2023年概念設計論文【五篇】

“概念”一詞的本義在《中國大百科全書》中的解釋是“懷孕，孕育的意思，即經過十月懷胎之后生成的一種新事物”。概念設計是設計師對建設場地進行實地考察后，有意識的針對場地中的環境構成元素進行深入分析，提煉，下面是小編為大家整理的2023年概念設計論文【五篇】,供大家參考。

概念設計論文范文第1篇

關鍵詞：概念設計；
非理性因素；
設計實驗

1概念設計的內涵與特征

“概念”一詞的本義在《中國大百科全書》中的解釋是“懷孕，孕育的意思，即經過十月懷胎之后生成的一種新事物”。概念設計是設計師對建設場地進行實地考察后，有意識的針對場地中的環境構成元素進行深入分析，提煉，濃縮而成的一種可以統領全局，貫穿設計過程始終的構思主線。它一般以抽象的形式出現，追求神似而非形似，具有非理性因素的思維特征，往往是設計師的一些頓悟、靈感就可能形成一些重要設計項目的原始創作意念。同時，概念設計具有很強的實驗性，有時甚至純粹是一種嘗試，完全在從事探索性活動。

2概念設計的重要性與意義

概念設計自從上世紀問世以來，已經被許多世界建筑大師在一些重要建設項目中恰如其分的運用，其重要性是不言而喻的。在建設項目的前期階段，概念設計的主體地位是不可辯駁的。倘若沒有優秀的創作意念作為引領整個設計的主線，策劃方案設計就會一團散沙，缺乏整體性、有機性，讓人有隨意拼湊，抄襲之感。另外，重視概念設計有利于激發創作靈感，增強設計師的原創意識，不致步人后塵，而走上自主創新的道路。

3概念設計的策略與方法

首先要對場地的環境因素進行有意識的分類與整理，分析各個條件之間的內在聯系與制約關系。從宏觀的角度進行分析，不拘泥于細小的實際工程問題，著眼于大局。其次，要充分運用聯想的方法，輔助于文學，藝術等學科的知識，使頭腦中朦朧，散亂的想法明晰準確地表達出來。在當今建筑全球化背景下，把握地域性，堅持功能性，重視形式性，考慮經濟性是建筑創作的核心所在。建筑創作的突破口往往在學科邊緣或者交叉學科中。再次，要擺脫自身的思維定式，對于掌握概念設計來說這種思維定式非常不利。因為如果設計者從自身已有的知識出發來進行概念設計，必然會受自身思維定式的影響，所設計出來的成果必然不太理想。設計者需要拋棄傳統的為了做某個設計而進行資料收集，文獻閱讀的不良習慣，在平時就要有意識的閱讀一定量的理論方面的文獻，積累一套行之有效的設計手法和解決實際問題的策略。最后，要學習已有的優秀作品的概念設計過程，做深入的設計分析與表達，因為設計分析與表達作為一種學習方法對于初學者來說是大有裨益的。

4概念設計的應用舉例

4.1這是一個改建項目，位于南京幕府山腳下，原為長安汽車制造廠，現在破產了，改為藝術家村租給藝術家使用。我們一行8人對場地進行數次實地調研。最后我從場地的地形特征——象一條小船，以及場地的環境特征——背山面水，左右圍護，三面環山的特點出發提煉出整個區域的設計概念“船”。后來聯想工廠破產的情景，以及藝術村將來經營的狀況決定再加入風險因素“渡”，因而我的設計概念變為“渡船”。接下來又融入了文學因素，考慮藝術村商業運作的需要加了“的情懷”，最終我的設計概念變為“渡船的情懷”?？紤]到整個區域內不同位置的經營狀況，現狀條件不同，又將整個區域分成6個小區域，每個區域都以自身獨有的特征命名，并貫穿在總概念之中，使其有分有合，統一之中蘊含變化。最后，我對場地內的淺藍色區域進行了環境概念設計，編寫了整個區域的故事書，使中心概念在故事書的烘托下顯得更加豐滿。(見圖1)

轉4.2陜西西安某古墓博物館的概念性建筑方案設計中筆者就運用了傳統民居地坑院入口的概念。古墓博物館顧名思義是在新發現的古墓建筑群上就地建設博物館，以最大可能的保護原址，并使博物館建筑本身具有靜謐，昏暗，冥冥之光的氣氛。為了營造這種氣氛筆者想到了傳統民居四合院的空間布局，將古墓建筑群原址保護在地下一層，地上再建二層將古墓發掘的寶藏進行展示，地面建筑四周沒有開窗，參觀者從室外通過踏步盤旋而上到屋面層，而后再從屋面盤旋而下到達至各層，各層展廳均有入口對外開在走廊上，打開入口天井中的自然光與室內的人工光源交相呼應，在室外樹木的遮擋下，室內光影斑斑，忽明忽暗，更加突出了建筑的神秘性，場所感。置身其中使人有一種強烈的空間感受和震撼的視覺沖擊，崇拜仰慕之情油然而生，這正是建筑師所期望達到的效果，使參觀者能有深切的體驗空間，參觀之后難以忘情。(見圖2)

概念設計論文范文第2篇

概念設計概論。概論當中，首先整合了橋梁工程的知識體系，介紹了橋梁的基本組成和分類；
然后介紹國內外橋梁的最新發展動態。并從中國橋梁建設當中出現的問題的角度，說明概念設計的目的、意義和重要性。最后介紹了《橋梁概念設計》中安全、適用、經濟、美觀、耐久、環保的原則及其含義，并詳細闡述了如何建立創新理念。

橋梁美學設計。美學是人們對于美和丑的認識，雖然不同人擁有不同的看法，但是美學還是有其一般性的規律。在橋梁美學設計當中，首先介紹了東西方美學的哲學基礎，提出了橋梁美學的五個基本原則———“多樣與統一”“、比例與勻稱”“、平衡和和諧”以及“韻律與協調”。并針對橋梁，提出了概念設計中的美學考慮和處理方法。最后，介紹了橋梁美學設計的實例。

設計構思和總體布置。設計構思和總體布置是《橋梁概念設計》中最為關鍵的環節，是生成概念方案所必須有的過程。設計構思主要是分析橋位處的自然條件、技術條件、人文條件、社會條件，進而對橋梁總體設計進行設計。①自然條件。自然條件主要包括河勢、水文、氣象氣候、地形地貌、地質水質和地震這七個方面。在概念設計階段，這些資料的應用一般有兩個方面：一方面，在理解消化這些資料的基礎上，抓住核心要素和控制條件，形成構思和布局的雛形；
另一方面，用于總體和關鍵構件的宏觀、控制性的計算和分析，來驗證和調整先前的構思和布置。②技術條件。經過近200年的發展，橋梁的上部結構和下部結構已發展形成了一些較為成熟的形式，在當今技術條件下，這些不同類型的上部結構和下部基礎都有著各自的適用范圍，在橋梁概念設計的初始階段，我們應當盡可能地根據橋梁所處的自然條件，選擇最為合適的上部結構和下部基礎。③人文條件。人文條件主要是指橋梁所處地區的歷史文化背景和該區域的橋梁使用者對于美的訴求。橋梁作為一種永久建筑物，除了跨越功能之外，其景觀功能也是其功能的一個重要方面，在某些情況下，尤其是城市橋梁當中，橋梁的景觀功能可能是其最為重要的一個方面。只有在這些準備工作做好之后，才能夠根據“變化與統一”、“比例與勻稱”、“平衡與和諧”，“韻律與協調”這些基本的美學基本原則，設計出滿足人們人文訴求和美學要求的美的橋梁。④社會條件。社會條件主要是指橋梁的使用功能、橋梁的經濟性。使用功能包括交通功能、航運功能。交通功能方面，對于公路橋梁、鐵路橋梁和城市橋梁，其荷載標準和建筑界限不同；
不同的航道等級和通航標準對應的通航凈空也不相同。經濟性方面，不同的橋型、總體布置、基礎方案和施工方案對于橋梁的經濟性能均有影響。

4.結構安全驗證。在結構安全驗證中，介紹了橋梁的荷載，講解了結構分析的一般方法和結構的強度、剛度、穩定性、動力特性的驗算，然后介紹了橋梁耐久性設計的一般原則和耐久性驗算的方法。5.工程案例分析。通過分析《橋梁概念設計》的工程實例，來完整的介紹橋梁概念設計的流程，以及各個步驟當中應當注意的問題，使學生在掌握全局的同時不忽略細節。

概念設計教學特色

同濟大學橋梁系在國內土木工程專業首先開展了概念設計的課程，作為橋梁工程教學改革的一部分，這門課程嘗試了一些新的教學方法。具有以下幾個方面的特點。

1.強調橋梁創新和美學設計。通過概論，首先強調《橋梁概念設計》中創新的重要性，從總體布局、結構體系和局部構造三個層次引入創新理念。并分別配以工程實例，深入淺出，強化了創新和美學設計在橋梁設計中的重要性，引導學生在創新和美學方面進行思考。如在講解從總體布局的角度創新橋梁設計時，列舉了某高新區中央島的橋梁概念設計。由于該區域是交通道路上的重要視覺節點，連島的兩座橋梁需要表現出磅礴的氣勢和很好的視覺沖擊力，常規橋梁無法表現這一特征。雖然可以通過大跨度懸索橋、斜拉橋凸顯氣勢，但是橋位處沒有大跨度斜拉橋的要求，同時，大跨度橋梁經濟上也不合理。通過總體布局的創新，采用建筑學上借勢造景的技法，將一座常規大跨度橋梁一分為二，分別放在南北兩個河道處，中間道路形成虛擬的橋梁中跨，遠處觀看，如同一座十分宏偉的大跨度懸索橋，既凸顯了氣勢，又滿足了經濟合理的要求。

2.注重講解概念性的原理。傳統的橋梁工程注重從力學計算方面推導出一些公式，通過公式里的參數分析來講解橋梁工程中的基本力學原理。在《橋梁概念設計》的教學當中，復雜的力學計算不是重點，因為其與概念設計注重概念的理念背道而馳。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記憶；
另一方面，如果概念設計不合理，將直接導致后續力學計算結果出現問題，進而需要返工或者通過額外措施解決出現的問題。例如，在講解橋梁結構體系對于橋梁受力性能的影響時，列舉了作者設計的昆山玉峰大橋的外部約束、內部鏈接和剛度分配處理方法的例子。%%昆山某區域需建立一座城市橋梁，通過概念分析，擬建立一座斜靠拱橋。由于該區域為軟土地基，無法承擔水平推力。因此，主拱圈采用無水平推力的系桿拱（外部連接），主拱圈承擔主要的恒載，主拱圈斜靠拱共同承擔活載（剛度分配），進而解決了軟土地基的問題。在講解主拱圈和主梁之間的內部連接方式時，同樣也采用了重視概念、簡化計算的教學思路。由于主梁為雙邊箱鋼箱梁主梁，在縱橫梁上搭設混凝土預制橋面板，橋面板之間通過現澆段和橫縱梁上的剪力釘連接，因此在拱梁交接處存在著負彎矩區段，會導致橋面板開裂。為了解決這個問題，主拱圈和主梁之間采用鉸接的連接方式，釋放了負彎矩；
同時，等主梁支架拆除后再澆筑現澆段，通過讓混凝土橋面板和鋼主梁在不同的階段參與受力，也減小了拱梁連接處的橋面板拉應力，防止了橋面板開裂。由于一般的系桿拱橋主梁為混凝土箱梁，可以張拉預應力，因此拱梁交接處主梁拉應力不是設計的關鍵因素，但是在玉峰橋中，在混凝土橋面板中張拉預應力較為困難，因此采用了釋放拱梁之間彎矩的鉸接的連接方式。

3.教學結合工程實際。以上兩個例子，只是《橋梁概念設計》課程教學當中所舉的眾多例子的一個縮影。為了改變傳統橋梁工程教學時，學生只知其然，不知其所以然的狀況，在《橋梁概念設計》教學中加入了眾多的工程實例，講解出原因，讓學生加深理解，加深印象。例如，在介紹懸索橋抗風問題時，列舉了著名的“塔科馬大橋風毀”事故，并從懸索橋的計算理論發展的角度，解釋了塔科馬大橋發生風毀的背景。在線彈性理論當中，不考慮結構變形對于平衡的影響，因此主梁高度很大；
隨著撓度理論的誕生，人們發現主梁的剛度對于懸索橋的整體剛度貢獻不大，最終，從曼哈頓橋到金門大橋，懸索橋主梁高度越來越小。到塔科馬大橋時，主梁高跨比只有1/350，主梁形式為抗扭性能差的雙邊主梁開口斷面，最終導致主梁發生風致顫振破壞。這種結合工程事故發生的理論發展背景的講解思路，讓學生的理解更為深入。

4.整合知識體系。通過一個完整的橋梁概念設計流程，學生明白了本科所學課程在橋梁概念設計中的作用以及各個課程之間的關系，進而達到了整合學生的知識體系的目的；
同時，概念設計當中歷史文化、美學訴求方面的人文內涵需要學生提高綜合素質，耐久性、環保以及全壽命設計思想要求學生進一步學習相關知識，從這個角度來說，概念設計也起到了引導學生學習方向的目的。

5.注重學習與實踐相結合。讓學生更深入地理解《橋梁概念設計》，最好的方式是讓學生參與到真實的橋梁概念設計當中。在教師指導下，學生參加橋梁方案競賽是一個很好的方式。從同濟大學橋梁系開設《橋梁概念設計》課程以來，歷屆學生分別參加了廣東省虎門二橋、北京長安街西延永定河橋、北京通州運河區北運河橋和通惠河橋的國際方案競賽。在參與競賽的過程中，學生對橋梁概念設計的流程有了更深入地理解，同時也增強了實踐能力。下面介紹了長安街西延永定河橋梁的概念設計。橋位位于首鋼工業改造區，該區域規劃功能定位為北京西部綜合服務中心和后工業文化創業產業區。橋位北部為被譽為“燕都第一仙山”的石景山，西岸為門頭溝濱水商務區，功能以商業服務，文化娛樂為主。

大橋跨越永定河蓮石湖，該湖注水后，形成湖濱綠色生態走廊。概念設計當中，石景山、永定河和首鋼是不可或缺的三個元素，橋梁應當與這三個元素相互融合，構建出“一山、一水、一橋，一部鋼鐵史”的和諧篇章。①跨徑布置。橋位處控制橋梁跨徑的主要因素有：路線與河道及兩側道路斜交53度；
東側跨越豐沙鐵路和東濱河路（紅線寬度40米）；
西側跨越河堤路（紅線寬度30米）；
河堤處不能設置橋墩。因此，采用東側一跨跨越豐沙鐵路、東濱河路和東河堤，西側采用一跨跨越西河堤及西河堤路，最小跨徑均為120米。河道中橋墩設置不受通航影響，但需要考慮排洪的作用，橋位處上下游橋梁跨徑均為40米左右。②橋型選擇。

橋型選擇考慮結構的外形與周邊環境相符，控制結構的高度，是的結構與石景山和山下的首鋼廠區高度協調，不遮擋永定河自南向北的視覺走廊。根據跨徑布置，梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋都是可行的。③橫斷面布置。橋位處道路規劃紅線寬度為80米，若采用單層橋面布置，橋面寬度約為60米；
若采用雙幅橋面布置，橋型選擇限制較多，如采用橫向四片拱肋的拱橋，景觀效果不佳；
如采用雙層橋邊，可以使橋寬變為30米左右，同時具有許多優點。非機動車道、人行道和車行道分離，為互通立交的實現提供了很好的條件；
雙層橋面的下層人行道、非機動車道可以與東濱河路實現平交，方便了行人。④概念生成圖3創新總體布局的懸索橋效果

（a）效果圖

（b）結構簡圖

圖4玉峰橋與選擇。梁橋、拱橋、斜拉橋、懸索橋都是可選橋型，根據上述分析，概念生成了十四個比選方案。從安全適用、結構布置的合理性與經濟性、與環境的協調和美觀、可設計性和可施工性、耐久環保五個方面進行綜合比選打分，最終概念選擇了五跨連續桁架拱橋方案、斜拉橋和梁橋組合方案、斜拉橋和拱橋組合方案，進行下一步的設計。以下為三個方案———錦繡河山（五跨連續桁架拱橋方案）、日月同輝（斜拉橋和梁橋組合方案）、龍鳳呈祥（斜拉橋和拱橋組合方案）的效果圖。⑤概念設計。下面簡略介紹錦繡河山方案極其概念設計。

美學處理方面，五跨連續桁架拱橋方案主梁和拱肋均采用鋼桁架形式，厚實的金屬質感讓人們感受到首鋼改造區曾經輝煌的鋼鐵文化。橋面以上主拱圈的高度近似按照黃金分割比設計，猶如連綿起伏的山巒，突出了錦繡河山的主題。橋頭堡外形也同樣進行了美學優化，參照石景山上寶塔的形象進行了處理。主橋為采用雙層橋面的梁拱組合體系，各跨拱腳均采用固定鉸支座約束。主梁寬度為32.6m，高度為6.5m。上下橋面每隔6m設置一道橫梁，梁高1.5m。采用正交異性鋼橋面板，主梁上吊桿間距為6m。除拱肋的風撐與弦桿，腹桿與弦桿采用高強螺栓連接外，其他鋼構件采用焊接連接?；A采用鉆孔灌注樁。

永定河大橋概念設計是國際方案競賽，有六家國際知名設計單位的十八個方案參加競爭，最終有六個方案入圍。作者指導學生所完成的三個方案均得以入選。部分競爭者的方案因采用大跨、奇異的造型來標新立異而被淘汰，而學生們所完成的方案思路清晰、考慮的因素較為全面，創新性、經濟性均較好，設計方案外形也比較優美，因此得以入圍。在前面提到的另外兩個國際比賽中，學生們的方案也獲得了第二和第一名。參加比賽既提高了學生的學習積極性，也達到了《橋梁概念設計》的教學目的。

學生反應

本文第二作者作為《橋梁概念設計基礎》課程的學生，也切身體會到了《橋梁概念設計》不同于傳統的灌輸式教學。傳統的橋梁教學思路只重視結構計算，而《橋梁概念設計》重概念、重視原理、重視講解思路，重視用實例說明抽象的問題。這些教學思路對于學生的理解十分有益。同時，提高了創新和美學考慮在橋梁設計中地位，讓聽課的學生認識到，新的橋梁設計理念需要工程師從傳統的橋梁計算工程師轉變到橋梁創新設計工程師甚至是橋梁建筑師，讓其更為重視自身的人文修養和綜合素質發展。

概念設計論文范文第3篇

【關鍵詞】建筑結構；
抗震概念；
實際設計；
理解

地震是一種破壞力較強的自然災害，主要損害建筑結構，進而導致承重構件或地基失去作用?，F階段，人們還不能深入的認識到地震的損壞機理，直接影響了抗震計算的精確性。概念設計是一種指導總體方案開展的方法，良好的概念設計不僅給日后建筑工程結構計算及工程造價等奠定基礎，同時還實現了抗震設計的目的，具有較廣的應用意義，必須及時進行分析。

1.建筑抗震設計

目前隨著經濟的發展，抗震結構設計已經呈現出新的發展趨勢，可利用基于性能結構抗震現場理論、材料抗震模糊可靠度等方法進行建筑抗震設計。但是建筑地震災害依然在反復發作，雖然很多建筑設計師已經認識到以上技術的局限性，但是由于建筑結構還會受到地形、規劃、工程造價、施工技術等多方面因素影響，導致“概念設計”開始被人們重視起來，并加大了對其的研究。概念設計不僅完善了建筑結構，同時綜合全面的分析了地震所產生的影響，掌握了地質活動破壞機制，并可以綜合全面的了解抗震設計規范與準則，在長期實踐中還可以不斷提升建筑結構的抗震水平。

2.建筑結構抗震概念設計遵循的原則

2.1建筑選址并確定地基穩定條件

合理的規劃選址已經成為建筑設計成功的基礎，對建筑結構抗震設計整體質量具有很大影響。實際操作中要求規避地震不利地段，盡量選擇安全穩定的建筑場地，如果受各方面因素影響，導致實際操作中無法避開不利地段，必須結合實際情況采取針對性的措施，提高地基穩定性與安全性?，F有基礎設計規范中明確指出，結構單元中個別應地質因素而采用天然地基或樁基的做法不可取，尤其是不允許在地震高發段建設建筑物。地震作用力較強，一般會引起承載力降低或出現基土液化，進而影響了地基穩定性，容易出現建筑開裂、傾斜和倒塌等問題。同時受地震影響所產生的滑坡、泥石流等情況也與建筑選址密切聯系，保證建筑基礎穩定已經成為提高抗震力的核心條件。

2.2選擇有利于建筑的立面或平面

為了避免地震發生時產生應力集中、扭曲或塑性變形等問題，要求建筑平、立面必須合理設置，一般要求建筑物的平、立面布置對稱，同時質量和剛度均勻，盡量避免樓蓋錯層。實際操作中可從兩反面操作，一方面，不設抗震逢，對建筑物進行結構抗震分析，了解局部應力和變形集中及扭轉等的影響，并采取加強措施進行處理。另一方面，設置抗震縫，將建筑物劃分為很多結構單元，可結合抗震設防強度、材料種類、結構型號及單位布置，并留有足夠的寬度，要求伸縮縫與沉降縫滿足防震縫要求?？刂坪媒ㄖ偠扰c質量變化，各個樓層不能錯層，條件允許時可在每層設置防震縫，可根據建筑結構實際情況設置。一般體型結構復雜的建筑必須給其設置計算模型，并展開抗震分析。

2.3選擇科學合理的抗震結構體系

抗震結構體系要求從建筑重要程度、房屋高度、地基基礎、技術、經濟及使用等多方面進行判斷。通常選擇建筑結構體系時，必須滿足以下條件：（1）具有詳細的計算簡圖，并有恰當的傳遞地震途徑；
（2）具有較強的強度、耗能及變形能力；
（3）設置多道地震防線，避免部分結構或構件對整體構件造成影響；
（4）控制好強度與剛度，避免局部形成薄弱部位或者應力或塑性變形集中；
（5）控制好結構在兩主軸之間的動力特性。設計構件連接時，要求滿足以下條件：（1）構件節點強度不能低于連接構件強度；
（2）裝配結構連接整體性必須得到保證；
（3）預埋件錨固強度不能低于連接構件強度。選擇抗震結構構件時，要求滿足以下要求：（1）砌體結構必須結合施工要求，合理設置混凝土圈梁與構造柱，提高結構抗震水平；
（2）設置鋼結構構件時，要求控制好其尺寸，避免出現局部或整體構件失穩；
（3）混凝土結構構件必須合理選擇尺寸，配置好箍筋與縱向鋼筋，避免剪切在彎曲前破壞，同時要求混凝土壓潰先于鋼筋屈服、鋼筋錨固粘接在構件破壞前損壞。

2.4計算校核的必要性

目前計算機輔助設計系統已經廣泛應用到結構設計中，而且應用范圍較廣，實際分析中，可應用計算機相關軟件完成設計與校核。軟件是輔佐校核的工具，實際操作中為了提高校核效果，必須由具有豐富經驗的結構設計技術人員分析，同時掌握軟件的適用范圍、條件、計算模型等，深入理解設計規范，而且要端正自己對待工作的態度，只有如此，才能反復進行驗證，進而將精確校核的計算結果成功應用到工程項目建設中。

3.正確處理主體結構與非承重結構的關系

主體結構與非承重結構關系的處理已經成為抗震設計的基礎，具有減少地震損失及避免附加震害的作用。附屬結果構件要求必須與主體結構或錨固穩定連接，避免實際操作中出現設備損害或砸到人員等問題出現。設置圍護墻與隔墻時，必須綜合考核結構抗震所產生的不利影響，避免設置不恰當損害主體結構。例如，廠房柱間或框架填充不完整時，就會損壞柱子。此外，吊掛件、裝飾貼面與幕墻均要與主體合理連接，避免地震時造成人員傷害。

4.控制好材料與施工質量

材料選擇與施工質量控制對抗震結構設計具有很大作用，不僅提高了施工質量，還保證了其他工序的順利開展。目前抗震結構設計中已經對材料與施工質量提出了要求，必須在設計文件中明確，具體操作如下：（1）黏土磚等級要求不低于MU10，同時控制好砌筑砂漿強度與等級，不呢低于M5；
（2）混凝土抗震與強度等級均使用一級框架梁、柱與節點，要求不能低于C30，芯柱、基礎與圈梁不應低于C30，其他構件不能低于C20；
（3）混凝土小型砌塊強度控制在MU7.5，要求砌筑砂漿強度在M7.5以上；
（4）控制好鋼筋強度，要求縱向鋼筋使用Ⅱ、Ⅲ級變形鋼筋，箍筋為Ⅰ、Ⅱ熱軋鋼筋，構造柱與芯柱使用Ⅰ、Ⅱ級鋼筋。進行鋼筋混凝土結構施工時，由于實際設計中缺少規定的鋼筋型號，使用其他規格型號的替代時，不能使用屈服強度較高的鋼筋替代原始鋼筋。實際替換中可結合截面實際屈服強度合理換算，并要求替代后構建曲面屈服強度不能超過原截面屈服強度。此種操作的主要目的是減少了薄弱部位轉移，避免了混凝土脆性損壞，如剪切破壞或混凝土壓碎等問題。

5.結語

建筑結構抗震設計時一項較系統的工程，改變以計算為中心的傳統設計、評估與校核，實現了設計者多年經驗與設計規范的結合，避免了盲目開展計算工作，對抗震設計創造了獨特的發展空間，并真實展現了結構的實時情況，進而科學合理的進行抗震設計。

作者:柴梅卿 單位:國家林業局西北林業調查規劃設計院

參考文獻

[1]張松林.淺談建筑結構抗震概念設計的進展[J].江蘇建筑,2015,(04).

[2]黃傳剛.淺談房屋建筑中結構抗震概念設計的運用分析[J].科技創業家,2014,(07).

[3]武玉梅.淺談建筑結構抗震概念設計的重要性[J].中外建筑,2014,(05).

概念設計論文范文第4篇

總的來說，當前基于產品自身進化思想的研究大多還都停留在理論探索階段，相應的計算機輔助創新（ComputerAidedInnovation，CAI）軟件也十分匱乏，更加限制了設計理論的應用與發展。因此，本文在Jacob、Ma.GL等的研究基礎上，通過引入系統功能分析的方法，并綜合考慮功能、結構兩方面因素的作用，提出了一種從多個角度進行激勵分析的功能需求內生式產品創新設計方法。并在課題組開發的原型系統中實現了該功能模塊，體系化、導向性地輔助設計者較好地進行產品概念設計。

內生功能驅動產品創新設計模式

1功能驅動產品創新機理

產品是基于一定物理及幾何結構，在相應技術條件支撐下，實現所需功能集合的有機體。其與生俱來就是市場信息的折射，且任何產品都在按照一定規律不斷的發展和進化。類似于“適者生存”的過程，在市場因素的作用下，產品也在不斷的優勝劣汰。隨著時間的推移，一些市場特性就逐漸被“映射”或“編碼”到存活產品中，內化為產品功能或結構的一部分。正是這些蘊含于產品自身的進化特性信息為需求信息提供了一個較為高效、可靠的獲取渠道。發現這些特性并使之向更優的方向轉變，就可以帶動產品進化，感知并滿足新的市場需求。

基于這一思想，本文從功能演化角度構建了一種基于內生功能驅動的產品創新設計模式。主要通過功能演化的形式拉動結構、市場等特性進化，進而實現產品全面進化，如圖1所示（功能、結構、市場等特性的進化，均是技術系統進步的反映）。其創新機理在于暫時擺脫現有技術和市場對產品設計的束縛，從產品自身出發，運用一定的功能激勵策略對其進行功能改進操作，以激勵產生更多新功能需求信息，實現功能進化；
并針對這些功能需求進行概念求解，帶動產品結構也向更適于功能實現的方向演進，進而開拓出新的市場應用空間，實現產品全面進化。

2功能激勵分析策略

產品作為一個有機體，與生物體相類似，也是由功能及承載功能的結構載體組成的系統。借鑒系統功能分析的方法，結合已有產品對其加以功能結構分解，并根據其功能-組件間的鏈式關系及組件間的隸屬關系進行系統功能建模，構建相應的基礎功能模型——功能-組件鏈圖，如圖2所示。功能是產品存在的目的，功能的實現除了與產品自身結構有關外，還與超系統內其它關聯組件相關。為了較好地實現對產品自身蘊含的進化特性信息的挖掘，本文提出的方法正是在系統功能建?；A上，從超系統和技術系統兩個方面對已有產品進行較為全面的功能激勵分析。進行技術系統分析，是為了實現其自身功能結構特性優化，增進其理想化水平。而引入超系統分析，其目的在于實現技術系統特性向超系統特性進化，進而實現超系統進化反向促進技術系統進化的作用。技術系統分析是功能激勵的主要內容，超系統分析是其有益補充。

本文提出的方法是從功能演化角度，綜合考慮功能、結構二因素的設計模式。因此，技術系統分析包含單組件操作、多組件操作兩個方面，超系統分析則采取賦予新的功能關聯關系的激勵模式。對于單組件而言，功能激勵主要是針對其承載功能加以改變操作；
對于多組件，則從功能組合角度對其加以激勵操作?；谝陨峡紤]，本文提出從多個角度進行功能激勵的分析策略，如圖3所示。

基于功能需求內生的產品概念設計

1超系統組件功能關聯

一般情況下，每一個超系統功能都是為了輔助產品技術系統內某個/某些功能的順利實現，即一個超系統功能肯定與系統內某個/某些功能存在相關關系，但通常并不是與所有功能都存在相關關系（關系十分薄弱/暫未發現其相關性）。且超系統功能間通常也存在很多不相關的情況。因此，這就給產品系統提供了不小的創新思考空間。超系統組件功能關聯分析正是基于對這一創新空間信息進行系統挖掘的創新策略。它通過選擇某個超系統功能，在與其不相關的某個系統功能（超系統功能、系統內功能）間建立起良性關系，使其變為相關。如此，便能創造出新的產品功能需求，進而產生新的產品創意。

這種相關分析主要通過以產品超系統功能為行，所有系統功能為列，而構建的系統功能相關性分析矩陣加以分析，如表1所示。其中，“1”表示功能間存在相關關系，“0”則代表不存在，“X”表示兩個功能相同（在此不予討論）。針對筆記本電腦功能創新實例，通過在“敲擊鍵盤”與“存儲電能”間建立起關聯（由0變為1），便激發出在使用者敲擊鍵盤的同時可以產生電能，并有效地將其儲存利用的新型節能筆記本電腦的創意。

2系統內單組件功能改變

系統內單組件功能改變分析主要針對技術系統內某一功能組件及其所承載的功能加以改變性操作，以激勵設計者產生新的想法。

（1）功能擴展

功能擴展主要針對系統內某一功能組件，通過賦予其新的功能，從而帶動其結構也發生相應的改變，進而形成能適應未來市場需求的新產品，如圖4a所示。擴展的功能主要通過超系統組件功能關聯分析得到，也包括由新的超系統組件引入而衍生得到的新需求功能。如在輪椅創新設計中，通過在超系統中引入臺階，以產生攀爬臺階的新功能需求，進而激勵產生帶越障功能的行星輪式車輪的創新方案。

（2）功能裁剪

功能裁剪主要是基于產品簡化及專用化的思想，通過裁剪掉鏈內的冗余功能或對特定應用環境可有可無的功能，甚至一些看上去不可或缺的功能，進而帶動鏈內其它關聯功能改變，以實現產品功能、結構、工藝等方面的簡化，得到更具市場競爭力的產品創意，屬于破壞性創新（DisruptiveInnovation）范疇，如圖4b所示。如可通過去除電視機的顯示圖像功能，以降低其生產及使用成本，使盲人得到相對物美價廉的新產品。

（3）功能分割

功能分割主要是對系統內某組件所承載的功能進行分割，以形成新的結構及新市場的產品創新模式，包括功能作用分割、功能量值分割兩種形式。功能作用分割是將組件上承載的多個功能進行分割，進而形成多個新功能單元，以促使功能組件向更趨于專業化、標準化的方向改進，如圖4c所示；
功能量值分割主要將組件上承載的功能從量值上加以分割，以形成多個量值相同或不同的新功能單元，以促使功能組件向精準化、微控化等方向演進，如圖4d所示。如在顯示器演進道路上，通過對顯示內容加以分割，激勵產生了多顯示器協同顯示的超大顯示屏。

（4）功能替代

功能替代主要建立在技術進步或技術優化基礎上，在不影響產品主要功能實現前提下，通過將某組件所承載的功能利用更優的功能，或將發出某功能的組件用更優的組件加以替換操作，以帶動鏈內其它相關功能組件改變，進而實現產品整體性能優化的目的，如圖4e所示。例如，將精密機械移動替換成磁致伸縮移動的，高精密度顯微鏡玻片載物臺移動裝置創新設計方案。

3系統內多組件功能組合

系統內多組件功能組合分析主要是針對技術系統內多個組件間所承載的功能加以組合優化，以激勵設計者產生創新想法，進而推動產品功能-結構改進向理想化方向逼近而引入的創新策略。

（1）功能合并

功能合并主要建立在對相同或不同功能鏈中具有相近或相關功能的不同組件進行系統分析的基礎上，通過對其進行功能并處理操作，以實現功能、組件的高效利用，去除多余功能結構，實現產品功能結構優化的目的，演進過程如圖5a所示。通過這一處理，可使產品功能結構得到優化，經濟性、易操作性增強，提升其市場競爭力。如在冰箱制冰機創新設計中，將儲冰裝置內為定向輸送冰塊而進行的螺旋攪動操作，與為防止冰塊粘結而加入的反向攪動操作合并，便形成了定時雙向螺旋攪動裝置的設計方案。

（2）功能整合

功能整合主要基于合理化配置的思想，對多組件間承載的多個功能進行優化整合處理，進而帶動結構上的優化整合，以增強其系統性、經濟性、適用性等綜合性能，形成新的競爭優勢，這一過程如圖5b所示。例如，在輪椅創新設計中，通過對各組件間所承載的功能進行整合處理，最終得到利用汽缸結構實現自動調節升降高度及靠背角度調節功能，利用行星輪結構實現越障、行進功能，利用套扣結構實現可變形（變身為擔架）功能等集多種實用功能于一體的新型多功能輪椅的改進方案。

（3）功能捆綁

功能捆綁主要是對功能-組件鏈圖中功能作用密集的組件加以分析，將作用于該組件的功能，以及鏈內其它相關功能進行打包組合；
然后，采取反問“引入該功能目的”的思考形式，探求這些功能的本質（設計需求）；
最后，對這些設計目的加以組合優化處理，并進行相應的功能性再設計，激勵產生新的功能配置方案，實現功能集成進化，如圖5c所示。這一過程通常會伴隨新功能的產生，可有效帶動產品結構產生較為全面的進化，進而得到更具市場競爭優勢的創新產品。例如，將冰箱制冰機儲冰裝置的儲冰功能與制冰裝置的儲水功能，以及輸冰裝置的定向輸送功能加以捆綁，激勵得到傳輸帶式制冰機的創新方案。

4功能需求內生式產品概念設計過程

本文提出的方法應用的關鍵在于合理利用上述激勵策略進行功能激勵分析。將這種方法與計算機輔助創新設計模式相結合，構建的產品概念設計過程模型如圖6所示。這一過程主要包含系統功能建模、功能激勵分析、概念方案生成、方案優化評價四大分析模塊。具體操作步驟描述如下：

步驟1產品組件、功能錄入。結合已有產品對其進行功能結構分解，提取并錄入產品功能組件及其所承載的功能。

步驟2功能-組件鏈圖構建。針對步驟1的錄入結果，構建相應的產品功能-組件鏈圖，并適時對錄入的功能、組件加以調整。

步驟3多角度激勵分析。結合功能-組件鏈圖及在此基礎上生成的功能相關矩陣，從三大分析角度出發，利用對應的分析策略進行遍歷式分析，以得到多個功能改進方向，形成相應的功能需求信息集。

步驟4概念方案求解。針對上一步分析得到的功能需求信息利用FBS方法進行知識資源檢索，以映射得到相應的原理解。

步驟5領域具體化分析。結合得到的原理解及已有產品進行具體化分析，使之轉化為相應的產品創新方案。這一步是結合獲取的知識資源進行創造性思維的階段，是新知識生成的過程。

步驟6方案優化評價。此步操作主要通過對生成的方案做進一步探討，借鑒功能跟隨形式（FunctionFollowForms）原理發現新產品的潛在應用市場，并結合已有信息及設計經驗對方案加以優化評價，進而得到創新性、實用性及可實現性相對較好的產品創新方案。

5功能模塊實現

產品創新是市場需求與技術實現對立統一的過程，是創新主體與現代設計技術有機協同的設計過程，是以知識為基礎，以獲取及創造新知識為核心的知識物化過程。本文基于提出的多角度功能激勵的設計思想，融合認知科學、信息技術及創新設計理論，實現了該功能模塊。其體系架構如圖7所示，包含交互層、推理層、資源層。

（1）交互層是實現人機交互的重要單元，主要給用戶提供一個友好的交互界面，提供信息輸入、輸出接口，并對整個設計過程加以可視化。其中，也包含管理員對系統及知識庫進行的日常維護操作。

（2）推理層主要根據設計過程中用戶輸入的設計信息，為其提供所需的設計原理及過程推理方法支持。該層除了系統功能建模、功能激勵分析等人機交互式信息操作單元外，還包括信息轉換、映射求解、評價計算等多個采用推理機形式，通過調用相應的知識資源，以實現創新信息映射轉換的智能操作單元。信息轉換單元主要采用自然語義與基于規則推理的形式，對功能激勵結果加以標準化轉換；
映射求解單元利用FBS方法，對生成的標準化信息進行概念求解；
評價計算單元則是根據輸入的評價信息，利用一定的評價規則對方案加以量化比較，以篩選得到相對較優的設計方案。

（3）資源層主要為概念設計過程提供知識支持，包括本體庫、效應庫、評價庫等多個知識單元。

系統內的效應庫、專利庫等知識庫主要采用功能基的形式加以組織，并提供基于自然語義的Internet3應用實例冰箱通常都在冷凍室內裝一制冰裝置，其制冰的工作原理與大型制冰機一樣。制冰裝置的上面部分放置有普通的柵格式盒子。往盒子里倒上水，冷凍一定時間后，再由一個特制的帶有蝸桿減速器的電機把盒子翻轉。當盒子幾乎朝下時，盒子的另外一邊就頂到了專門的凸出部位上。盒子傾斜后，冰塊就能實現與內壁相分離，往下脫落，并掉到收集器中。這一加工過程一直會持續到收集器裝滿冰塊為止，如圖8所示。但這種制冰裝置也存在很多問題，如占用空間較大，工作震動、噪聲大等問題，迫切需要對其加以改進。運用本文提出的方法進行創新分析，具體步驟如下：

步驟1通過選擇已有的制冰裝置作為基礎產品，對其進行功能結構分解，錄入電機1、連桿、制冷裝置、驅動減速器1、轉動冰盒等產品組件及功能信息。

步驟2結合已有產品，并針對錄入結果對制冰機進行系統建模，構建相應的產品功能-組件鏈圖（如圖9）。

步驟3根據超系統功能與所有功能間的關系，建立起相應的制冰機功能相關矩陣，如表2所示。并針對矩陣進行超系統組件功能關聯分析，如通過在“提供水”與“轉動冰層推桿”之間建立起關聯，提出在“轉動冰層推桿”時，根據其受到的阻力大小，實時控制是否“提供水”的創意；
在“提供水”與“儲存2冰塊”間建立關聯，提出只有當開始“儲存2冰塊”操作時，機器才“提供水”的新需求。針對鏈圖，從系統內單組件功能改變、系統內多組件功能組合兩個角度進行激勵分析。如圖10所示，經功能裁剪分析，提出去除攪拌器“攪拌2冰塊”操作的創意，以減小裝置的控制復雜程度；
經功能合并分析，并根據經其它激勵操作得到的設計過程信息，提出將驅動撥冰裝置葉輪轉動的“轉動連桿”功能與驅動傳輸帶轉動的“轉動轉軸”功能加以合并的新需求，以在一定程度上實現結構簡化；
經功能捆綁分析，將冰盒的“儲存水”功能、儲冰器的“儲存冰塊”功能和攪拌器“輸送冰塊”等多個功能加以捆綁，激勵產生要設計一個既能“儲存水及冰塊”，又能“按需定向輸送冰塊”的集成化裝置的想法。

步驟4通過以上遍歷式創新分析，生成“輸送冰塊”、“轉動轉軸”等多個功能需求。對其進行相應的知識檢索，得到“一種提高冰淇淋抗融性的乳化劑以及用其制備的冰淇淋”、“超薄潛水數顯磁力攪拌器”、“物料輸送螺旋機構”等知識。

步驟5結合已有產品，對步驟4得到的原理解進行具體化思考，進而產生“在儲冰盒內增加可溶且可食用的抗融泡沫添加劑”、“用磁力攪拌器代替機械攪拌”、“采用多柵格式制冰、儲冰裝置，且伴隨傳送帶輸送，出冰口處受扭曲力和重力作用而自動脫落”等多個概念方案，如圖11所示。

步驟6結合已有設計經驗及企業實際情況，對以上分析得到的多個概念方案進行初步評價篩選，并進行合理的市場定位，去除可實現性低、經濟性差、創新性不高的噪聲方案。然后，再對剩余的創新想法做進一步組合優化分析，以得到最終制冰機改進方案。即采用一種柵格式的傳輸帶式結構，將其直接放在冷凍室的頂部沿著圓周運動，并采用一個帶葉輪的旋轉裝置，以頂出柵格內的冰塊，供用戶食用；
且儲水罐的“提供水”功能也與傳輸帶的運行建立起相應的控制關系，使滴水速度與柵格制冰、儲冰速度保持同步。改進后的制冰機系統工作過程如圖12所示。其去除了原有的冷藏室，縮減了工作空間，部分消除了收集、儲存冰塊所帶來的各種不便，并通過合理調節傳輸帶的運行速度，可實現按用戶需求持續提供冰塊等優勢。

概念設計論文范文第5篇

目前,設計知識管理已成為國內外許多研究機構、大學、企業的研究熱點,如美國NIST的設計知識庫項目[2]；
歐洲WISE工程知識管理項目[3]、MOKA項目[4]；
韓國LG公司資助的知識管理項目[5]；
國家863資助的知識管理平臺研究[6]等,但還沒有一個實用的能支持概念設計知識重用的系統,對它的研究也還停留在理論準備階段。

本文在研究了基于本體的的概念設計知識模型的基礎上,提出了基于本體的概念設計知識管理框架,研究了用戶對本體的定義、對知識結構內容的自由擴充以及概念設計知識的檢索方法等關鍵技術。

1、基于本體的概念設計知識建模

1.1概念設計知識分類與表達

概念設計是對設計問題加以描述,并以方案的形式提出眾多解的設計階段[7].概念設計從不同的角度有多種定義[8].一般認為,概念設計是指以設計要求為輸入、以最佳方案為輸出的系統所包含的工作流程,是一個由功能向結構的轉換過程。

圖1描述了一般概念設計的工作流程,它包含綜合與評價兩個基本過程。綜合是指根據設計要求,運用各種分析、設計方法推理而生成的多個方案,是個發散過程；
評價則從方案集中擇出最優,是個收斂過程。概念設計是將所設計的產品看成一個系統,運用系統工程的方法去分析和設計。具體說,概念設計就是將設計對象的總功能分解成相互有機聯系的若干功能單元,并以功能單元為子系統進行再次分解,生成更低一級的功能單元,經過這樣逐層分解,直至對應的各個最末端功能單元能夠找到一個可以實現的技術原理解。概念設計的主要任務是功能到結構的映射,概念設計過程主要包括：功能創新、功能分析和功能結構設計、工作原理解的搜索和確定、功能載體方案構思和決策。

根據概念設計的過程及人在設計時的認知特點將概念設計知識分為元知識和實例知識（其分類如圖2所示）。元知識中主要包括功能知識、技術原理解知識、結構知識等。實例知識中主要包括方案設計實例、技術原理解實例、產品實例等知識。

（1）功能知識。主要描述產品完成的任務,描述產品的功能及功能子項。描述產品要完成的功能,包括功能內容、實現參數、性能指標等；

（2）技術原理解知識。描述產品功能及功能子項的原理解答。它的表達要復雜些,一方面可用文字、數字表達它的說明、解答參數,另一方面,要有圖形支持產品原理解答；

（3）結構知識。描述產品的結構設計狀況,是對原理域知識的細化和擴充,是求解原理解的結構載體,可描述產品關鍵部分的形狀、尺寸和參數。產品功能結構的映射（簡稱為功構映射）就是對產品的功能模型進行結構實現的求解,是將產品功能性的描述轉化為能實現這些功能的具有具體形狀、尺寸及相互關系的零部件描述。在這里功能是產品結構的抽象,是結構實現的目的；
而結構則為實現某功能而選用的一組構件或元件。功能結構間的關系一般而言是多對多的映射關系。一個功能可能由一個或多個特征或元件實現,而一個特征或元件也可能完成一個或多個功能；

（4）實例知識。已成功或失敗的設計范例,包括方案設計實例,產品結構知識實例、技術原理解實例等。它包含了更多的實際因素,是類比設計和基于實例推理設計的基礎。

以工程機械中某型滑模式水泥攤鋪機為例,總功能為攤鋪水泥路面,總功能可細分為滑模作業、控制作業等功能,滑模作業功能又可細分為提水泥漿、擠壓成型等功能。其中某個功能的實現可能會由幾個結構組合而成,例如滑模式水泥攤鋪機滑模作業功能就是由螺旋分料器、刮平板等幾個結構一起才能實現。圖3為該水泥攤鋪機的功能層次定義和功能分解結構舉例。該產品所對應的結構分解則如圖4所示。圖5中給出了對于滑模作業功能的技術原理解簡圖、技術原理解的評價、參考產品,以及實現該功能的說明等相關的知識。

如何利用計算機技術對概念設計予以支持,對概念設計知識進行有效的管理,至今仍沒有較好的解決方法。目前的知識建模主要是專家系統,最常用的知識模型包括框架、產生式規則、語義網絡、謂詞邏輯等。專家系統的知識建模主要側重符號層的系統實現,很少考慮動態的,非結構化的知識,造成專家系統解決問題的局限性,使得專家系統不能解決大型復雜問題。

本體作為“對概念化顯式的詳細說明”[9,10],研究領域內的對象、概念和其他實體,以及它們之間的關系,可以很好地解決概念設計知識的表達、檢索和重用等問題。采用本體描述概念設計知識可以支持細粒度的產品語義信息的描述,可以形式化地定義特定領域的知識,如概念、事實、規則等；
支持語義層面的集成和共享,基于本體的知識定義可以對知識作普遍的、無歧義的語義解釋,可以保證不同使用者之間進行語義層面的信息共享和互操作。

1.2本體建模過程描述

本體是某一領域的概念化描述,著意于在抽象層次提出描述客觀世界的抽象模型,它包括兩個基本的要素：概念和概念之間的關系。本體的構建必須滿足以下的要求：對目標領域的清晰描述；
概念或概念之間關系的明確定義；
一般性和綜合性原則。本體可以有多種表述方式,包括圖形方式、語言形式和XML文檔形式等。

基于本體的產品概念設計知識建模過程包括3個階段：

（1）產品概念設計知識目標確定。產品概念設計知識定位,概念設計知識的定位決定本體構造的功能需求及最終用戶。

（2）產品概念設計知識本體分析與建立。根據需求分析,確定該領域的相關概念及概念屬性,并用XML語言進行形式化描述。這個階段是建立概念設計知識本體的關鍵環節,直接影響到整個本體的生成質量,同時也是工作量最大的階段。

（3）產品概念設計知識本體評價。對所創建的本體進行一致性及完備性評價。一致性是指術語之間的關系邏輯上應保持一致；
完備性是指本體中概念及關系應是完善的。我們稱該3階段的組合為產品概念設計知識本體建模的一個生命周期（見圖6）。

1.3概念設計知識的本體表示

在此我們以工程機械中滑模式水泥攤鋪機為例,結合圖3～圖5中的實際知識,從概念實體、概念屬性及概念間關系等方面來說明產品知識、功能知識、技術原理解知識、技術原理解實例等概念設計知識的本體表示,通過概念蘊涵、屬性關聯、相互約束和公理定義等方法揭示了概念間的本質聯系,形成一個語義關系清晰的產品概念設計知識模型。建模采用目前最新的OWL語言描述。

表述的語義為一個滑模式水泥攤鋪機繼承了一個產品的所有屬性,此外還具備了關系屬性：攤鋪能力,同時,又對屬性攤鋪能力作了限制：只能應用于滑模式水泥攤鋪機領域,且取值變化只能在攤鋪寬度中（省略了關于滑模式水泥攤鋪機類似屬性的定義,如攤鋪厚度和攤鋪速度等）。

表述的語義為一個功能技術原理解具有對應的功能名稱,相關的技術原理解簡圖（省略了技術原理解類似屬性的定義,如評價、參考產品、創建人、創建時間、存儲位置等）。

上述描述中,使用類公理（subclassof）描述了兩個類（概念）之間的繼承關系,如滑模式水泥攤鋪機類是產品類的子類。在描述類屬性時,使用關系屬性（objectproperty）描述了類的某個屬性同時也表示了兩個類之間的某種關系,如攤鋪能力既是滑模式水泥攤鋪機類的一個屬性,同時也表達了和攤鋪寬度類之間的對應關系。另外,使用屬性公理domain和range表示屬性的應用領域和屬性的取值范圍,如屬性攤鋪能力只能用于滑模式水泥攤鋪機類,且它的取值只能是攤鋪寬度數據集。

1.4基于本體的概念設計知識管理的特點和優勢

基于本體的概念設計知識管理可以讓設計人員更好地重用已有的概念設計知識,基于本體的概念設計知識管理具有以下的一些特點或優勢：

（1）支持用戶定制知識類別。產品概念設計過程中,需要運用多種類型的知識,如：功能類、功能技術原理方案解類等。這些知識的描述和使用有著不同的特點,不能用相同的描述框架來處理?；诒倔w的設計知識建模允許用戶對設計中知識類別加以定制,針對每一類別定義其描述屬性,從而較好的解決了概念設計中多來源多類型知識的表示問題。

（2）支持概念共享的知識庫構建。概念設計知識本體的構造澄清了概念設計領域知識的結構,為概念設計知識的表示打好了基礎,而本體中統一的術語和概念也使概念設計知識更好地共享成為可能?；诒倔w的概念設計知識表示在區分不同知識類別的同時,建立起概念間的共享聯系。通過概念間的共享機制,避免了設計知識庫的數據冗余和數據不一致問題,方便了知識的建模錄入、檢索及統計處理。

（3）多視圖和基于本體概念的知識檢索。在目前的應用系統中一般采用基于關鍵字的數據庫查詢方法,由于其數據庫組織不是建立在能夠表示概念之間的關系、事實和實例的領域模型的基礎上,因此無法實現智能查詢和信息推理,也就無法解決語義異構性問題。由于不同的組織和人員可能使用不同的詞語表示同一個含義,因此查詢系統得不到意義相同但用詞（語法）不同的內容。當需要對多個數據源進行查詢的時候問題更為明顯,多意詞和同義詞會使查詢得到許多不相關的信息,而忽略另外一些重要信息。

在基于本體的概念設計知識管理中由于具有統一的術語和概念,知識庫建立在本體的基礎上,使得基于知識的設計意圖匹配成為可能。采用基于知識、語義上的檢索匹配,對用戶的檢索請求,通過查詢轉換器按照本體把各種檢索請求轉換成對應的概念,在本體的幫助下從知識庫中匹配出符合條件的數據集合,解決了語義異構的問題。

從人在設計時的認知特點出發,可以采用基于功能分解樹的功能設計知識檢索視圖、基于產品分解結構樹的結構設計知識檢索視圖,還可以利用本體中已定義的概念定義其它知識檢索視圖,比如需求功能知識檢索視圖、軟件工具使用知識檢索視圖等,實現基于知識檢索的設計意圖的匹配。

2、基于本體的概念設計知識管理

2.1概念設計知識管理系統結構

結合工程機械行業的實際,本文提出了圖7所示的基于本體的產品概念設計知識管理系統結構,系統按照知識產生、獲取和利用的流程來構建,系統結構主要包括概念設計知識管理工具、數據接口程序以及基于本體的概念設計知識庫,具體由4個部分構成。

（1）概念設計知識獲取。概念設計知識的獲取包括從概念設計知識本體定義、本體之間關系定義、本體知識庫生成到概念設計知識獲取整個過程。

（2）概念設計知識維護。主要包括從概念設計知識本體維護、本體關系維護、知識庫重新生成到概念設計知識維護的過程,實現對本體的屬性修改,各類知識之間的關系維護,以及知識庫的更新等。

（3）概念設計知識檢索重用。系統中提供基于多視圖的知識檢索方式,如基于功能分解樹的功能設計知識檢索視圖、基于產品分解結構樹的結構設計知識檢索視圖,及用戶定義的其它知識檢索視圖。此外系統提供基于本體概念的知識檢索方式,通過本體映射庫,可以實現同義詞的檢索,保證可能會采用不同的概念和術語表示相同的設計信息的人可以得到相同的知識幫助。

（4）概念設計知識庫的構建。要實現基于本體的,支持客戶自定義的概念設計知識管理,系統必須由足夠的柔性,支持各類知識的存儲,作為系統基石的知識庫的構建就不能采用完全預先定義的方式,在系統中我們采用基礎數據庫加上在此基礎上經過本體定義工具動態生成的各類知識庫的方法保證基于本體的知識管理的實現。

2.2概念設計知識管理關鍵技術及實現