所谓“概念”指的是“反映对象的本质属性的思维形式”，是“人们通过实践，从对象的许多属性中，抽出其特有属性概括而成”的。人对世界的认识、人类的全部文化、科学知识以及思想，都是由概念组成的。从这个意义上说，没有概念，就没有人类的历史，就没有人类的一切文明成果。因此，“概念设计”从本质上说，提供的是“思想”。所谓“反映对象本质属性的思维形式”指的就是通过某种媒介或手段，把我们对事物本质属性的认识确定下来。媒介有许多不同的类型，文字符号是一种表达概念的媒介，视觉符号也是一种表达概念的媒介。就设计艺术而言，“概念设计”就是用视觉语言把我们对事物本质属性的认识表达出来，这种认识就是我们从事物中提炼、概括出来的概念或思想。因此，它在本质上是对“思想”的设计，换句话说，它提供的是创意，即从某种理念、思想出发，对设计项目在观念形态上进行的概括、探索和总结，为设计活动正确深入的开展指引前进的方向。
2概念设计的应用范围
概念设计在不同的领域中有不同的含义、不同的对象。除了上述设计艺术领域之外，在产品的生产、经营、销售等领域中也有广泛的应用。这一类的“概念设计”指的是对某种经营、生产、销售思想、策略的策划。所谓“概念”是对企业、产品、管理、营销理念等方面的特殊性做出的概括。按主体不同，对这一类的“概念设计”可分为三个方面：即企业概念、品牌概念和产品概念。
除了物质生产领域之外，在影视、戏剧、展览策划等文化生产领域，概念设计也发挥着重要作用，特别是在科幻题材影视创作中，那些在现实中不存在的场景和道具都需要设计师根据预先设定的概念进行创作。
概念设计早在20世纪80年代，在国外就已经开始为设计界所广泛关注。美国平面设计师爱伦•霍伯特（AllenHubert）当时曾经撰写了一本书，题目就叫“ConceptualDesign”（概念设计），内容是针对平面设计中如何组织创意，如何赋予设计对象某种理念或思想，更好地推广企业和产品，引导消费者。当时国内很少有人从“概念设计”的角度理解、重视这个问题。在设计领域始终倡导并努力实践“概念设计”的是工业设计，由于工业产品具有批量化、自动化和时尚性等特点，设计对生产领域带来的影响更直接，对市场信息做出的反映更迅速、更灵敏，在推广一个新产品之前，概念设计就显得十分重要。特别是汽车工业，概念设计成为推动汽车工业不断创新的发动机。厂家对新的时尚、技术和功能的探索往往首先通过概念设计来完成，同时，概念车也成为引领时尚的风向标。
3概念设计的主要特点
（1）独创性。概念设计更强调设计的独创性和原创性，从形式和内容上都排斥业已存在的东西。当然，这不是说不能使用历史上已经存在的形式符号和材料做法，而是必须以新的手法、新的视角加以运用。
（2）抽象性。概念的形成是对纷然陈杂的生活现象提炼、概括、抽象的结果。任何概念都有一定的抽象性，它来源于我们提炼出的某种理念或思想，我们欲倡导、传扬的主张以及我们欲表达的某种意象。例如：柯布西埃设计的郎香教堂、赖特设计的流水别墅、密斯设计的法恩斯沃斯住宅等等，不管它们是否经历过我们所称的“概念设计”阶段，但它们都表现出了概念设计所具有的全部特征。这几位现代建筑的开创者都曾经确立了他们的新建筑概念，没有这些理念的引导，没有对这些主张坚定不移的实践，他们的作品就不可能对后世产生如此大的影响力。
（3）探索性。概念设计可以不过多地涉及具体的功能问题（这类问题可以在方案设计阶段进行修正），即使考虑功能问题，也是概念性的，原理性的或逻辑推论性的、说得更直接一点就是纸上谈兵。它更像一个探索性的科学实验，与实际生活保持一定距离，可以保证思维有足够的想象空间。
（4）先进性。概念设计要求我们立足于时代最先进的技术和社会意识，有足够的勇气去尝试最新的东西（新技术、新材料、新工艺、新的生活观念），凝聚时代最先进的技术成果，使其处于时代的前端，否则就谈不上是什么“概念设计”。
4概念的误区
（1）概念虚无。有人认为，所谓的概念不过是广告人或策划人“编”出来的光环，未必是骗人的，但却离实际很远，至少是有误导的嫌疑。社会上也的确有一些夸大其辞或空穴来风式的概念炒作，这反过来又加深了人们对概念的误解。其实我们可以这样去理解，概念或者是对设计对象所固有属性的某种概括（设计对象有许多属性，不一定只有一种），或者是一种对可及目标的追求，是实际存在的东西。
（2）概念无用。在设计实践中，的确有许多人没有从概念设计的角度考虑方案，也能够创作出不错的作品。但是，这类作品往往不具有开创性和激励社会不断探索的精神。这只能说明脱离了追求“概念”常常是这类作品落入陈规、俗套的一种原因。实际上，认真的创作几乎不可避免地涉及到对许多概念的分析，单就形式语言本身来说，就存在各种不同的概念。成熟的设计师在做方案之前，总是要有一个明确的主导思想，要达到什么目标、体现什么精神、突出什么特征等等，这些就是概念设计的内涵。所谓“概念无用”，是由于人们没有认识到它的价值或误解为华而不实的花招，这实在是一种莫大的偏见。
（3）概念游戏。这是在实际操作中表现出的草率、脱离实际、缺乏认真求实的科学态度。认识到概念设计在创新和推动商业利益方面产生的作用，但没有用科学的、务实的态度去操作，而是夸大其辞、玩词藻，靠耍小聪明进行诡秘的“包装”，怎么“洋”怎么来，怎么“时髦”怎么来，然而这种花拳秀腿最终是遮掩不住设计因脱离实际，缺乏认真求实的科学态度而导致的缺陷的。
5概念的塑造
任何一个实际存在的项目都具有一定的概念，它或许是陈旧的、历史性的，或许是潜在的、模糊的，或许是地域性、具有行业特征的等等。拿产品为例，任何产品都具有它独有的功能、特点，或者表现在技术上，或者表现在它所处的氛围上。比如保暖内衣，首先和其它内衣相比更具有独特的保暖功能，“保暖”这一概念已被广泛地运用了；同是保暖内衣，大家在科技含量、组成材料、穿着感觉等方面寻求着自己的特点，而这些特点又是各自产品所独有的。这些特点已构成了成为概念的因素，为了让公众真正了解其独特之处，就有必要把这种特点用形象的说法“亮”出来。从另一个方面思考，如果产品并不具备特殊的优势，没有哪一点可以包装成概念，那么就必须承认它在市场上很难与实力对手相抗争。不满足于此，就要让技术人员改进工艺、用料等做出特色来。在做出来之前，这个特色是被“想象”出来的，那么这个可以实现的目标就可以成为“概念”。拿一些大城市如北京的一些房地产项目策划举例，北京是一个缺水干旱的城市，地势平坦、季风气候显著，大城市的一些弊病在这里都有突出的表现。在这样的地理环境中建造居住区，创造水域以及大片的植被、改造地表形态等等，都对消费者具有很强的吸引力。因此，开发商制造了“水域花园”、“都市山庄”、“慧谷阳光”等一系列这样的概念，这样的项目如果是建在昆明湖、北海、密云水库周边，其真实性是无庸置疑的，但恰恰这些项目大多数位于远离水域的地区。显然，这个目标是需要努力才能达到的。如此说来，概念可被分为两类，一类是提炼性概念，一类是目标性概念。
在概念设计的具体方法上，提炼性概念和目标性概念是小异而大同的，既有各自的特殊性，但共同遵守的原则是一致的。
第一个原则是优势优先。所谓“优势”是以市场为标准，而不是以企业、设计者或老总个人喜好为标准，这一点往往被混淆。比如说啤酒，在质量方面许多老总认为自己在这方面最具优势，实际情况即便是这样，而对于消费者来说，支持质量的众多环节、严格体系又最难了解到，所以往往愿意在认同质量相同的前提下，从口味、价位、品牌等明显因素上寻求购买理由。推而广之，我们要设计概念，就必须以“市场认可的优势”为素材。
第二个原则是差异性。首先表现在概念素材即优势因素的差异性上，其次表现在概念的表达上。素材的选择要体现独特性，避免雷同；在概念的表达上也要体现独创性，可以是通俗的，也可以是玄妙的，但通俗而不直白，玄妙而不蒙事。
第三个原则是务实性。概念必须是实际的、可行的、有根基的。目标性概念尽管目前尚未达到，但通过努力是完全可能达到的，如果不能实现或难以实现，则会成为空谈和虚妄，这样的概念对企业是非常有害的。
第四个原则是概括性。适应市场的优势因素要用专业的语言严密地表达出来，是件很麻烦的事儿，甚至可以写成文章，这和消费者的认知时间是相违背的。他们希望能够迅速快捷地认识到产品的优势，这就需要对产品的优势进行概括，甚至概括成几个字，还可以加点修饰，用些修辞手法，达到直观、通俗、形象、生动、有趣的效果，以致更好地让公众接受，让公众记得牢，目的就达到了。当然还有一些较为含蓄的表达也可能更为高明，就是通过事物、现象、形象等让公众了解到这个概念的潜台词，比如北极人保暖内衣启用外星人形象来体现其科技含量。
概念设计可以被看作方法论层面上的设计思维训练，不在乎方案是否能够实施，即使是针对一个实际不存在的目标，概念设计训练也是有意义的，要害是开阔思路，探寻创新的灵感，在不受或较少受约束的情况下，最大限度地发挥想象力。这种设计通常总是要与真实的适用性之间保持一定的距离，目的是给思维留有足够的发挥想象力的空间。
摘要：“概念设计”不仅在当代设计领域是被广泛关注的一个话题，甚至在其他许多以创新为目标的行业（IT行业、企业经营管理、商业销售、广告、演艺活动、影视创作等等），人们都在谈论“概念设计”在推动一个产品、一个工程、一项活动、一个事件的过程中所起到的重要作用。因此，对于从事设计工作的人来说,弄清楚到底什么是概念设计，如何进行概念设计,是一件十分必要的事。
关键词：概念设计；应用范围；主要特点；误区；塑造
参考文献
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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
1)实验任务。概念设计任务为:能够进行前后角度范围约60°的调节;升降范围约30cm;可以采用纯机械调节，也可以采用机电液一体化控制;可以进行任何有创意的构思，先不必考虑是否实用。受试者根据概念设计任务构思一种靠背可倾斜、座板可升降的可调座椅，要求给出其原理方案及相应的总体结构方案，即完成可调座椅的概念设计。受试者必须将其内隐的设计构思过程完整地记录下来，并通过三维CAD软件进行表达、构思和修正，以此来完成可调座椅的原理方案构思与总体结构方案的设计。图1和图2所示分别为某受试者设计认知过程的原案笔录数据截图和相应可调座椅的三维CAD概念模型。整个设计任务可以分解成10个子任务:倾斜机构方案、倾斜机构定位、升降机构方案、升降机构定位、功能构件表达、倾斜机构三维CAD模型、升降机构三维CAD模型、总体虚拟装配、运动干涉检验和干涉部位修正。2)实验样本。受试者由机械专业研究生组成，拥有大致相同的机械设计知识背景，因此他们的同质性较好，具有较好的代表性。受试者都是自愿参加实验的。根据文献［13］中“总体的同质性越好，所需的样本容量就越小”的原则，又参考Bilda等人［14］的一个相关实验(样本容量n=6)。笔者邀请了15位受试者参与测试，其中1位受试者的设计结果过于简单，不能完成设计任务被淘汰，最终本研究选取14位受试者参与实验。3)实验过程。受试者开始对设计任务进行分析和构思，实验即正式开始，实验过程全程录像。为尊重受试者的设计习惯，本研究并不强制要求受试者发声思考。对于特别不适应发声思考的受试者，要求其笔录自己的构思过程。受试者如有疑问，可以向主试者询问，也可以向其他专业人员咨询。疲劳了可以离开，稍事休息。受试者在笔录设计构思过程中，如果要修改前面的构思，则应保留前面的原样而另行记录。同样，在CAD环境里进行修改时，必须将前面的构思另存为新文件，再进行修改。4)数据采集和处理方法。本试验采用秒表计时，并记录受试者在设计工作中发生的每一个操作和行为表现，包括思维活动表现。本实验采用原案分析法记录设计认知活动，运用SPSS15．0软件处理实验数据。
2研究结果
2．1设计型知识工作过程的分解
对受试者设计认知活动的整个分解过程包括如下两个步骤。步骤1:分解和汇总。首先，分别对14位受试者沿着时间顺序，按照功能性原则和可测性原则进行设计过程的细分。然后，将分解得到的工作单元分别归入创造性工作单元、事务性工作单元和无效工作单元，之所以划分为这3类工作单元是基于设计型知识工作的如下特性:1)设计工作本质上是一种知识创新活动［15］。2)设计工作也像体力工作一样，包含大量的事务性劳动。3)知识工作具有非连续性，而且不可避免地会受到一些外界因素的干扰。这些特性在不同活动中所占的分量不同，以哪个特性为主，工作单元就归入相应类别。设计型知识工作过程包含的工作单元如表1所示。步骤2:分析和提炼。“思考”应包含审题、静思和回忆等活动。“思考”是一种过程，而“发现”是一种结果，“发现”往往引出一些事务性工作单元如“记录”、“打字”、“CAD操作”、“选择”，甚至是“交流”等，这时，“发现”可以看作是“思考”和其他工作单元的分界，也可用来识别这些工作单元。“讨论”指围绕疑难问题所进行的互动，当然，讨论的形式不仅仅是口头的，还可以通过IT平台讨论。“决策”不能狭隘地理解为一种领导行为，本文研究的“决策”是从工作单元的性质上讲的，是对日常设计问题的决定。至于设计人员所特有的“草绘”行为，在现代制造环境下，既包括徒手草绘，也包括CAD草绘。“查找”、“记录”和“咨询”都是信息接收阶段。在现代制造环境下，操作软件系统成为设计型知识工作者的日常活动，其中一部分“打字”活动可归入“记录”活动，属于信息接收阶段，另一部分“打字”活动与“CAD操作”活动合并为“软件表达”，它们属于信息输出行为。“交流”不能与“讨论”混为一谈，它指信息的相互传递。“计算”包括徒手计算和用计算器计算。“选择”指对现有信息或方案的挑选，其中包括一部分对软件系统的操作活动。“交流”、“计算”和“选择”都包含信息接收和信息输出。与Gilbreth夫妇的动素分析范式一样，在设计型知识工作中也存在“无效工作单元”，比如“插话”、“等待”、“间歇”、“接电话”和“打断”等。其中，“插话”、“接电话”特指外界对设计工作的打扰，是被动的，可以归入“打断”。对于设计人员主动给外界打电话的情形，可以相应地归入“交流”或“讨论”。“等待”是在任务中止或信息系统运行较慢时所产生的停顿，包括问题无法解开时暂时放下工作的情形。“间歇”是指因饮食、休息等生理需要所产生的停歇。经过上述分析，本文提炼出如表2所示的3类工作单元。其中，创造性工作单元5种，事务性工作单元7种，无效工作单元3种，共计15种工作单元。
2．2假设检验
假设H0等价于设计型知识工作的信息加工时间t1与信息接收和信息输出两者时间之和t2的比值(t1/t2)的期望μ，其值等于0．25(即2/8=0．25)。各个创造性工作单元的时间相加得到信息加工时间t1。各个事务性工作单元的时间相加得到信息接收与信息输出两者时间之和t2。需要注意的是，接下来的假设检验中不考虑无效工作单元所占用的时间。为检验假设H0，运用SPSS15．0统计软件对t1/t2进行单样本T检验(one-sampleTtest)，结果如表3所示。表3中，Sig．(双尾)是统计值t的显著性概率p。p=0．495＞0．05，表明统计值t落在t0．025的左侧;95%置信区间［－0．0163，0．0321］的两个端点一负一正，表明置信区间必然覆盖总体均值(即期望μ)。这两点都说明应当接受假设H0，即对于设计型知识工作而言，信息加工时间t1与信息接收和信息输出两者时间之和t2的比值符合帕累托法则。
3分析与讨论
通过实验可以看出，创造性工作单元所占比例较小，有的受试者创造性工作单元的时间比例甚至低于10%。但之所以称其为知识工作，是因为整个工作过程是围绕知识创新来进行的，这也正是知识工作方式与传统工作方式的根本区别。在本文的设计活动中，知识创新体现在设计者运用经验、知识和灵感进行任意的功能创新及结构创新。就像Drucker［2，16］发现影响知识工作效率的6个因素与泰勒的科学管理原理(Taylorism)正好相反一样，本文也有类似发现。1)“思考”、“发现”、“查找”和“选择”这4种工作单元是知识工作方式与传统工作方式共有的，但它们在两种工作方式中的重要程度很不一样。在Gilbreth动素分析范式的18种动素中，“思考”、“发现”、“查找”和“选择”在体力工作中属于辅助动素，除非是非用不可，在设计工作中会尽量取消这类动素。但是，这些工作单元在知识工作中却不是可有可无的。比如“思考”、“发现”等工作单元就起着核心作用，正是它们决定了知识工作的本质。又比如“查找”、“选择”等工作单元，正是它们完成了大量的事务性知识工作。2)在Gilbreth夫妇的动素分析范式中，无效动素(拿住、延迟、休息和耽搁)是必须设法消除的。但在知识工作中，无效工作单元(打断、等待和间歇)尽管对工作的进展没有直接的作用，可它们是一种常态，不便消除。比如，“打断”往往是不可预料的因素所致;“等待”往往与知识工作的非连续性相关联，很多设计灵感正是在等待中乍现。最后，本文在实验数据记录方面和时间计算方面需要做两点说明。1)实验所采用的记录方法虽然与工作日写实的方法比较相似，但是本实验并没有将记录的工作单元与实际工作内容建立一一对应关系。因为一项具体的设计工作会涉及很多专业性较强的术语，这些并不是本文必须关注的，本文研究的目的是要挖掘出设计型知识工作共有的构成单元及其比例关系。2)在实验中，本文将设计工作的各个组成部分视为是互不交叉的。然而，这些工作单元在实际工作中并不能截然分开，比如“草绘”和“思考”，设计人员在徒手草绘或CAD草绘时很可能也在思考。但科学研究中为了研究方便，往往会先将问题简化，然后再进行研究，本文也是如此。因为草绘是设计所特有的一种认知活动，所以将它与其他的思维性活动分开。
4结语
适航要求中的结构约束主要包括民机某部分系统或子系统必须具有的物理结构组成及对象的某些形状、尺寸要求。此处将物理对象的材料类型和相应的强度要求也纳入了结构约束的范畴。此类要求常见于CCAR-25部C分部(结构)，D分部(设计与构造)等。对于结构约束的表达采用以下形式：<OS,(ES,PS)>。(3)式中：OS代表物理结构特征的主体，ES和PS代表两种结构约束类型，ES为结构组成约束，如要求必须存在某种物理结构；PS为某物理结构的空间尺寸、形状限制。例如CCAR25.777(e)中规定了襟翼和其他辅助升力装置的操纵器件在驾驶舱的位置要求：“操纵台上部，油门杆之后，对准或右偏于操作台中心线并在起落架操纵器件之后至少254mm”。该条款要求属于结构设计要求，条款中出现了数值型约束，表达方式为{操纵器件:起落架{*}@≥"254mm"}，相应的概念图索引如图5所示。按照上述方式建立了包含CCAR25部B分部“飞行”、C分部“结构”、D分部“设计与构造”和E分部“动力装置”共290条适航条款的概念图本体库，基本覆盖了民机设计中性能操稳、结构强度和动力燃油部分的适航要求（除A分部“总则”，F分部“机载设备相关”和G分部“使用限制和资料”外）。采用以上方式从适航条款中提取设计约束信息的完备程度，并依此建立的适航条款的概念图索引很大程度上决定了后续能否根据设计任务检索到所有适用的条款要求，即条款检索的完备性，对于民机设计至关重要。因此，为尽量保证能够从条款要求中完备地提取关键“概念(包括设计特征、指标或参数)”，需经过以下过程：①通过适航条款的字面分析，包括研究条款条文、条款相关的修正案和咨询公告等文件进行初步提取；②参考已有同类机型（同级别）的型号取证数据，通过对比和构型差异分析进一步补充和完善；③在此基础上进一步由各专业有丰富型号经验的设计师进行评议、完善和确认。即便如此，这种完备性仍是相对的，因为一方面，随着航空技术的进步和航空事故的教训，适航要求也会不断修订、发展和完善；另一方面，随着民机制造商型号经验的积累和技术能力水平的提升，对于适航条款的理解会逐步加深，这种信息提取的完备性也会不断提高。
2适航要求的识别和检索机制
适航要求识别与获取的目的在于根据当前设计任务检索适用的适航条款要求，本质上属于一种依据索引的文本检索[13]。与传统的关键词检索相比，用于建立设计任务和适用条款要求之间映射的索引不是若干离散的关键词，而是一种由概念图表达的结构化索引，构成索引的“概念”之间具有内部关联性；另外，由于适航条款的概括性，建立条款索引的概念集中包含的很多概念术语超出了条款文本范围。例如，CCAR25.581闪电防护条款的条文中并未明确提及飞机的燃油系统，但燃油系统设计必然需要考虑该条款要求。因此，“燃油系统”要包含在该条款索引的概念集中，而这种情况主要依靠设计师的经验知识来保证。针对适航条款的特点，本文提出一种基于匹配度的适航条款要求检索方法，即某适航条款对于当前设计任务的适用性可通过设计任务中包含的民机设计特征与条款约束的设计对象之间的匹配度来衡量。2.1匹配度对象（设计特征）之间的匹配过程包括两个步骤：首先判断当前设计对象与条款约束的对象名称是否一致；若对象名一致，则进一步判断对象属性值之间的一致程度；否则，两者完全不匹配。此处，设ai为当前设计对象a的第i个属性值，bi为条款约束的对象b与之相对应的属性值，则M(aibi)表示两者属性值之间的匹配度函数。若ai和bi为枚举型取值，则匹配度计算公式如式（4）：2.2检索算法根据上述介绍，基于匹配度的适航条款检索算法如图6所示，详细的检索步骤描述如下：步骤1输入飞机的某设计特征（系统、子系统及其结构组成）作为当前设计特征Pc（当前设计对象）。步骤2读取Pc相关的特征约束C(Pc)，这里的C(Pc)主要来自于对于产品整体的属性约束或继承自父级特征的属性约束。步骤3读取Pc的关联特征，生成关联特征集；此处的关联特征包括Pc的下一级结构特征，以及与Pc在功能或结构上存在关联关系的其他设计特征；此处构建关联特征集的目的在于扩大适用条款的检索范围。步骤4从适航条款数据库中读取第一条未被检索过的条款作为当前条款，如果成功，则进一步读取该条款约束的目标对象Pc’及其特征约束；否则退出程序。步骤5比较Pc和Pc’，如果Pc=Pc’，则进一步比较其属性特征C(Pc)和C(Pc’)，并按式（6）计算其匹配度Mi。步骤6如果Pc≠Pc’，则该条款的目标对象与当前设计特征不匹配，但可能与Pc的某项关联设计特征相匹配。因此，进一步读取Pc’的关联对象集Pr’，判断Pr与Pr’是否相交，即按照式（7）计算Mj。步骤7若Mi>0，则当前设计特征与条款约束的目标对象一致，该条款为当前设计特征的主要适用条款，从而将该条款录入适用条款集；否则转步骤8。步骤8若Mj>0，则当前条款为当前设计特征的相关条款，属于次级适用条款，也将该条款录入适用条款集；否则，当前条款为完全不适用条款，转步骤9。步骤9将当前条款的状态标记为已检索过的条款，转步骤4。步骤10适航条款数据库中的所有条款都被检索过，退出程序。
3实现与应用
根据本文提出的方法进行相应的软件实现。采用技术，利用VisualStudio2008软件开发平台和SQLServer2008数据库系统开发出一套民机适航要求的识别与确认系统，用于辅助某民机制造商的适航工程师（型号各分系统适航审定计划的负责人）根据某些设计任务中的民机设计特征检索适航条款数据库，形成型号各专业适航审定基础中适用条款集合的初步方案。以民机起落架系统中的部分设计特征“主起落架及舱门”为例检索其适用的适航条款要求。首先，定义当前的设计任务，包括明确目标设计特征，定义目标设计特征所在型号的飞机级特征参数要求，并将主起落架系统的父级系统和子级系统作为关联设计特征，形成当前设计任务的概念术语集用于检索，如图7所示。依次根据目标设计特征“主起落架及舱门”及其关联特征（如父级设计特征起落架系统，子级设计特征收放系统、机轮系统等）检索适航规章数据库。此处以CCAR25.721条为例（如图8），首先进行当前设计特征与条款约束的目标对象名称的比对；若一致，则进一步进行（飞机级）特征参数的匹配。
4结束语
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。
作者：王漪
摘要：随着我国国力的增强，医疗卫生事业将在一定时期得到长足的发展，作为我们医疗工程设计人员，要不断了解学习最新的医疗设备，学习了解国内外的新规范。关键字：医院电气设计电气安全供电负荷
1医院的分类及规模版权所有
根据我国医院建设的规划，综合医院按床位可分为300、400、500、600、800及1000床。
按照医院等级可分为三、二、一级医院，目前经常涉及的一般为二级以上的医院。
在这些范围内的医院就用电负荷而言，有一类负荷，还有部分二类负荷及三类负荷。
医院按照功能划分，一般分为门诊部、医技部、护理部、行政部、后勤部等。目前综合性医院的布局有分散式、集中式和半集中式。目前建筑设计中考虑节能及使用便利，多采用半集中式。
2医院负荷分析
2.1医院负荷计算
按照目前调研的医院负荷情况，医院的用电负荷比例仍然以空调照明为主体，医疗设备用电所占比例很小，这也许与我国目前的医疗设备的水平有关。根据日本有关资料，80年代的医院变压器安装容量为250～300va/m2，当然日本等国的用电负荷计算与变压器的安装容量与我国差别很大，总体变压器容量较我国大很多。但这其中医疗设备用电占50％。而我国目前医疗设备用电总体占不到20％。因此目前我国的医院设计的用电负荷总体上仍然是以空调照明为主要负荷。其中空调电制冷的45％～55％，照明30％，动力包括医疗用地15％～25％。
根据近10年来完成的医院工程的运行情况可以得出如下结论，我国医院的用电负荷标准与商业写字楼相比是较低的。综合医院护理单元照度需求较低
由以上数据可以看出，医院虽然为功能性民用建筑，用电设备较多，但它总体照明的标准比起商业楼、写字楼要低。从用电负荷计算的角度而言并不高，按照北京市供电规划8va/m2，即可满足要求。医院变压器安装指标并不是很高，一般在65～75va/m2之间，分析原因如下：
真正意义上的医疗用电负荷并不多，且大型设备的需要系数较低。
综合医院护理单元的面积所占比例较大，此部分用电量较低。
医院目前的运行状况，全日制的门诊医技面积不大，白天空调等用电高峰时照明需求较小。
2.2医院的负荷性质及负荷类型
医院供电系统应遵循国内供电规范，并参考国际iec相关标准进行设计，按照我国现行医院等级和标准地区医院及二类医院的供电等级为一级或二级负荷。因此电源一般采用两路10kv供电。根据医院的规模可分为如下几类系统形式；
1采用两路10kv电缆专用供电、自备柴油发电机，重要设备末端采用ups供电。此类系统适用于特级及三甲级医院。
2采用两路10kv电缆专线供电，重要设备末端采用ups供电。此类系统适用于三甲级医院。
3采用两路10kv供电或一路10kv专线供电，一路低压供电，此类系统适用于二甲级医院。
4一路10kv供电，重要设备末端采用ups供电，仅用于一级医院。
根据医疗建筑用电负荷的特殊性并考虑到医院的可持续发展，低压系统建议采用如下形式：
电压波动大的空调及动力负荷为一个低压系统，如空调采用专用变压器供电；
电压波动小的照明及一般医疗用电插座负荷为一个低压系统；
电压要求高且自身压降大，医用数字检影成像系统设备，单独采用一台变压器。对于电网电压变化较大的系统，建议采用有载调压变压器。
按照iec标准，医院各部位的供电等级，接地方式见表2。
2.3应急电源系统
医院存在着大量的一级、二级用电负荷，应急电源系统一般采用柴油发电机系统、ups系统。柴油发电机容量一般为变压器总安装容量的15％～20％。而重要设备则采用ups系统。
3低压配电系统
医院用电负荷一般分成照明系统、医疗动力插座系统、空调系统新风机、空调机、风机盘管，应急照明系统等。
大型、重要性设备由配电变电所放射式供电，一类负荷均为双路供电末端自投。冷水相组、真空吸引、x光机、ct机、mri机、dsa机、ect机等设备主机、烧伤病房、血透中心、中心手术部的电力及照明、ct机、mri机、dsa机、ect机的空调电源、电梯及屋顶排风机、洗衣房及营养部的动力也分别由变电所低压屏放射式供电。
树干式供电由变电所将各类电源分别引至各竖井，通过母线输至各层。各竖井内分别设有照明、配电、空调及应急照明配电箱。配电、照明分别放射至各科室的配电、照明配电箱，各科室的计量表设在竖井配电箱内，空调配电箱配电至末竖井区域内的普通空调机及风机盘管。应急照明配电箱由双路电源供电并自动切换，供各应急照明灯及防火卷帘门，排烟风机的用电。
医技检验科、血液透析室等处的仪器对电源要求较高，部分电源通过稳压器后备ups供电。
4数字检影成像设备的配电要求及内阻计算
数字检影成像设备是医院的重要设备，现代医院数字检影设备的种类很多，目前比较常见的有：x光透视机、x光摄影机、x光治疗机、x光造影机包括x光介入机、心血管造影机dsa、计算机断层扫描机ct机、同位素断层扫描机ect、磁共振机mri以及x刀、γ刀、直线加速器等设备。根据设备的不同用途、设备的工作制分为长期工作制、短时反复工作制。各种设备工作制见表3。
目前，许多x光机同时具有摄影、造影、透视、治疗等多种功能。
4.1数字检影设备供配电系统
数字检影设备工作原理各有不同，但统一的一点是对电源的要求较高。由于数字检影设备的以上特性，如果医院有一定规模，此类设备应由专用变压器供电。设备球管电流在400ma以上的设备应采用放射式供电。
心血管造影机、磁共振机、同位素断层扫描机ct机、大型介入机等设备的主机电源一般需要双路供电。且有些设备本身需要冷却，设备有冷水机组，此部分的电源与主电源同样重要。主电源进一步分成高压发生器电源、行走机构电源、影像设备电源及插座电源。此类设备的布置一般为扫描室、控制室两部分。系统的电源一般送至控制室。大型设备还专门有电源室配电室。
心血管造影机房的高压发生器电源、行走机构电源、影像设备电源采用一般配电方式，其插座电源与胸腔手术室的要求相似：病人可能接触用电设备采用it系统及局部等电位接地，电位差小于50mv。设备厂家对于电源的要求引出了电源内阻这一技术指标。设备对电源电压的要求越高，电源内阻越小。
4.2用电负荷计算
x射线机瞬时最大用电负荷一般由设备厂家提供，如未提供也可根据如下公式计算：
sm=1/k×1/f×esf×10－3
sj=a×ssm/η
4.3电源变压器容量的确定
1单台设备的计算负荷。
2二项式法计算多台设备计算负荷。
多数数字检影设备是短时反复工作制，因此，进行负荷计算时可以采用较小的需要系数，根据目前一些医院的实际运行结果表明，4台设备同时曝光的可能性很低，日本有关资料也表明，选择电源变压器时，4台以下的设备可以按1台容量进行考虑。10～15台设备的场所采用防止同时曝光设备可共用1台变压器。
4.4保护设备的选择
数字检影设备瞬时电流很大，保护设备宜用熔断器。目前多数设备的技术要求中已对保护设备提出具体要求。
4.5配电线路导线截面的确定
数字检影设备的配电线路导线截面要满足设备的内阻及压降的要求。
电源变压器内部电阻：rt
电源变压器额定容量：ptkva
电源变压器相数：三相
电源变压器电压变动率：ε％
额定二次电压：vtv
1计算变压器内部电阻rt
rt=2×ε×0.01×vt2/pt×103ω
计算干线电阻r1ω：
考虑到低压开关的电阻及其它接触电阻，电源变压器和电源变压器二次侧的干线电阻为总电源电阻的80％。
r1=80％rg－rtω
最大允许内阻：rgω
计算干线截面：amm：
单相设备a=2×p×l/r1mm
三相设备a=p×l/r1mm
由上可见，要满足设备内阻要求，实际就是要满足设备的电源电压要求。它受来自变压器阻抗、变压器至设备的配线长度、配线截面三个方面的因素的影响。
在系统设备时，应尽量减小变压器阻抗、减小变压器至设备的距离、在满足电源内阻的条件下、减少配线电缆截面，以节约投资。
5医院的电气安全及电力系统保护方式
医院电气安全是医院电气设计的一个重要环节。涉及到的电力系统的保护方式有接地保护tn－s系统、局部中性线不接地系统it系统、医用局部等电位接地电位差小于10mv、建筑物总等电位及卫生间局部等电位接地、漏电保护lm=30ma。
一般场所的移动式设备均采用了漏电断路器进行保护。冶疗室、功能检查室、手术室、抢救室、心血管造影室dsa、卫生间浴室均设置了局部等电位连接。中心手术室的配电系统为保证病人的安全采用了it系统。
医院接地问题，是一个较为敏感的问题，它涉及到病人的安全，设备正常运行等。按照我国现行各类规范中医院设计的规定，我院目前设计采用的是防雷接地、电力系统接地、设备保护接地公用接地系统。目前各医院及设备厂家经常提出医疗设备、医用等电位接地要单独设置接地极，且要求与防雷接地、保护接地绝缘。实践证明，由于场地的原因，这些单独接地极不可能完全与建筑物的金属大地绝缘，而一旦绝缘遭到破坏，医用等电位接地与电力系统的保护接地则可能不是一个等电位，此时，在患者的周围如果存在这样两个电位，将产生触电的危险。
电气设备对病人的影响，即电击。电击包括宏电击和微电击。防止宏电击可以采用接地线及漏电保护器来完成。而引起微电击的主要因素是电子仪器的泄漏电流及病人所处的环境非等电位。因此减少泄漏电流及局部等电位，是在保证电子仪器cf型绝缘的条件下的克服微电击的重要手段。
减少泄漏电流的方式是将电源进行隔离。通过隔离变压器，二次侧两相导线对地高阻抗，减小了系统的泄漏电流。当泄漏电流在0.7ma～2ma范围内设绝缘监视报警。以上系统称之为局部it系统。采用局部it系统辅以局部等电位连接，就可以保证防止心脏手术及检查中的微电击。目前，我院地本工程中对需要仪器进入心脏区域的局部地区，如心脏手术室、icu等处配置了上述系统。以上配电方式也是国际电工委员会iec所倡导的。电子仪器的接地宜采用共用一点接地。基于目前电子仪器的频率较高，要求地线短而粗，地线过长反而成为干扰源。
目前我国与国际上防雷接地的规范是除爆炸危险场所外均为利用建筑物金属体作为防雷、接地体，因此建筑物内的所有金属体如钢筋等不可避免的与防雷系统为一体。而作为病人周围的金属体如水管、金属门窗等均与建筑物金属体连接。为保证病人的安全，也要求设备仪器等的保护接地与病人周围的金属体局部等电位。因此防雷接地、设备的保护接地是不能分开设置的，否则病人反而会因接触到不同电位而有触电的危险。因此，此类与人体有接触的医疗设备是不能单独接地的。
医院目前有着越来越多的先进仪器和设备，多数归结为敏感电子设备。而雷电对敏感电子设备的影响，可通过设置spd加以保护。对于有大电流接地的医疗设备的接地，应避免接地线过长，宜采用就地接地，因采用局部等电位接地，周围的病人也是相对安全的。
对于电磁干扰的问题，为减少电磁干扰的感应效应，我院采用了如下措施：
1建筑物及房间外部设置屏蔽，如建筑中含金属的墙、柱均可以作为格栅屏蔽分流，将建筑物金属等电位连接。
2电气线路采用穿金属管，减少干扰。
关于雷电对病人的影响，由于雷电的陡度大，散流快，建筑中含金属的墙、柱均可以作为格珊屏蔽分流，且病人周围采取了等电位的措施。因此在屏蔽范围内雷电病人是安全的。在手术部等设备进入病人体内的部位均位于建筑物内部，没有外墙，因此病人是很安全的。
我们认为在医疗工程中防雷接地、电力系统接地、设备保护接地采用公用接地系统是可能的，也是必须的。只有完善好这一方法，病人的安全才能得到保证。我院在近几年的医院工程设计中均采用了上述接地方式，实践证明也是很有效果的。该做法不仅节约了大量投资，而且真正实现了病人的电气安全。数字检影等设备投入使用的后，图像清晰，运行良好。
在国内，推行iec关于医疗场所局部it系统的设计思想也是为进一步保证病人的安全。由于没有相应的强制规范及投资等方面的原因，这一设计思路在设计中很难得到充分的体现。目前仅在与心脏介入相关的场所设置了it系统，而在iec推荐标准中目前要求多处场所设置该系统。
6手术部、icu、血透等场所的配电系统
中心手术部是医院的核心，手术部的配电采用双路电源末端切换。这包括手术室内配电及手术室洁净空调系统的配电。电源由变电所专线供电。每一间手术室应单独设置配电箱，按照新的《医院洁净手术部建设标准》中的规定，容量不能小于8kva。每间手术室的电源进线是否采用三相进线。主要根据布局及医院的具体要求进行。目前部分手术室内设置的高低温冷柜等三相设备，电源三相引起的情况越来越多。作为与病人接触的电源部分，应尽量考虑单相供电。每间手术室考虑3～4个插座组，其中一组在综合医疗柱上，每组插座组3～4组插座及2～3组接地端子。手术室内设置观片灯、书写板照明、接地中心可设置在配电箱内。配电箱可与手术室内的控制面板结合。控制面板上有各类气体出口、时钟及定时钟、实施空调检测及控制、照明控制、废气检测及排放。
心血管造影室除数字成像系统采用专门配电外，室内设置要求与心脏手术室相同。
目前国内心脏手术室、icu、心血管造影、抢救室、血液透析等采用局部it系统。iec标准强烈要求it系统不配出n线，目前病人接触的用电设备均为单相设备，通过隔离变压器配出的it系统均为单相。
it系统应注意如下问题：版权所有
必须设置绝缘监视装置；
尽量减少系统容量，减小系统线路的长度；
增加线路的绝缘等级；
辅助以局部等电位接地，等电位干线保证在16mm2，支线在6mm2以上；
配电线路采用穿钢管敷设，减少干扰；
变压器二次出线采用双极保护开关。
7照明设计
由于经济发展水平的差异，我国与国外发达国家的医院照度标准相差甚远，发达国家的照度标准约是我国现行标准的5～10倍。目前完成的各医院工程的照度水平在我国现行标准的基础均有所提高，如一般环境为150lx、诊室等为200lx、医技科室300～500lx、病房100lx。实施后效果良好，体现了现代化医院的良好形象。设计中应注意医疗功能性用房照明的特殊要求。
诊室、病房、急诊观察室、治疗室等处采用高显色荧光灯，以便于观察病人的情况。色温在3500k左右，病房、急诊观察室、治疗室等处的顶灯采用漫反射型灯具，以减少眩光。在病房建议用间接照明，手术室、手术部清洁走廊、传染科、污物、污洗等处与业主结合确定是否设置紫外线灯。
对特殊场所的照明采取了不同方式：磁共振扫描室、理疗室、脑血流图室等需要电磁屏蔽的地方，灯具采用了直流电源；测听室的照明采用白炽灯；眼科暗室采用可调光的白炽灯。
8其他
医院发展快，变化多，在设计中我们将配电箱设置在夹墙内，此方式配合吊顶线槽配电，使系统更加灵活，方便日后用电的发展需要。在检验科、中心实验室等用房设置了沿墙附设的电气配电槽，并将电源断路器设置其上，以适应实验室用电设备多，用电变化多的需求。
在病房设置综合医疗槽、槽内设置插座组，接地端子，局部照明等，并在床头方向距地0.3m处加设一组电源插座，方便电动床等固定设备的使用。
随着我国国力的增强，医疗卫生事业将在一定时期得到长足的发展，作为我们医疗工程设计人员，要不断了解学习最新的医疗设备，学习了解国内外的新规范。工作的重点应在如下几点：
关键词：工程设计，概念设计，创造性思维，创新
1工程领域中的概念设计
现代科技的迅猛发展，尤其是微电子、信息、新材料及集成技术的进展，使产品结构发生了革命性的变化，机电一体化、模块化已成为工程产品的发展趋势；计算机技术的飞速发展和广泛应用，深刻的影响着设计开发过程、制造过程、营销和售后服务过程，并改变着产品的结构和功能；先进工艺技术和先进制造技术为现代工程设计提供了前所未有的工艺技术手段和社会化制造体系。这些变化都深刻地影响着工程设计的发展。
工程设计是人们运用科技知识和方法，有目标地创造工程产品构思和计划的过程，几乎涉及到人类活动的全部领域。工程设计的费用往往只占最终产品成本的一小部分（8~15%），然而它对产品的先进性和竞争能力却起着决定性的影响,并往往决定70~80%的制造成本和营销服务成本。所以说工程设计是现代社会工业文明的最重要的支柱，是工业创新的核心环节，也是现代社会生产力的龙头。工程设计的水平和能力是一个国家和地区工业创新能力和竞争能力的决定性因素之一。
工程设计的全过程就是不断建立各种模型，并不断进行综合和分析的过程，即反复地创造模型和评价模型的过程。工程设计的内容大致可分为两类：一类是数值计算型的工作，包括大量的计算、分析、绘图、编写说明书和填写各种表格；另一类是符号推理性的工作，主要是方案设计工作。在设计方法学中，前者称之为细节设计，后者称之为概念设计。概念设计主要包括功能设计和结构设计两大部分。其作用主要体现在产品设计的早期阶段，把主设计师根据产品功能的需求而萌发出来的原始构思和冲动形成产品的主体框架，及它应包括的各主要模块和组件，以完成整体布局和外型初步设计。然后进行评估和优化，确定整体设计方案。再由各责任设计师把总设计师的设计思想落实到具体设计中去，实现细节设计。可见概念设计是个创造性过程，它要求设计者能综合运用许多学科的专门知识和丰富的实践经验，并通过广泛的调查研究而占有大量的信息资料，再经过反复思考、推理和决策，才能创造出与众不同的、满足用户要求的设计方案来。
在工程设计领域中存在这样一个误区：设计、构思的原始冲动是三维概念，最终设计实施之结果即产品也是三维形体。可是多年来以二维绘图为基础的产品设计、制造模式严重地束缚了工程技术人员的创造力和想象力，成为创新的桎枯。
三维建模技术的崛起以及虚拟制造技术的出现为概念设计和创新提供了一种极好的工作平台，设计师们可以直接从三维概念和构思入手，进行概念设计，形成产品的初步框架，然后进一步通过工程分析、数字仿真、虚拟现实等高新技术手段来分析和评价设计方案的可行性及未来产品的质量、可靠性。这种设计方法尤其能充分发挥自顶向下的设计过程中,设计者的智慧和创新能力，不必拘泥于平面图纸的限制和束缚，而把主要精力聚焦于创造性的劳动——创新。
2概念设计与创造性思维和技术创新
2.1创造性思维及其特点
要设计就要有创新，而创新正是设计人员进行创造性思维的结果。设计人员要打破习惯性思维，变换角度，开阔视野，才能使自己的创造力得到更充分的发挥。创造性思维是指有创建的思维，即通过思维，不仅能揭示事物的本质，而且能在此基础上提供新的、具有社会价值的产物。创造性思维有扩散思维和集中思维、逻辑思维和形象思维、直觉思维和灵感思维等多种形式。在工程设计的概念设计中，要努力发掘创造性思维的能力，充分注意扩散思维和集中思维的辨证统一，准确把握逻辑思维和形象思维的巧妙结合，善于捕捉直觉思维和灵感思维的“闪光和亮点”，这样才有可能设计出新颖、独特、有创意的产品。
创造性思维具有如下一些特点：
（1）独创性：创造性思维所要解决的问题是不能用常规、传统的方式解决的问题。它要求重新组织观念，以便产生某种至少以前在思维者头脑中不存在的、新颖的、独特的思维。这就是它的独创性。独创性要求人们敢于对司空见惯或“完美无缺”的事物提出怀疑，敢于向传统的陈规旧习挑战，敢于否定自己思想上的“框框”,从新的角度分析问题、认识问题。
（2）连动性：创造性思维又是一种连动思维，它引导人们由已知探索未知，开拓思路。连动思维表现为纵向、横向和逆向连动。纵向连动针对某现象或问题进行纵深思考，探询其本质而得到新的启发。横向连动则通过某一现象联想到特点与它相似或相关的事物，从而得到该现象的新应用。逆向连动则是针对现象、问题或解法，分析其相反的方面，从顺推到逆推，从另一角度探索新的途径。
（3）多向性：创造性思维要求向多个方向发展，寻求新的思路。可以从一点向多个方向扩散；也可以从不同角度对同一个问题进行思考、解决。
（4）善于想象：创造性思维要求思维者善于想象，善于结合以往的知识和经验在头脑里形成新的形象，善于把观念的东西形象化。爱因斯坦有一句名言：“想象力比知识更重要，因为知识是有限的，而想象力概括着世界上的一切，推动着进步，并且是知识进化的源泉。”只有善于想象，才有可能跳出现有事实的圈子，才有可能创新。
（5）突变性：直觉思维、灵感思维是在创造性思维中出现的一种突如其来的领悟或理解。它往往表现为思维逻辑的中断，出现思想的飞跃，突然闪现出一种新设想、新观念，使对问题的思考突破原有的框架，从而使问题得以解决。
2.2概念设计呼唤技术创新
技术创新在概念设计中发挥着至关重要的作用。概念设计中技术创新的本质就是要在工程设计领域中发现某种新事物、提出某种新思想，在很多情况下是因为现有的产品不能满足社会（用户）的需求而激发出的新颖构思和创见。技术创新的基础是知识的积累和灵感的迸发，是设计人员进行创造性思维的结果。创新本身就意味着不拘一格，不局限也不依赖于某种特定的模式，以下诸多方面都是孕育技术创新的土壤：
（1）多项现有技术的有机结合或综合运用往往会产生意想不到的效果；
（2）对已有知识的创造性总结和应用常常带来重大的科技突破；
（3）突发奇想但经过科学论证或实验证明所产生的新思路、新方法、新技术；
（4）新知识与现有知识的合理嫁接；
（5）产品功能上的兼收并蓄和去粗取精；
（6）学科间的交叉、交融和借鉴；
（7）新技术、新材料、新工艺的有机结合及应用；
（8）科学研究中的新发现和新成果应用于工程实践……。
由此可以进一总结出多种行之有效的创新技法：
l智力激励法：又称集智法、智暴法。即通过集会让设计人员用口头或书面交流的方法畅所欲言、互相启发进行集智或激智，引起创造性思维的连锁反应；
l提问追溯法：根据研究对象系统地列出有关问题，逐个核对讨论，从中获得解决问题的办法和创造性发明的设想，或是针对新开发产品的希望点（或缺点），逐点深入分析，寻找解决问题的新途径；
l联想类推法：通过相似、相近、对比几种联想的交叉使用以及在比较之中找出同中之异、异中之同，从而产生创造性思维和创新的方案；
l反向探求法：采用背离惯常的思考方法，通过逆向思维、转换构思，从功能反转、结构反转、因果反转等方面寻求解决问题的新途径；
l系统搜索法：从一个初始状态开始，分析影响系统的各个参量，逐步向前搜索，或采用孤立因素、更换参数等方法获取系统的多种解法并求得最优解；
l组（综）合创新法：将现有的技术或产品通过功能原理、构造方法的组合变化，或者通过已知的东西作媒介，将毫无关联的不同知识要素结合起来，摄取各种产品的长处使之综合在一起，形成具有创新性的设计技术思想或新产品；
l知识链接法：创新是一个动态的和复杂的作用过程和知识流，它包括知识的产生、开发、转移和应用，这四个阶段构成一条“知识供应链”并按照下述原则进行管理：把技术创新过程作为一个集成化的系统，只有将所有涉及该过程的伙伴捆绑在一起，才能发挥最大作用，这些伙伴都应明确什么知识内容才能满足用户最大需求，知识转移的特征和形式是什么，最终用户是谁，他们何时需要使用这些知识？涉及创新的所有信息流和通信流对全体伙伴都是开放的，在每个知识供应者和知识使用者之间建立信息反馈，使信息交换更为有效，知识供应链中每一个伙伴能够感受到整个系统和他们自己都从中获得巨大利益，认识到自己是链中不可缺少的重要环节。该方法适于更大范围内、更高层面上的技术创新。
3工程设计领域中的概念设计技术创新实践
基于上述分析，我们提出了若干种含有技术创新的产品概念设计范例：
（1）采用先进的控制、驱动和定位系统，由局部小画面组成整体大画面的可变画面巨型灯箱广告机的设计；
（2）时速超过运七飞机的高速铁路机车车身外型设计，既要满足空气动力学性能，又要有美观的外型，三维CAD建模技术和NURBS曲线面理论的应用；
（3）适应于多弯道和小半径城市轨道交通环境下的摆式列车车身及减振转向架的设计；
（4）反求工程已广泛应用于一些具有复杂曲面的实物模型（如模具）的三维数据重构，不妨借鉴用来对生物医学图象进行数字图象处理，为医务人员的临床诊断和治疗提供更逼真的三维模型和实体模型；
（5）基于电动机——发电机可逆原理的新型电动自行车的设计，把（下坡时）车轮转动的动能所转化成的电能再回充给蓄电池，从而增加电动自行车蓄电池一次充电使用的续行距离；
（6）加工中心自动换刀功能的扩展，用于东风4（11）型内燃机车发动机端面多轴孔加工的自动换箱多轴箱设计；
（7）把列车检修工人的丰富经验升华为专家系统——基于加速度传感器和单片机控制的智能式检振锤的设计；
（8）虚拟轴机床（并联机床）的概念设计。
这里以铁路机车车身设计为例，对概念设计及创新的过程加以说明。
时速300公里以上的高速列车在欧美、日本等发达国家得到广泛应用。我国已通过论证并计划在下世纪初建设第一条（京沪）高速铁路。
当我们看到法国TGV（TraindelaGrandeVitesse）实验车速达到515.25公里／小时时，我们知道这已经超过了我国“运八”飞机的时速，设计师的头脑中自然应该产生这样的概念：时速300公里的铁路机车车头的外型也应该像飞机那样具有流线型和光顺性，才会有较好的动力学特性。“光顺”一词的几何意义是所构造的曲线、曲面应具有C2连续，且无奇点。从通俗的概念来理解，即为“光滑顺眼”之意。
由这些概念和构思出发，我们可以由整体构思和概念设计逐步进入流线型机车车身的细节设计环节。
铁路工业和汽车工业对车身外型设计的先进性和创新性的都有着一致和迫切的要求。归纳起来应是以下几个方面：
l具有良好的空气动力学特性，以减少在高速运行时的摩擦阻力。
l具有良好的结构布局及足够的强度和刚度。
l具有美学曲面的质感和动感，以美化生活和环境。
l尽可能短的设计和制造周期，以尽快地占领市场。
显然满足上述诸要求的车身外型曲面是相当复杂的，非一般常规曲面（如柱面、球面、锥面、环面等）所能表达。再者，若按常规设计、制造方法和过程来完成如此高要求的设计外型，则上述第四项要求更是高不可攀。只有积极谋求技术进步，大力推广应用CAD/CAM技术才是解决车身外型改型频繁、不断创新且满足上述各种要求的关键所在。
近十年来，CAD业界涌现出一批象EDS的UG、PTC的Pro-Engineer、MATRA的EUCLID、IBM的CATIA等等一系列优秀的CAD/CAM软件，为我们提供了一个极好的开发工具和环境。它们的三维实体建模、参数建模及复合（Hybrid）建模技术，实体与曲面相结合的造型方法，以及自由形式特征建模（FreeFormFeatureModeling）技术为我们的设计工作提供了强有力的工具。
这里具体地介绍如何使用UG的FreeFormFeature等功能，来实现车身外型的概念设计到细节设计。
UG的FreeFormFeatureModeling模块把实体建模和表面建模技术集成为一个功能十分强大的建模工具组，它支持复杂自由曲面的造型设计。它的复合建模技术，自由型面特征建模，可视化编辑，多组件装配，二维视图自动生成，尤其是伴随最新UGV14.0版本推出的全新概念设计WAVE（What-ifAlternativeValueEngineering）可使不同部门的工程师在设计的早期阶段，站在系统工程的角度，同时针对多种可供选择的方案进行评估，通过将设计意图组织到一个“控件结构”中去，使工程师十分有效地控制设计变更，而且所发生的变更会自动地传递到上级设计中去。
这里以创建流线型机车车身外型为例，具体步骤如下：
（1）根据前节所述模线的来源，本例参考法国TGV和德国ACE机车外型模板，并加以个性化修改。所选定的23条模型基线见于图1。
外形模型基线向等值半径线云图
以这一组模线为基础，采用UG的FreeFormFeature/ThroughCurve来创建曲面；采用Info/Analysis/FaceCurvature功能来观察和分析该曲面的光顺性，图2即为车身外型曲面及顶面法向半径等值线云图。
在构造模线的原始数据中可能有“瑕点”，或者仅凭“感觉”进行判断，创建的曲面不一定能完全满足C2连续的条件和光顺性的要求,可以通过光顺处理予以满足。图3是对其中一条模线进行光顺处理的过程。值得重视的是：获得一组光顺的模线是生成光顺曲面的必要条件。
采用光顺后的模线重新构造车身外型曲面。采用UG/Photo功能并指定材质，可进行着色、光照、渲染，以得到更为逼真的三维造型图。见图4。
图4机车车身三维造型图5机车车身二维投影图
（5）对机车车身裙部和头部下端，可采用Feature/Curve/Mesh功能分片进行创建。这里充分体现出UG软件对角域曲面的三维造型能力。
（6）机车车身三维造型基本实现之后，还可进一步作局部修改，由于UG软件的“相关”（Associative）能力,这里进行的修改将影响到它所关联的所有设计过程。
（7）三维造型细节设计完成之后，其各方向二维视图可由应用软件自动生成，设计人员不必再做重复工作。图5即为该机车车身外型的二维侧视图。
参考文献
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[2]熊鸣镝.三维设计将CAD应用引向深入.机电一体化.1997.(5):5~7
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。
关键词:高层建筑;结构设计;抗震概念;应用
防震设计是高层建筑结构设计必不可少的一部分，并且地震是一种无法消除的自然灾害。因此，高层建筑结构设计人员应采取科学、合理的措施来降低地震对高层建筑物的危害系数，以提高高层建筑物的稳定性，从而保证人们的生命和财产安全，这同时也是我国高层建筑物结构设计工艺不断优化的必然结果。
1高层建筑结构设计中抗震概念概述
地震的发生是无规律的，因此做好高层建筑物的防震设计是十分必要的。实践证明，只有利用科学、合理的设计措施，整体布局高层建筑的结构细节，才能降低地震对于高层建筑物的危害。一般抗震设计是从抗震值和抗震措施两个方面进行的，其过程是:地震情况统计、数据分析、提出概念。抗震概念设计的主要内容就是保证高层建筑整体的稳固性和细节结构的抗震性。简单地说，抗震概念设计就是基于工程抗震的基本理论和实际的抗震经验总结出的工程抗震概念，是决定建筑物抗震能力的基础。抗震概念设计中包含空间作用、非线性性质、材料时效、阻尼变化等多种不确定的因素。抗震概念设计的原则是建筑结构设计简单性、刚度适宜性、匀称性、整体性。例如在一些地震频发的地区设计高层建筑时，应该考虑都高层建筑上下部分结构性质不同的问题。
2高层建筑架构设计中抗震概念设计的应用策略
2．1合理的场地
高层建筑物的建设地点也是保障建筑工程施工质量的关键因素。选择合理的建筑施工场地，不仅可以减少企业的投入成本，还能提高建筑物的稳固性。因此，施工人员可以利用现代先进科技设施来选择理想的地段。场地的选择应当避开地震危险地段，如地震时会发生崩塌、地裂以及在高强度地震下容易发生地表错位的场地。一般地震危险地段包括断层区、坡度陡峭的山区、存在液化和夹层的坡地以及大面积采空的地区。如发生严重地震的四川北川地区，其区域特点是县境内地形切割强烈，地形起伏大，相对高差超过1000m，沟谷谷坡一般大于25°，部分达40°～50°，甚至陡立。并且地貌类型以侵蚀构造山地、侵蚀溶蚀山地为主。另外在县境内还存在一条断裂带。这也就是北川地区成为汶川地震重灾区的原因，该地区的地震宏观烈度达到了Ⅺ度。因此，建设高层建筑的重点就是选择地势开阔、平坦以及中硬场地土。如我国中部平原地区，其地势平坦，并且属于地震低发区。当然，如果无法避免区域限制，那么也可以选择抗震性比较好的地区，如避免存在孤立山包的区域以及表面覆盖层厚度较小的区域。总之，因地制宜，选择合适的高层建筑建筑建设场地是保证高层建筑物稳定性的最佳途径。
2．2合理布局建筑平面
建筑物的房屋布置和结构布置都是影响高层建筑物稳定性的重要因素。依据抗震的概念，合理布局能够有效提高高层建筑物的抗震能力，延长建筑的使用年限。一般施工人员都会根据地震系数选择适当的建筑物高度和宽度，使高层建筑的抗震能力达到最大值。建筑平面的布置可以从四个方面考虑:一是布置平面时，应当遵循简单、对称的结构特点，以减少偏心;二是应当保证质量和刚度变化均匀，避免楼层错层问题;三是尽量设计合理的平面长度，且建筑物突出的长度也应该符合相关标准;四是尽量避免采用角部重叠的平面图形以及细腰形平面图形。如早前发生在墨西哥的地震，相关人员在地震发生后对房屋的结构进行了分析。据数据表明，建筑物刚度明显不对称会增加15%的地震破坏率，拐角形建筑会增加42%的地震破坏率，因此，高层建筑施工人员应该科学合理的设置建筑平面。此外，现浇钢筋混凝土高层建筑适用高度的确定需要考虑地区的地震烈度，如高层建筑的抗震墙在烈度系数达到6的地区，其最高适宜高度为130米;在烈度系数为7的地区，最高适宜高度为120米。总之，合理的高层建筑物平面布局是保证高层建筑抗震能力的关键。
2．3合理的结构设计
高层建筑的结构设计不仅要满足抗震要求，还要满足经济、功能齐全、施工技术等要求。在设计高层建筑结构时要考虑实际的场地环境和建筑物本身的建设标准。另外，结构的设计还应该满足对称性。总之，对于高层建筑的结构设计应该从各个方面综合考虑。首先，高层建筑结构的设计需要考虑多种影响因素，除材料、施工、地基、防烈度等因素外，还要考虑经济因素，之后才能确定建筑物结构类型。有利于防震的建筑平面设计包括方形、圆形、矩形、正六边形、正八边形等，不利于防震的建筑平面设计包括多塔形、错层、楼板开口等。次外，如果建设的高层建筑属于纯框架高层建筑，那么设计人员应避免出现框架柱倾斜、楼体倾斜等问题。因为如果框架柱倾斜，一旦发生地震就会出现剪切破坏问题，造成高层建筑的严重损坏。其次，更为重要的是结构设计一定要遵循对称原则，避免扭转问题的出现。如果高层建筑结构采取对称的结构，那么当发生地震时，其建筑物只会发生平移震动，建筑物各个部分的受力比较均匀，从而降低地震对高层建筑的破坏程度。
2．4设置多条防震线
设置防震线是为了提高高层建筑结构的抗震系数，提高建筑物体的稳固性。之所以设置多条防震线是因为建筑物中各个部分的结构和功能是不相同的，设计相应的反震线能整体提高高层建筑物的抗震能力。设置多条防震线的优势在于如果发生地震时，第一道防线的抗侧力构件在遭到破坏之后，其地震的冲击力和破坏力就会减弱。这样当地震经过多道防震线之后，地震的破坏力就会降到最低。如尼加拉瓜的马拉瓜市的美洲银行大厦，就是应用多道防震线的典型建筑，其大楼采用的是11.6米*11.6米的钢筋混凝土芯筒作为主要的抗震和防风构件，并且该芯筒又由四个小芯筒组成。相关数据显示，该高层建筑对于地震的反应用数据表示是，当发生地震时，其四个小芯筒的结构底部地震剪力值达到了27000KN，结构底部地震倾覆力矩达到了370000KN•m，其结构顶点位移值为120毫米。总而言之，设置多条防震线提高高层建筑物防震能力的重要手段。尤其是在社会经济快速发展的背景下，重视抗震概念的设计是延长高层建筑物使用年限，提高我国建筑工艺水平的关键。
3总结
综上所述，随着我国经济水平的不断增长，高层建筑物的数量也在迅速增长。因此，做好高层建筑结构设计中的抗震概念设计就凸显的尤为重要。将抗震概念设计应用到高层建筑结构设计中，不仅要考虑高层建筑结构施工的各个方面，还要考虑各种外界因素以及抗震标准。这样才能提高高层建筑的稳定性，降低地震给高层建筑造成的危害程度，从而保证人们生命和财产的安全。
作者:周宝学 单位:浙江华坤建筑设计院有限公司
参考文献:
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