗，冥冥之光的气氛。为了营造这种气氛笔者想到了传统民居四合院的空间布局，将古墓建筑群原址保护在地下一层，地上再建二层将古墓发掘的宝藏进行展示，地面建筑四周没有开窗，参观者从室外通过踏步盘旋而上到屋面层，而后再从屋面盘旋而下到达至各层，各层展厅均有入口对外开在走廊上，打开入口天井中的自然光与室内的人工光源交相呼应，在室外树木的遮挡下，室内光影斑斑，忽明忽暗，更加突出了建筑的神秘性，场所感。置身其中使人有一种强烈的空间感受和震撼的视觉冲击，崇拜仰慕之情油然而生，这正是建筑师所期望达到的效果，使参观者能有深切的体验空间，参观之后难以忘情。(见图2)
中国20世纪的社会变革影响了书籍出版业的发展。迈入21世纪，随着出版业的繁荣发展，无论是出版社的美术编辑，还是工作室的设计师，都以巨大的热忱不断学习，使得书籍设计艺术呈现前所未有的繁荣景象。除此之外，国内与国外的书籍设计师的学术交流更为频繁，使得人们对书籍设计的概念有了新的认识。国内的书籍设计大师吕敬人先生曾说过：“书籍装帧设计应该逐步地走向书籍整体设计。”这也是全球著名的书籍设计师共同的认识。日本设计师杉浦康平也曾针对书籍设计提出了“新设计论”的概念：用感性和理性构筑视觉传达媒体的思维方式和运作规则，使设计达到其原构想定位的平方值、立方值以至达到多次方值的增值设计效果。以往书籍只被认为是平面的视觉载体，因而走不出陈旧的设计思维。书籍设计在现代社会已经不仅仅是装帧设计，而是类似于建筑设计的复杂的整体设计。
二、如何理解概念书
概念书是充分体现书籍内涵，但又与众不同、令人耳目一新、独具个性特征的形态书籍。设计师将创作灵感发挥到极致，而不受书籍本身形态、材料的限制。并不是所有概念书都能投入大规模的印刷生产，将概念书的设计方式运用于高校视觉传达专业书籍设计课程的训练中，能更好地激发学生的创意思维。学生的概念书作品《星座》（图1），将十二星座用折纸做出的立体星形作为贯穿书籍的设计点，令人耳目一新。读者能够通过每页不同的镂空看到不同的星座位置，学生很好地运用了空间的概念。学生概念书作品《美容日记》（图2），封面采用镜面的形式，，与主题贴合，根据不同的美容章程选择的不同材料。如，护发篇用黑色毛线模拟发丝，让读者在阅读的同时可以直观感受质感，也更生动有趣。脸部按摩篇更是用不同的装帧手法表现不同的按摩手法，读者可以切换了解按摩的位置和手法，达到与读者互动的目的。
三、从概念书看书籍设计发展的趋势
1.书籍设计从平面走向空间的多元化书籍设计发展最典型的变化就在于书籍设计师已经不再拘泥于装帧设计，更多的人开始关注书籍的整体结构。书籍除了封面、封底、书脊，还有环衬、扉页、内页、书口、腰封、外函等，这些也需要设计师精心进行设计规划。《彼得潘》（图3）立体书是由美国著名立体书设计师罗伯特·萨布达设计的。他所设计的书籍趣味十足，书中层层叠叠的云朵、建筑和灯光效果，既保留了原著内容的原汁原味，又以形象生动的立体效果得到了儿童的喜爱。这种立体空间设计的书籍打破了人们对于书籍设计的传统理解，丰富而饱满，阅读完整本书后印象深刻，整本书更像是一座建筑物，让人回味无穷。2.书籍设计从阅读走向互动更可贵的是，设计师们开始追求情感诉求，也就是探索如何设计出能让读者感动的书，使读者在阅读的时候更投入，更能被书籍的设计所触动。如，图4是一本宣传拯救濒危野生动物的公益书籍，也是一本可以和读者进行互动的手工书籍。读者通过阅读书籍，不仅可以了解野生动物的知识，而且可以通过手工缝纫制作这种动物。通过这样的形式可以让人们更珍爱动物，从而达到了设计师的设计宗旨。
四、书籍设计的发展趋势
概念书籍设计将书籍艺术形态设计转换成有效表现思想创造性设计，旨在充分展现设计者的创造力，启发创新思维意识。概念书籍设计是根据书籍内容对视觉想象的内涵进行提升，探寻可以参与其中的文化元素，对原有信息内容进行再创造的意识。使受众在与书籍交流的过程中，对语言、时间等多方面因素形成更深刻的、多元化的、全新的认识。
在概念书中，文字既是文章的一部分，又是插图的一部分，被赋予了双重身份。文字作为有意味的图形，表达文字以外的内涵。独立创作的原创插画为主要表现内容，书籍的文字、用纸、折手和装订等都围绕插图来进行设计。这里赋予了传统意义上的插图新的意义。插图可作为书籍的主体出现，兼有表达书籍内容的功能。既是书籍具体内容的体现，又是抽象意念的表达。在概念书中可以围绕插图进行模切、拉页以及页与页之间连接关系的特殊设计。概念书的设计是图形摆放方式和图形处理方式的研究。一直以来，由于的技术和成本问题，没有得到充分的重视，目前书籍的装订方法还是以经济、简便的胶订和骑马订为主。但也有很多设计师在书籍的装订上下了很大的功夫，线装、铆订、胶订辅以织物等，方法多种多样、灵活巧妙。概念书中可以利用现有的装订形式进行形态上的创新，也可以设计、实验新的装订方法。
在概念书的设计中，纸张的质感、纹理、透明度、柔韧度、反光度等都可以成为概念书设计的亮点。概念书的纸张不再局限于目前印刷常用的铜版纸等纸张，还包括用于包装的纸张、用于工业产品过滤的纸张、砂纸等。可以用一些现有的纸张或其他材料进行再加工，制成新品种的纸张。概念书印刷的方法可以颠覆传统意义上的印刷方法，可以通过丝网、铜板、木板印刷等办法来创作，也可以通过喷画、烙印、粘贴等手段进行创作。随着技术的更新，未来也有可能成为新的印刷方法，推动装帧艺术的发展。
随着电脑和网络的普及，电子媒体成为一股不可忽视的力量，电子图书成为书籍设计中的重要部分。总之，概念书籍的设计充分体现了书籍思维方式上的未来性。现在国外的概念书籍，在形态上已经摆脱了书籍的传统模式。以独特书籍设计语言来传达书籍的思想内涵，并体现强烈的个性。从表现形式、材料工艺上进行前所未有的尝试，并且在人们对书籍艺术的审美和对书籍的阅读习惯以及接受程度上寻求未来书籍的设计方向。
2概念书多元设计
在进行概念书的设计时，应从外到内，由于书籍语言的多元体现，为阅读过程带来无限拓展的可能性，书籍设计不仅仅属于平面设计范畴，还存在空间设计等领域的设计概念，以构成三维的空间关系，从而形成可观、可触、可感的艺术形态。它包括形态的写实感，如质感的表现和结构的准确表达；另一方面也依赖娴熟的技术和对材料特性的把握，以实现艺术模仿与创造。就艺术而言没有观察、没有借鉴、没有对比，就没有认识，没有创新，只有观察到的才可能有表现，这就是观察的意义，这就是设计创新的基础。
在现实生活中，我们要通过观察进行思考，没有深入的观察就很难激发灵感，产生真正的设计；没有认真的观察，就很难产生具有创造力的设计。通常自然形态以人物、动物、植物等自然界中具象形态为依据，通过观察、归纳或夸张、变形等手段创造出艺术形态，它与超级写实主义相比为设计者提供了一份自我表现的空间。概念书的设计具有同样的特点，运用适当的“跨界”语言去表现另外一种事物，会得到一个全新的、充满想象力的创作物象。概念设计通过抽象的形态表现丰富的内容，使读者可从与作品有关的蛛丝马迹中展开一系列思考、联想和欣赏过程。当你处在抽象的环境中，你会不由自主地展开想象、联想，在抽象艺术作品面前自然会心随其动，展开美的想象。由于概念书籍设计材料，常可以木、布、金属、塑料等为媒质进行设计，这种概念书，看到的似乎不是书籍，而是立体的、建筑艺术的观念，是设计师心中浪漫的书籍之梦。总之，不同的材料，能为书籍灌注特殊的精神气质与内涵。在不游离书籍主题的前提下，借助材料的特性引申出与众不同的创意，表达出更深层广泛的含义，为读者提供阅读想象的畅游空间。
以等离子工作腔为分界面，次临界包层被分为内包层和外包层两部分［9］，考虑能在ITER装置上实现包层便利地安装拆卸，在总体结构上，次临界包层在环向360°被设计成36瓣。单瓣包层分别由第一壁（FirstWall，简称FW）结构、支承结构、燃料区结构、产氚区结构、锆包壳结构和出入口汇管结构等组成，环向张角为10°，径向厚度为0．47m，极向高度为10．24m，在三维空间上呈“D”字型结构，如图1所示。
2第一壁结构
第一壁结构是次临界包层的重要功能部件，它需要承受热载荷、14MeV高能中子和带电粒子辐照的同时作用。为了提高第一壁材料抗辐照损伤的能力，选用低活化铁素体／马氏体（RAFM）F82H钢材料。第一壁结构如图2所示，在第一壁的上下端及中间部位设计有燕尾结构，其目的是使第一壁与燃料区一侧的锆包壳相互嵌合以固定第一壁，第一壁径向厚度为10mm，内外包层面向等离子体面积分别为7．55m2和13．89m2，结构体积为0．21m3，质量为1．69t。
3支承结构
支承结构由极向纵骨、加强筋板、周向筋骨、径向筋骨等结构组成。经分析，次临界包层结构在运行工况下受力复杂，共需承受重力、系统压力和热应力三种主要外载荷，单瓣包层重量约30t，系统压力是燃料区内嵌冷却剂管道所承受的15．5MPa水压，热应力为燃料区中大量U－10Zr合金的裂变释能而产生的沿极向和径向的温度梯度分布。为了实现对整个内外包层在极向的结构支承，在内外包层中分别设计有4根极向纵骨，纵骨在内外包层截面中的设计位置示意如图3所示。在周向和径向设计加强筋板、周向筋骨、径向筋骨以提高包层的稳定性以及整个支承结构的刚性。支承结构是由具有优良抗弯和抗压性能的SS316L（00Cr17Ni14Mo2）不锈钢通过焊接加工制成，它是整个包层的支承和固定结构［10］。以内包层为例。
4燃料区结构
燃料区结构由裂变燃料U－10Zr合金、内嵌冷却剂压力管和支承结构中的加强筋板及部分径向筋骨组成［11］。4．1燃料区燃料区是组成次临界包层活性区的基本结构单元，其主要功能是实现中子倍增和通过核反应而产生大量裂变能，它是包层的主要释热部件。燃料采用U－10Zr合金，这主要是由于U－10Zr合金燃料铀密度高，Zr对中子吸收少，实现能量输出与放大性能好；二是合金燃料导热系数大，利用内嵌冷却剂压力管能够及时地带走活性区核热；三是合金燃料可以更容易地进行“简单干法”后处理，可把燃料加热到1700℃左右，达到沸点的裂变碎片便可去除燃料区。加强筋板和部分径向筋骨承担作用在燃料区的外载荷并把这些载荷传递到支承结构上，同时加强筋板还兼顾对内嵌冷却剂压力管的定位与导向作用。4．2内嵌冷却剂压力管燃料区中6层内嵌冷却剂压力管道被设计成由底至顶完全贯通的结构，且按照三角形交错排列。由于受ITER装置本体结构空间的约束，内外包层随着极向位置的变化而引起了管间距离和铀－水体积比变化。外包层6层冷却剂管道按48根与47根相间排布，共有285根，内包层6层冷却管道按32根与31根相间排布，共有189根。
5产氚区结构
产氚区是整个聚变－裂变混合能源系统实现氚自持的关键功能结构，产氚区结构由氚增殖剂小球区、慢化冷却水管、管间连接板、“蛇形”氦气回路和支承结构中部分径向筋骨组成［12］。产氚区中的慢化冷却剂管道和氚增殖剂小球区在空间上是互相独立的单元。在结构上，为了保证燃料区中富余的中子进入产氚区后进一步被慢化再与锂－6反应而生产氚，并及时带走一部分多余的核热，产氚区中慢化冷却管道被设计成由底至顶完全贯通的结构，由慢化冷却管和管间连接板把产氚区分成9层，各层之间的空间便构成了氚增殖剂小球填充区。为了形成“蛇形”氦气回路，管间连接板的高度不等，形成高低错位设计以便控制氦气流动方向，部分径向筋骨承担作用在产氚区外载荷和传递来自燃料区的外载荷到支承结构上。同样，由于受ITER装置本体结构空间的约束，内外包层随着极向位置的变化而引起了慢化冷却层和氚增殖剂厚度的相应变化。
6锆包壳结构
锆包壳是核燃料裂变产物的主要屏障，燃料区和产氚区均有锆包壳完全包覆，从而防止裂变产物泄漏到活性区或整个包层，燃料区和产氚区的锆包壳为一种箱匣式密封结构。对于燃料区锆包壳，由于在第一壁的上下端及中间部位设计有燕尾结构（图2），相应地在燃料区径向内侧的锆包壳上设计有对应的燕尾槽，如图7所示。为了保证锆包壳的结构密封，在燃料区径向内侧锆包壳的周向侧设计有金属型挤压密封卡槽，如图8所示。从图3可以看出，有2根极向纵骨设计在燃料区和产氚区包壳层顶角部位，相应地在燃料区径向外侧锆包壳顶角处设计有极向纵骨半槽。对于产氚区锆包壳，由于有2根极向纵骨设计在燃料区和产氚区包壳层顶角部位（图3），相应地在产氚区径向内侧锆包壳顶角处设计有极向纵骨的另一半槽。同时由支承结构可以看出，在周向两侧和径向外侧设计有径向和周向筋骨，相应地在产氚区周向两侧和径向外侧的锆包壳上设计有筋骨贯穿槽。
7出入口汇管结构
由于受ITER装置本体结构空间的约束［13－14］，次临界包层的出入口汇管只能在有限空间中实现各类功能管道的汇总，其中包括燃料区中的大量内嵌冷却剂压力管、产氚区中慢化冷却水管和氦气管。考虑大量冷却剂压力管与汇总管之间焊接的可操作性，在燃料区的上下端部先设计一个焊接顶盖。燃料区的内嵌冷却剂压力管先汇入上下环形总管中，该汇总管再与ITER上下端口出入口总管相接并引出到外面的主回路系统。在产氚区中，慢化冷却管和氚载带管均采用“蛇形”流气结构设计，这样9层慢化冷却管只需要汇总一次后连接慢化冷却总管，再经ITER上下端口出入口总管引出到外面的氚回路系统。对于氚载带管，先在产氚区上下端设计有出气和进气槽，然后再通过氚载带管把进出气槽的载带气体引入到氚载带气总管内，再经ITER上下端口出入口总管引出到外面的氚回路系统，以出口为例燃料区和产氚区汇管结构如图11所示。
8结论
概念设计概论。概论当中，首先整合了桥梁工程的知识体系，介绍了桥梁的基本组成和分类；然后介绍国内外桥梁的最新发展动态。并从中国桥梁建设当中出现的问题的角度，说明概念设计的目的、意义和重要性。最后介绍了《桥梁概念设计》中安全、适用、经济、美观、耐久、环保的原则及其含义，并详细阐述了如何建立创新理念。
桥梁美学设计。美学是人们对于美和丑的认识，虽然不同人拥有不同的看法，但是美学还是有其一般性的规律。在桥梁美学设计当中，首先介绍了东西方美学的哲学基础，提出了桥梁美学的五个基本原则———“多样与统一”“、比例与匀称”“、平衡和和谐”以及“韵律与协调”。并针对桥梁，提出了概念设计中的美学考虑和处理方法。最后，介绍了桥梁美学设计的实例。
设计构思和总体布置。设计构思和总体布置是《桥梁概念设计》中最为关键的环节，是生成概念方案所必须有的过程。设计构思主要是分析桥位处的自然条件、技术条件、人文条件、社会条件，进而对桥梁总体设计进行设计。①自然条件。自然条件主要包括河势、水文、气象气候、地形地貌、地质水质和地震这七个方面。在概念设计阶段，这些资料的应用一般有两个方面：一方面，在理解消化这些资料的基础上，抓住核心要素和控制条件，形成构思和布局的雏形；另一方面，用于总体和关键构件的宏观、控制性的计算和分析，来验证和调整先前的构思和布置。②技术条件。经过近200年的发展，桥梁的上部结构和下部结构已发展形成了一些较为成熟的形式，在当今技术条件下，这些不同类型的上部结构和下部基础都有着各自的适用范围，在桥梁概念设计的初始阶段，我们应当尽可能地根据桥梁所处的自然条件，选择最为合适的上部结构和下部基础。③人文条件。人文条件主要是指桥梁所处地区的历史文化背景和该区域的桥梁使用者对于美的诉求。桥梁作为一种永久建筑物，除了跨越功能之外，其景观功能也是其功能的一个重要方面，在某些情况下，尤其是城市桥梁当中，桥梁的景观功能可能是其最为重要的一个方面。只有在这些准备工作做好之后，才能够根据“变化与统一”、“比例与匀称”、“平衡与和谐”，“韵律与协调”这些基本的美学基本原则，设计出满足人们人文诉求和美学要求的美的桥梁。④社会条件。社会条件主要是指桥梁的使用功能、桥梁的经济性。使用功能包括交通功能、航运功能。交通功能方面，对于公路桥梁、铁路桥梁和城市桥梁，其荷载标准和建筑界限不同；不同的航道等级和通航标准对应的通航净空也不相同。经济性方面，不同的桥型、总体布置、基础方案和施工方案对于桥梁的经济性能均有影响。
4.结构安全验证。在结构安全验证中，介绍了桥梁的荷载，讲解了结构分析的一般方法和结构的强度、刚度、稳定性、动力特性的验算，然后介绍了桥梁耐久性设计的一般原则和耐久性验算的方法。5.工程案例分析。通过分析《桥梁概念设计》的工程实例，来完整的介绍桥梁概念设计的流程，以及各个步骤当中应当注意的问题，使学生在掌握全局的同时不忽略细节。
概念设计教学特色
同济大学桥梁系在国内土木工程专业首先开展了概念设计的课程，作为桥梁工程教学改革的一部分，这门课程尝试了一些新的教学方法。具有以下几个方面的特点。
1.强调桥梁创新和美学设计。通过概论，首先强调《桥梁概念设计》中创新的重要性，从总体布局、结构体系和局部构造三个层次引入创新理念。并分别配以工程实例，深入浅出，强化了创新和美学设计在桥梁设计中的重要性，引导学生在创新和美学方面进行思考。如在讲解从总体布局的角度创新桥梁设计时，列举了某高新区中央岛的桥梁概念设计。由于该区域是交通道路上的重要视觉节点，连岛的两座桥梁需要表现出磅礴的气势和很好的视觉冲击力，常规桥梁无法表现这一特征。虽然可以通过大跨度悬索桥、斜拉桥凸显气势，但是桥位处没有大跨度斜拉桥的要求，同时，大跨度桥梁经济上也不合理。通过总体布局的创新，采用建筑学上借势造景的技法，将一座常规大跨度桥梁一分为二，分别放在南北两个河道处，中间道路形成虚拟的桥梁中跨，远处观看，如同一座十分宏伟的大跨度悬索桥，既凸显了气势，又满足了经济合理的要求。
2.注重讲解概念性的原理。传统的桥梁工程注重从力学计算方面推导出一些公式，通过公式里的参数分析来讲解桥梁工程中的基本力学原理。在《桥梁概念设计》的教学当中，复杂的力学计算不是重点，因为其与概念设计注重概念的理念背道而驰。相反，概念性的原理才是重中之重，一方面，概念性的原理便于理解性记忆；另一方面，如果概念设计不合理，将直接导致后续力学计算结果出现问题，进而需要返工或者通过额外措施解决出现的问题。例如，在讲解桥梁结构体系对于桥梁受力性能的影响时，列举了作者设计的昆山玉峰大桥的外部约束、内部链接和刚度分配处理方法的例子。%%昆山某区域需建立一座城市桥梁，通过概念分析，拟建立一座斜靠拱桥。由于该区域为软土地基，无法承担水平推力。因此，主拱圈采用无水平推力的系杆拱（外部连接），主拱圈承担主要的恒载，主拱圈斜靠拱共同承担活载（刚度分配），进而解决了软土地基的问题。在讲解主拱圈和主梁之间的内部连接方式时，同样也采用了重视概念、简化计算的教学思路。由于主梁为双边箱钢箱梁主梁，在纵横梁上搭设混凝土预制桥面板，桥面板之间通过现浇段和横纵梁上的剪力钉连接，因此在拱梁交接处存在着负弯矩区段，会导致桥面板开裂。为了解决这个问题，主拱圈和主梁之间采用铰接的连接方式，释放了负弯矩；同时，等主梁支架拆除后再浇筑现浇段，通过让混凝土桥面板和钢主梁在不同的阶段参与受力，也减小了拱梁连接处的桥面板拉应力，防止了桥面板开裂。由于一般的系杆拱桥主梁为混凝土箱梁，可以张拉预应力，因此拱梁交接处主梁拉应力不是设计的关键因素，但是在玉峰桥中，在混凝土桥面板中张拉预应力较为困难，因此采用了释放拱梁之间弯矩的铰接的连接方式。
3.教学结合工程实际。以上两个例子，只是《桥梁概念设计》课程教学当中所举的众多例子的一个缩影。为了改变传统桥梁工程教学时，学生只知其然，不知其所以然的状况，在《桥梁概念设计》教学中加入了众多的工程实例，讲解出原因，让学生加深理解，加深印象。例如，在介绍悬索桥抗风问题时，列举了著名的“塔科马大桥风毁”事故，并从悬索桥的计算理论发展的角度，解释了塔科马大桥发生风毁的背景。在线弹性理论当中，不考虑结构变形对于平衡的影响，因此主梁高度很大；随着挠度理论的诞生，人们发现主梁的刚度对于悬索桥的整体刚度贡献不大，最终，从曼哈顿桥到金门大桥，悬索桥主梁高度越来越小。到塔科马大桥时，主梁高跨比只有1/350，主梁形式为抗扭性能差的双边主梁开口断面，最终导致主梁发生风致颤振破坏。这种结合工程事故发生的理论发展背景的讲解思路，让学生的理解更为深入。
4.整合知识体系。通过一个完整的桥梁概念设计流程，学生明白了本科所学课程在桥梁概念设计中的作用以及各个课程之间的关系，进而达到了整合学生的知识体系的目的；同时，概念设计当中历史文化、美学诉求方面的人文内涵需要学生提高综合素质，耐久性、环保以及全寿命设计思想要求学生进一步学习相关知识，从这个角度来说，概念设计也起到了引导学生学习方向的目的。
5.注重学习与实践相结合。让学生更深入地理解《桥梁概念设计》，最好的方式是让学生参与到真实的桥梁概念设计当中。在教师指导下，学生参加桥梁方案竞赛是一个很好的方式。从同济大学桥梁系开设《桥梁概念设计》课程以来，历届学生分别参加了广东省虎门二桥、北京长安街西延永定河桥、北京通州运河区北运河桥和通惠河桥的国际方案竞赛。在参与竞赛的过程中，学生对桥梁概念设计的流程有了更深入地理解，同时也增强了实践能力。下面介绍了长安街西延永定河桥梁的概念设计。桥位位于首钢工业改造区，该区域规划功能定位为北京西部综合服务中心和后工业文化创业产业区。桥位北部为被誉为“燕都第一仙山”的石景山，西岸为门头沟滨水商务区，功能以商业服务，文化娱乐为主。
大桥跨越永定河莲石湖，该湖注水后，形成湖滨绿色生态走廊。概念设计当中，石景山、永定河和首钢是不可或缺的三个元素，桥梁应当与这三个元素相互融合，构建出“一山、一水、一桥，一部钢铁史”的和谐篇章。①跨径布置。桥位处控制桥梁跨径的主要因素有：路线与河道及两侧道路斜交53度；东侧跨越丰沙铁路和东滨河路（红线宽度40米）；西侧跨越河堤路（红线宽度30米）；河堤处不能设置桥墩。因此，采用东侧一跨跨越丰沙铁路、东滨河路和东河堤，西侧采用一跨跨越西河堤及西河堤路，最小跨径均为120米。河道中桥墩设置不受通航影响，但需要考虑排洪的作用，桥位处上下游桥梁跨径均为40米左右。②桥型选择。
桥型选择考虑结构的外形与周边环境相符，控制结构的高度，是的结构与石景山和山下的首钢厂区高度协调，不遮挡永定河自南向北的视觉走廊。根据跨径布置，梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥都是可行的。③横断面布置。桥位处道路规划红线宽度为80米，若采用单层桥面布置，桥面宽度约为60米；若采用双幅桥面布置，桥型选择限制较多，如采用横向四片拱肋的拱桥，景观效果不佳；如采用双层桥边，可以使桥宽变为30米左右，同时具有许多优点。非机动车道、人行道和车行道分离，为互通立交的实现提供了很好的条件；双层桥面的下层人行道、非机动车道可以与东滨河路实现平交，方便了行人。④概念生成图3创新总体布局的悬索桥效果
（a）效果图
（b）结构简图
图4玉峰桥与选择。梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥都是可选桥型，根据上述分析，概念生成了十四个比选方案。从安全适用、结构布置的合理性与经济性、与环境的协调和美观、可设计性和可施工性、耐久环保五个方面进行综合比选打分，最终概念选择了五跨连续桁架拱桥方案、斜拉桥和梁桥组合方案、斜拉桥和拱桥组合方案，进行下一步的设计。以下为三个方案———锦绣河山（五跨连续桁架拱桥方案）、日月同辉（斜拉桥和梁桥组合方案）、龙凤呈祥（斜拉桥和拱桥组合方案）的效果图。⑤概念设计。下面简略介绍锦绣河山方案极其概念设计。
美学处理方面，五跨连续桁架拱桥方案主梁和拱肋均采用钢桁架形式，厚实的金属质感让人们感受到首钢改造区曾经辉煌的钢铁文化。桥面以上主拱圈的高度近似按照黄金分割比设计，犹如连绵起伏的山峦，突出了锦绣河山的主题。桥头堡外形也同样进行了美学优化，参照石景山上宝塔的形象进行了处理。主桥为采用双层桥面的梁拱组合体系，各跨拱脚均采用固定铰支座约束。主梁宽度为32.6m，高度为6.5m。上下桥面每隔6m设置一道横梁，梁高1.5m。采用正交异性钢桥面板，主梁上吊杆间距为6m。除拱肋的风撑与弦杆，腹杆与弦杆采用高强螺栓连接外，其他钢构件采用焊接连接。基础采用钻孔灌注桩。
永定河大桥概念设计是国际方案竞赛，有六家国际知名设计单位的十八个方案参加竞争，最终有六个方案入围。作者指导学生所完成的三个方案均得以入选。部分竞争者的方案因采用大跨、奇异的造型来标新立异而被淘汰，而学生们所完成的方案思路清晰、考虑的因素较为全面，创新性、经济性均较好，设计方案外形也比较优美，因此得以入围。在前面提到的另外两个国际比赛中，学生们的方案也获得了第二和第一名。参加比赛既提高了学生的学习积极性，也达到了《桥梁概念设计》的教学目的。
学生反应
本文第二作者作为《桥梁概念设计基础》课程的学生，也切身体会到了《桥梁概念设计》不同于传统的灌输式教学。传统的桥梁教学思路只重视结构计算，而《桥梁概念设计》重概念、重视原理、重视讲解思路，重视用实例说明抽象的问题。这些教学思路对于学生的理解十分有益。同时，提高了创新和美学考虑在桥梁设计中地位，让听课的学生认识到，新的桥梁设计理念需要工程师从传统的桥梁计算工程师转变到桥梁创新设计工程师甚至是桥梁建筑师，让其更为重视自身的人文修养和综合素质发展。
按照“以学生为主体、以学生发展为中心、以学生就业为导向、以学生职业能力和素质培养为主线”的教学理念，以工学结合为切入点，根据课程内容和学生的特点，灵活运用案例分析、分组讨论、角色定位、启发引导等多种教学方法。
（一）主题设定思路整体设计思路本着内容积极向上，思想健康，适合推向市场、服务社会，在设计中又能反映学生的个性，利于多个情景位面的表达。因此可以结合现今社会提倡的共建文明社会、打造和谐家园的思路。确定短片（实验）以公益类型广告为主体，围绕公益类型确定各个不同范围的题材，如讲文明、讲礼貌、安全知识、科普知识等，可按小组或班级确定不同的题材。公益类的剧本信息收集，设计情景可按舞台剧格式（文字剧本）编写剧本，给学生充分的想象空间。整体划分为三个情景时空：古代社会（各种文化）、现代社会（各类文化社会）、异时空（种族、风俗随意）。
（二）分组讨论与集体创意根据项目制作的要求，学生按3至5人一组。首先，学生确定角色造型计划，通过资料收集与整理，制定方案，鼓励学生创新求异，大胆地展开想象，提出独创性的想法，最后通过讨论进行归纳，制定可行的设计方案。按照商业化项目标准进行策划、创意，然后完成实训项目，在设计过程中着力培养学生集体讨论和团结协作精神。如以“古代社会”（宋朝）为选定的主题：1.展开联想。以文字表述进行构思，先对宋朝的时代背景进行分析，让学生去了解宋朝人物的生存环境、生活习性、整体造型，归纳总结出其特征。2.设定路线。从宋朝人物造型特征这一中心点出发，设定出若干不同的设计风格线路，让思维充分打开，在各条线路上尽力展开扑捉特征的元素。3.发散思维。将具备宋朝人物特征的多个元素进行新的发散，开发出有趣的元素进行重组，并考虑能否与其他不同的事物结合，看会产生什么新的结果，能否转换原有的概念。4.确定主题。经过发散性思维之后，每个学生可以根据自己的喜好和对宋朝人物特征的深刻认识，选定一个适合自己的设计风格和表现方式。要求学生所选风格尽可能不同，并具有鲜明的个性特征。5.分组讨论。学生在讨论会上阐述自己的想法并互相交流、互提建议，然后进一步修改、发展、完善自己的设计构想。6.主题呈现。选取最适合自己且最易于表达的设计风格和视觉元素，绘制出结构概念草图。7.深化主题。选取并确定更多的元素丰富造型，绘制出角色造型设计图。最后对造型进行细化、调整，使造型更加生动、完整。
（三）案例教学法选择典型案例针对角色设计中的剪影特点、风格处理与制作方法等重点技能进行强化训练。参照企业完成项目流程，限定学生在规定时间内完成，通过反复练习，使学生在规定时间内保质保量地完成任务，做到开拓设计思维、熟练运用方法、灵活运用技巧。实训前，教师先讲解角色设计的步骤、方法、要求等基本要领，学生根据项目，设计相应的角色概念草图、三视图（五视图）、肢体动作图、表情指示图、口型图等，方案由指导教师检查后，进行制作。通过案例教学，能有效调动学生学习的积极性，激发学生的学习创作兴趣，有效促进了学生积极思考与实践，实现了教、学、做、体相互结合。
（四）岗位现场教学例如，在完成“角色概念设计”的项目教学中，我们按需要会组织学生在校外参观企业角色设计的工作环境与方式，围绕角色概念设计的各个环节，与不同类型的生产企业技术高层一起，结合课堂上的授课内容、企业制作要求对学生进行实地教学，真正做到理论和实际相结合。在此教学过程中，学生体验了企业文化、提高了学习兴趣，使学生学习更具有目的性，增强了学生的事业心、责任心。通过现场教学，丰富了学生的概念设计专业知识和社会知识、提高了学生的综合能力和整体素质，为学生将来走上工作岗位奠定了基础。
（五）考核方式该课程是考察课，我们遵循高校教学规律结合社会岗位能力要求，进行了课程考核方式改革，重点突出教学过程的创意设计。严格要求将学生作业的过程记录，通过作业过程记录反映学生创意理念和设计方法的掌握情况，重视学生知识运用能力和综合素质培养的引导，实行学习项目阶段评分，综合考查学生的课程学习效果。总评成绩由学生的平时表现和最后整套角色设定册的分数组成，各占50%。内容包括四个主要角色的设定、结构概念草图的绘制、三视图、表情设计图、动作设计图、色稿、版式编排等。要求：1.剧情及人物性格分析明确、角色体态特征明确；2.人物角色设定草图，结构比例明确合理，设计具有原创性、趣味性，个性化特征明显；3.人物角色设定成稿，线稿、三视图、头部表情图、肢体表情图、角色比例图完整；4.人物设定的标准应用版式合理，画面安排美观。此外，课程组的教师充分利用先进的现代化网络信息技术，已于2011年正式开设角色概念设计精品课程网站，及时更新教学大纲、实训指导书、多媒体网络课件、授课教案、习题与模拟题、作品图片、视频资料等。教学网站建有师生交流园地，能及时解答学生的疑难问题和进行学习经验的交流，使学生把课堂教学与课余网络课堂有机结合起来，提供给学生更加宽松的课程学习环境。网络教学给教师提供了了解学生的新窗口，弥补了课堂教学的局限。专业教师收集各类网络资源，以专业班级QQ群为载体，拓展交流平台，就专业学习安排、信息资料收集、作品点评进行了深度沟通。下一步工作交流将逐步向学院精品课程网络平台转移，更好地为学生服务。
二、结语
概念车的研发技术投入大、风险高。但随着我国汽车工业的快速发展，各大知名企业逐渐认识到概念车对于企业未来发展的重要性，纷纷推出自主品牌的概念轿车，形成了具有中国特色的汽车产业。作为中国四大汽车企业集团之一的东风汽车公司，也致力于研发自主品牌轿车。如东风风神ISG型混合动力轿车，秉承了“人性、自然、科技”的造车理念，致力于减少车辆行驶过程中二氧化碳的排放，降低油耗，集成了东风近10年混合动力汽车的研发成果，在不降低原有动力性的情况下，实现综合节油率20％以上，可实现停车停机、滑行熄火、驱动助力、制动能量回收等功能，从而达到节油环保的目的，以提高整车经济性，降低排放。而面向未来设计的东风风神Tai-con-ceptD级概念轿车则追求舒适、安全、前卫，专为短程通行设计，造型稳重、优雅、蕴涵动感，是东风汽车公司在节能、环保领域中的最新科研成果，体现了东风风神概念车的先进设计理念。虽然东风风神品牌近年来致力于概念车的研发与设计，但从造型设计角度看，存在如下问题：
（1）车型中规中矩，缺少创新与突破，仅对局部造型进行了装饰，不能对未来汽车造型起到规划作用；
（2）车型缺少文化元素的融入，无法形成特色。
2概念方案设计
设计定位是造型方案的依据。文中所设计的东风风神概念轿车使用环境定义为城市，目标人群定义为都市中追求梦想的都市年轻用户，该用户群是汽车的主要消费者。东风风神作为自主品牌轿车，需要开创中国汽车设计的未来，创新性地运用中国传统元素，以体现中国文化精神。在前期调研和分析的基础上，提出10余种草图方案，其中具有代表性的是如下4种。方案A：整体造型简洁流畅，LED车灯使汽车看起来更具动感和前卫，修长的车身符合我国汽车用户的审美。方案B：车身线条简洁、硬朗，充满了力量感。方案C：车身线条灵活多变，符合都市青年人追求自我、张扬个性的心理。方案D：创意来源于中国的“龙”元素，全顶天窗设计使汽车内室更加明亮，车门采用剪刀式开启方式，开启后像一条腾飞的巨龙。
3最终方案设计
通过方案分析与评价，方案D最符合设计定位，因此确定为最终方案。中国龙以东方神秘主义的特有形式，通过复杂多变的艺术造型，蕴涵着中国文化有的观念，因此以“龙”元素作为汽车造型意象。通过计算机辅助造型设计软件，结合龙的意象特征，进行了整体造型设计。宽大的进气栅栏，是由龙须抽象而来的，不仅散热效率更高，而且使车型更具威武的效果。车顶天窗设计成龙鳞形态，可根据太阳光线自动旋转伸缩，表面附有太阳能电池板，给概念车提供能源。在色彩设计中，主体采用了香槟黄色，内饰搭配中国红，不仅体现了中国文化的精髓，更彰显了东方神韵。
4概念车造型的发展趋势
（1）新型结构。近年来人们已经不再满足于传统的汽车概念，需要打破常规的、面向未来的智能行走机器。例如，当在宽敞路面上快速行驶时采用三轮模式，而在拥挤路面上行驶时可转换成两轮模式。
（2）个性化设计。人们对于汽车的需要日益个性化与多元化，具有个性化设计的车身造型越来越受到人们的欢迎。
（3）空间与功能。将汽车描述成一种在一定时间内使主体完成相应空间位移的交通工具，注重车辆造型的空间划分和功能实现。
（4）车身美学。概念车设计应注重车身每一条特征线的静态协调及在车身上的动态光影效果，从而刺激大众的审美欲望、情感和个性诉求。不同阶段的设计风潮同时也影响了当时的汽车设计。总之，概念车的造型设计趋势就是探讨汽车空间、形式及功能的完美结合，使其具有更好的移动性、更完善的功能和更靓丽的外形。
5结论
定性研究由于耗时大，一般不可能大规模开展。同时定性研究更依赖于设计师的主观分析，其结果的质量和完整性也十分依赖于设计师的自身素质。但设计师从用户行为的角度去作定性分析，对于启发设计思维，洞悉用户潜在需求，寻找设计机会点非常有帮助。如果定性调研是直接服务于产品设计，那么产品设计者本身参与是最直接、最有效的将定性研究转化为设计力量的方式。设计师在此基础上进行创意设计，更有可能设计出能满足用户需求、超出用户期望、让用户感动的产品。
常用定性研究方法及开展方式
在产品设计的开发期、进入期、成长期、成熟期、衰退期各个阶段，定性研究有不同的重点和方法，比如开发期主要运用定性研究去洞察目标用户需求，满足需求的路径等，成长期运用定量研究与定性研究相结合去收集用户反馈，进行数据发掘，增加产品新特性，保持用户群的增长。本文主要介绍从产品设计师的角度在产品的开发初期为了获取设计机会点进行创新概念设计常用的两种方法：
1.观察法
观察法是指在自然条件下，有计划、有目的地直接观察用户的言行举止、表情变化、操作行为等，从而分析其心理活动和认知、行为规律的方法。在心理学中，观察是一种获得感性认识积极主动的方式，是一种有目的、有计划的知觉过程。一般按观察目的确定观察对象、方式和时机；观察内容为被观察对象言行、表情、动作等。观察法直观、生动、更接近真实，不受被观察者的意愿、防备心理和回答能力影响的优点，而且它简便易行、灵活性强、可随时随地进行；缺点是被动地等待，通常只有行为和自然的物理过程被观察到，对于被观察者的动机、态度、想法和情感要做分析和推理，这对设计师的主观分析能力要求较高。在产品开发前期研究与设计中，无论是为了获得产品属性的相关数据，还是为了获得用户使用产品的实际情况、了解特定群体的生活方式，拜访用户并观察用户怎样进行生活是极其重要的定性研究方法之一。
2.访谈法
访谈法是设计人员通过和受访人的交谈来了解受访人的心理和行为的心理学基本研究方法。对于产品调查来说，访谈是用于发现用户实际产品使用情况和实际评价产品态度的一种方法。通常是以采访者同用户一对一交谈的形式展开，按方式分为入户访谈、定点预约访谈、电话访谈。其中，面对面访谈一般设置一个主访人员，一个记录人员。根据访谈进程的标准化程度，可分为结构型访谈和非结构型访谈，前者是按定向的标准程序进行，通常采用问卷或调查表；后者指没有定向的自由交谈。在一个完整的访谈过程中，这两种形式通常交叉进行。
无论哪种访谈形式，一般在进行访谈前都应明确想得到的信息，设计访问逻辑、框架，并且列出所有要访谈的问题清单，即访谈脚本，然后制定相关顺序，并且决定怎样记录用户的回答信息，准备相关的记录设备。访谈一定数量的用户之后，访谈脚本根据访问情况不断进行修改和更新，以便得到更加详实的用户观点。
定性研究驱动概念创新的应用
企业在产品开发初级阶段，首先要明确谁是目标用户，产品将满足他们哪方面的需求，最终构思用户的需求如何被满足，规划具体的产品设计与开发。投入大量的定性研究工作对于开发突破性新产品是必不可少的，寻找问题、挖掘需求、形成概念的过程是整个产品开发的重要阶段。笔者在TCL研究院参与了针对孕妇这一群体的医疗产品开发项目，在项目开展初期，主要运用了观察法和访谈法了解用户需求、挖掘设计概念。首先通过对医生及医疗产品卖场的走访，小组讨论制定了表1的访谈提纲，在访问的过程中注意观察用户真实的使用状态、使用过程，通过访谈探索这一群体对医疗产品的态度、期望流露及未被满足的潜在需求。
在对2个孕妇访谈结束后，我们对访谈提纲进行了优化，接着对10个孕妇进行再访谈，随后各小组通过研讨会的形式分析整个研究中发现的问题，总结机会点，讨论解决方案。在这个阶段，团队成员的合作将从具体转为抽象，通过抽象思维确定设计主题和寻找解决问题的机会，运用头脑风暴去发展尽可能多的、具体的产品概念。在与多个孕妇访谈及观察其生活方式、生活环境后，我们发现这一群体对于“辐射”一词非常敏感，她们担心现在的生活环境中存在大量的电子设备，这些设备带来过多的辐射，过量电磁辐射会给胎儿的生长发育带来危害，比如畸形、自然流产等后果。甚至有一位孕妇因为担心这个问题，在自己的卧室里只保留了电灯泡这个“唯一”的电器。面对这个问题，孕妇这一群体基本都有防范措施，被访的12位孕妇都备有防辐射服或防辐射背心，这存在一个矛盾：有防辐射服，同时又惧怕辐射，为什么会出现这样的情况？“不知道它有没有起到防辐射的作用”。“能起多大作用呢？要是辐射量很大，它能抗得住不”？“洗过几次防辐射服，不知道它还能起到作用不”。
“我觉得最安全的就是别去有辐射的地方”。———（摘自访谈记录）通过这些访谈记录及访谈过程中大部分孕妇所表现出来的态度，经过小组讨论，我们得出一种合理的解释：辐射是无形的，看不到也摸不着但是又无处不在；防辐射服的防辐射效果也是无形的，它没有给用户（孕妇）一个清晰的反馈效果，所以导致了用户（孕妇）对于防辐射服的质疑与担心。
可以明确孕妇这个群体对于清晰“防辐射”的期望，得出一个机会点：用户（孕妇）需要一个产品，这个产品可以把辐射视觉化，同时能以某种显性的方式提醒孕妇离开辐射过量的环境，当然这个产品不能替代防辐射服，它更多的是帮助准妈妈了解自己所处的环境，减少心理负担，给自己和宝宝营造安全、绿色的生长环境。这次定性研究驱动了一个新的产品概念设计———《保贝》，如图5、6，它是一个环状佩戴装置，由可降解的硅胶材料制作，柔软舒适。辐射探测端主要由面盖A、B，体温温差模块，辐射探测芯片，微型马达，储电纽扣电池五个部分组成。利用辐射探测芯片探测周围环境的辐射量，当辐射威胁到用户的身体健康时（如50CM的距离内有超过16mg的辐射存在），警示LED灯亮起，辐射探测端由绿色变成粉色，同时微型马达振动，从视觉和触觉两个维度去提醒用户离开辐射过量的环境。
如图3，利用情境故事版生动描绘了用户的行为，《保贝》的使用场景。这可以帮助整个开发团队更深入地沉浸到目标用户的世界中去，从中发掘用户的需要，更好地站在用户的角度去思考和体会。
自始至终，特别是产品开发初期识别产品机遇的模糊阶段，设计开发工作人员坚持运用定性研究的各种方法保持与用户的紧密联系，这是一个反复推敲、不断吸取用户和其他相关人员意见的过程，是一个由粗到精、由模糊到清楚、由抽象到具体、不断进化的过程。定性研究为产品的概念设计提供了丰富的背景素材，针对出现的问题提出相应的概念模型，概念模型也是一种容易被人理解的传达，利于开发团队的共识与合作。《保贝》得到2010光宝创新奖的认可也验证了定性研究对于探索用户潜在需求、开放思维的价值。
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