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关键词:东施与邯郸树立正确的园林设计理念
一、引言
东施者,取自东施效颦;邯郸,乃邯郸学步者也,在此想借用一下,以便说明我在园林设计中的设计观点和对待公共设计的态度。此见解仅为个人观点,不必追求任何严重的法律责任,任何人无需在文中寻找自身的影子,借以互相攻击,所有的一切仅作参考。
《庄子·天运》:“故西施病心而矉其里,其里之丑人见而美之,归亦捧心而矉其里。其里之富人见之,坚闭门而不出;贫人见之,絜妻子而去之走。”成玄英疏:“西施,越之美女也,貌极妍丽。既病心痛,嚬眉苦之。而端正之人,体多宜便,因其嚬蹙,更益其美。是以闾里见之,弥加爱重。邻里丑人见而学之,不病强嚬,倍增其丑。”后因以“东施效颦”嘲讽不顾本身条件而一味模仿,以致效果很坏的人。亦为模仿别人的谦语。颦,同“矉”,蹙眉。
《庄子·秋水》:“且子独不闻夫寿陵馀子之学行於邯郸与?未得国能,,又失其故行矣,直匍匐而归耳。”郭象注:“以此效彼,两失之。”成玄英疏:“寿陵,燕之邑。邯郸,赵之都。弱龄未壮,谓之馀子。赵都之地,其俗能行,故燕国少年远来学步。既乖本性,未得赵国之能;舍己效人,更失寿陵之故。”《汉书·叙传上》:“昔有学步於邯郸者,曾未得其仿佛,又复失其故步,遂匍匐而归耳。”后因用“邯郸学步”比喻模仿不成,反把自己原有的长处失去了。
东施与邯郸都是在不切合实际的情况下学习别人的长处,以至于自己老本都忘记的典型代表,有共同之处,在此归纳为一起,做现实中一些不良现象的表现。
做园林者,不能一味的像他们一样。在看到别人做生态时,自己也给设计起个生态的名字,以表示自己的先进思想或者鼓吹一下自己设计怎么的生态,这都是明显不健康的做法。往往在生活中就有那么一些人经常这么做。读过一本《人性场所》就什么都人性了;听过几次生态学术报告就什么都向生态发展了,可笑!都二十一世纪的人了还那么乱投医,什么时间才能真正找到自己的病症;什么时间才能找到自己的位置呢!
切说任何理念在刚出炉的时间是很少被人认可的,即便有那么几个思想先进的人有点自己的想法,也是需要验证之后才会公布于世.无论在任何理论和实践领域来得很急往并不是什么好事,景观园林更不例外。
可以说中国已经很久没有出天才和大师了。
二、景观专业进入中国
景观的概念从古代形成沿用至今,在西方文艺复兴时代建筑与园林的结合旧难解难分,意大利巴洛克时代进一步辉煌,1850年后进入城市华时期。城市发展、社会生活的提高愈显推动园林专业的发展的重要,当时的景观主要涉及内容是庭院、公共绿地以及城市绿地系统。1900年,Olmsted之子F.L.Olmsted和A.A.Sharcliff首次在哈佛大学开设了景观规划设计专业课程,并在全国首创了4年制的景观规划设计专业学士学位。美国的景观规划设计之父老Olmsted于1906年开始主持哈佛的景观规划设计专业。
由于Olmsted及其合作者的实践以及专业教育在哈佛大学的确立,使美国的景观规划设计一开始便定位在一个很大的活动范围内,包括城市公园和绿地系统、城乡风景道路系统规划设计,居住区、校园、地产开发、农场和国家公园的规划设计和管理,随后又进一步扩展到主题公园和高速公路系统的景观设计,这使景观规划设计师成为人居环境的主要规划设计师和创造者。
1900年哈佛大学第一个成立风景园林专业,以后其他学校逐渐开设园林专业,中国园林专业的发展也主要来自西方。在第一个园林专业开设后50多年后,也就是1951年我国成立园林专业,从事的大致内容与西方相似。我国的园林建设是从城市园林到园林城市,并向景观的层次发展,城市绿地率成普遍增长趋势,人居环境也有了很大的改善。
因此景观园林、风景园林、风景园林设计等等一系列的名词在一个叫做俞孔坚大师的带领下,在一群又一群的人高声的欢呼下,园林的地位在我国大江南北所有园林和建筑及其规划专业的心目中雀然而起。一时间无数的大学生把俞大师当成了神仙一般的人物,无论在什么场合、什么时间只要谈到景观,好像他就是真理;他就是生态的典范;他就是给与我们园林专业希望、给与我们这些新一代园林设计者美好生活的圣母。
不可否认在他从美国回国后,确实给我国的景观设计方面带来了许多新鲜的血液,给我们的景观工作者也带来了很多的希望,可是那也仅仅是试用阶段的一点探索方向而已,怎么能当作理论,怎么能无限制的照搬照抄呢?如果真那样的话“东施”与“邯郸”将在我们生活中再次出现。
三、最真的才是最美的
在中国文明发展的过程中,真、善、美成了人们生活中常常追求的理想,就连法论功不是也提倡真、善、忍吗?只不过它发展的方向不对罢了!只有真的事物才能经得起考验,才能在不断的选择中体现出它的美。
园林设计更是要追求的他的真。其实俞孔坚的作品并不是一味的刻意的去追求那种生态化和人性化的,而是在力求真的过程中不断被生活考验,也不断地在考验中体现它的美;体现它的生态;体现它的人性而已!在设计刚出来时你是无法判断它生态与否的,没有施工,没有维护说得再好也无济于事。往往刻意的追求什么生态,追求什么人性的是很难做出好设计的。古人云:壁立千尺无欲则刚.只有清静的真实地面对你要做的方案你才能将设计思维发挥到最高极限.
吴良镛在做菊儿胡同的改建设计时,追求的不就是北京四合院以及北京老胡同的那种自然,那种真实北京生活的体现吗?他的成就远远比那个叫什么的东东设计师设计的央视大厦高的多.单单地去追求一种无聊的形体或者一种炫耀方式的建筑能成就很长时间吗?笑到最后的还是那些用事实做设计,用实际发表看法的人.
仔细发现一下身边的生活,在现代的许多小区的设计规划中不是也借用什么生态区域,也说是人性场所,可是他的特征都体现在哪呢?就是那没有人践踏的草地,就是那没有人光顾的广场吗?应该不是吧!
学以致用是好的关键是看怎样用.有生态的观念在里面是很值得提倡的,可是一边说着生态以便把树木和水体都毁掉的行为时作生态设计吗?在合肥大蜀山下面过去有一片梨园有一千多亩,现在只有极少的上百亩.短短时间内上面居然被一座座商品房占据,而小区的卖点竟是最具生态,最具田园风格的某某生态园.真是让人看到就心寒!如此的生态,如此的田园我宁愿不看见他.
孟兆祯先生在《园林建设谷物在谈》有这么一句话:人的自然化反映科学的自然性,自然的人性化反映园林的艺术性.希望它能在众多盲目的追求生态的行径中期到一定的启示作用.
树立最真的,最实际的园林设计理念应该是我们这一代园林工作者当前最具重要的任务了。
四、融中国文化于园林中
中国古典园林也是世界四大园林体系中的一部分,我们现在还记得多少呢?祖先给我们留下的文明我们还有多少概念在记忆中呢?翻开记忆的帐本里再怎么翻也找不到了,似乎那些古人的东西都随时间的流失而淹没在当今市场经济的大潮中了。当年的古典园林的那一种亭上题字、廊上作画、闲暇之时赏月吟诗的时代一下子都过去,可是我们在现在的设计中仍然不能全然不顾,虽然那种原版的古典园林不能再照搬照抄但是我们可以换一种方式加以改进利用。
1997年南京中山陵管理局拟定在梅花山东面建一座“大观园”,以纪念《红楼梦》的作者曹雪芹。该园有朱有介大师主持设计。
有幸见识该园,很是高兴!
该园的规划创意从简单的对大观园的模仿改为红楼文化的表现,并将园名命名为红楼艺文苑,设计选用《红楼梦》中具有诗意的场景作为各个景点的立意,园中以植物造景为主。“太虚幻境”为该园的入口区域。在《红楼梦》中描写贾宝玉神游太虚的情景。用喷泉、坡地、景石作为主要的景观要素,当喷泉开放是与云蒸霞蔚、虚幻缥缈,较好的表现了太虚幻境的意境。接下来的“萧湘竹韵”、“芍荫沉醉”、“芦雪联吟”、“梨园雏缨”等等。当你畅游于其中怎能不让人想起当年十二钗陪伴着宝玉吟诗作画,满院嬉戏的情景;怎能不让人想起史湘云醉卧芍药园美态;怎能不让人想起外边大雪飘飞,诗社内吃着烤鹿肉联吟诗歌的情调;怎能不让人想起——。如此的设计将中国古典文化融如其中,突出了文苑氛围,引起了人们对《红楼梦》的环境无限的遐想,体现了园林设计的主题。“香丘”则是用矮丘上置景亭和四周坡地表现出那场人所共知的“黛玉葬花”,用遍植山坡的梅花、桃花、樱花、李花营造出一种“花谢花飞飞满天”的景象。
俞孔坚在做黄岩永宁江公园的设计时不也融中国的古文化于其中吗?入口处红色醒目的“永宁江公园”还是名人题的呢,可以算是中国书法的体现;《橘子洲》一诗道出了黄岩的特产蜜桔。如此的国产古典文化应该在我们的设计中充分体现,以丰富我们的设计内容,同时也提高设计的文化层次。
五、切合实际树立正确的设计理念
彭一刚《建筑空间组合论》说来很是有用,可是这本书对于我们来说要看你怎么用,一味的照搬那些东西只会让你在合上书本之后什么也想不起来。对于其中很多古典建筑的尺寸对比和空间的比较。我认为根本没有办法把所有的好的东东都记下来.也许是我懒惰的缘故吧!当时我记录的只是一些与园林有关的空间或者用园林的观察角度可以缩小、变形的理论和造型.自认为收获还好!
俞孔坚《与市长对话》一书看的所有的人都喊好,因为他说出了别人不敢说的东西,给我们除了一口恶气。(其实如果他不说,很多人是意识不到的)他可以骂,可以喊。我们不可以,不是胆小是你的身板还不够硬,他骂的母校的老师骂他,可他的名声越来越高,越来越多的人知道他。他在各大学巡回演讲到处都是“追俞族”,因为他出了名,因为他有喊的资本,只有这样喊出来有力度,才有作用,才能让众多的人跟着他的方向走。如果我们现在就和他一样,到处乱喊,估计要回家靠种田过日子喽!
正确树立园林设计的理念,我认为要做到三点:一、把更多的专业知识渗入自己的大脑;二、多学科的充实自己,将更多的文化溶解在你的设计中;三、科学的判断事物的可行性。
前一段时间对于圆明园水体铺设防渗膜一事搞的全国上下大小报纸、网站都在讨论。原因是什么?不就是什么生态破坏和生态保护的不同观点吗!看一下网上那些俞大师的崇拜者,跟着起哄,什么痛惜呀!国人的悲哀呀!可恶呀!等等都出现了,实则有几个真正知道圆明园的过去和现在的,有几个真正见到施工现场的?没有呀!大师怎么喊,他们怎么配合。搞的全国上下不得安宁,工程是停了,可是那耗资上亿的快要完工的工程;那整年要补水的圆明园湖面怎么办??就靠一次一次的听政会就解决了吗?不一定吧!当年梁思成大师的北京城保护方案那么好不也是含恨珍藏了吗??你能说现在的北京城不好吗?
问题是要解决的关键是最基本的物质需求,其次是设计理念,说来说去不就是我们的经济跟不上吗,要不怎么会有:物质基础决定上层建筑的哲学观点的呢!
鱼是我们想要的,熊掌也是我们想要的,二者可否得兼关键是看按什么方法,古老的那种不可得兼的说法在此刻也应该有所改变了。怎样将我们的设计在一代代的不同思想的统治之下立于不败之地,不是紧紧靠那么几句人性,那么几个生态能做到的。
在此借用俞大师的一句话作结束语:无论景观学科如何发展,景观设计学科的一些根本的东西是不变的,那就是热爱土地与自然的伦理(天地)、人文的关怀(人)和对待地方文化与历史的尊重,对待脚下土地的敬畏、归属与认同(神)。
参考文献:
吴良镛.《人居环境科学与景观教育》.中国园林.2004
孟兆祯.《园林建设顾误再谈》.中国园林.2004
1.涵盖了生态发展观的基本思想
相比于一般的服装,生态服装在生产流程的每一个加工点都不存在有害的污染,服装中不能含有任何对人类身体造成危害的成分或物质,即便有也不能够超出这些成分的累积上限。此外,人类在穿着这一类服装的过程中也不能够产生一些有毒有害的中间产物。最后,在服装经过一段时间的使用后被处理时也不会对环境产生任何形式的污染。从总体上来看,生态服装的整个生命周期都没有对人类或周围的生态环境造成伤害和污染,这符合生态发展观的基本观念。
2.实现了服装的环保和低碳化
相比于一般的服装,生态服装既符合了生态学,又符合了人体工程学的主要原理,实现了服装的舒适化、环保和低碳化。这主要体现在以下几个方面。
(1)生态服装进行设计和生产过程中使用的纤维从没有受到过任何的污染,同时也不会对外界的环境造成任何形式的污染。
(2)生态服装的用料基本上是可回收利用的,这在很大程度上减少了碳的排放,这对于缓解生态失调具有一定的作用。
(3)生态服装的加工生产工作本身进行了对碳排放量的有效控制;
(4)生态服装具有一定的保健功能,废弃的生态服装可以通过自然降解的形式处理掉。
3.体现了节约资源的观点
一般的服装往往需要经过非常复杂的加工过程,在加工时还需要运用大量的染料,这些化学用品的使用会在很大程度上产生大量的工业污水,对环境造成污染,同时,这些化学成分本身很难降解,会对人体造成一定的损伤,使人的健康受到很大的威胁。相比之下,生态服装的生产材料都来自于天然的原料,生产和加工过程几乎没有用到任何化学用品,这在很大程度上避免了污染物质的产生,同时也保证了人体的生命、健康安全。
二、设计理念
(一)可持续发展观念
传统的服装生命周期是从原材料到服装产品再到废弃物的过程,这本身是一种单向的线性设计流程,而生态服装设计的理念更多是强调对资源的节约和原材料的循环利用,是一种反馈式的设计流程,很好地体现了人类、社会、服装和自然环境之间和谐发展的关系,符合可持续发展这一观念的要求。从宏观的角度来看,生态服装的出现就是在保证对当代人实际市场需求的满足基础上,还不能对后人的发展和需求构成过多的危害,因此,在进行生态服装的设计时要坚持考虑生产的低碳效益,实现对环境破坏的最小化。
(二)历史的发展观点
1.创意设计
相比于一般的服装设计理念:需要注意艺术情趣、时尚潮流、创意理念以及美学特征等创意因素之外。生态服装在进行设计时还需要将创造手段的运用集中在对新资源的利用和开发、针对高性能的纤维产品进行生态化的设计以及研究上。在款式的构成方面,要对服装进行易于拆卸这一功能性的工艺技术处理和设计;在选择服装的制作材料时,要尽可能地减少一些辅料和原材料的数量与种类,多采用那些具有高级功能性的纤维材料。
2.生产流通
生态服装的生产和流通过程是一个清洁的过程,为了达到这一目的,一方面可以对产品的设计工艺进行完善,对设备进行合理的改造和更新,对服装的原材料进行新材料的有效代替;另一方面,也可以对工艺进行改良,对技术进行创新,最终达到在保证经济效益的基础上,将社会效益和环境效益相互统一。
3.销售
在销售环节,要尽可能地实现绿色营销,达到这一目的的主要标准就是实现将对生态服装的消费维持在环境以及资源的自身承受能力范围内,保证这种发展的有效持续性,实现这一目的就需要社会、企业和政府等多方的共同努力。
4.使用后的处理
在进行生态服装的实际设计时,要充分考虑到服装制作材料在使用后的回收和再利用,这就需要设计人员在设计时尽可能地选择那些可降解、便于回收的材料。
三、结语
一、社区街区化
现在有很多的小区还是延用早期的超大规模、封闭式的大盘,这是不适宜的。原因主要有两个方面:一是当前我国的住宅开发建设模式。往往开发商拿到一块地,围合起来加以精心打造、包装,来以使其成为独一无二的“产品”推向市场,这成了开发者的最高追求,也就成为住区被从城市中划出并加以封闭的最大动因。其二则来自转型期所出现的社会现象。从人们的居住心理来分析,人们买房不单买的是住所,还希冀由此买到一个身份,要尊贵、要独特,当然就要与他人保持距离;此外,转型期社会的动荡、贫富差距所造成的不安定感,也促成了住区都加以封闭,而且是用物化了的高科技手段实实在在地加以封闭,以此使居住其中的人感到安全。
达到和谐社区,就需要社区形成大开放小封闭的规划模式,即整体是开放的,小范围是封闭的。原来部分纯属内部小区的道路,职能提升变成赋予城市功能,增强了街道活力。要达到这一目的,建筑设计保证街道网格的密度,一定的人车混行,此外,增加开放性的公共绿地分布和数量,而不盲目追求集中绿地的规模和气势。
具体可以分两步走,首先保证街区化的规划形态、通过物业管理手段,实行街区开放、组团封闭的管理方式,尽量缩小封闭范围。第二步就是到社会经济发展到一定程度,民众心理成熟和对安全的固有思维定势改变以后,实行彻底的开放。这也就意味着小区的消失,社区直接由建筑群组成,成为庭院空间直接与城市公共空间相联系的结构体系。
二、建筑类型、功能、风格的融合
在社区内部,应该实现不同建筑类型与建筑功能的配合,实现更多不同档次的建筑产品和谐共处,设计理念上从一种片面强调阶层分化的思维模式,转化为一种不同阶层和谐共处的模式,这样对社会的稳定有益。在欧洲的发达国家,强调“特定阶层”的社区状态已经改变,倒是在一些发展中国家,强调居住人群的细分,这是一种落后的观念。社区建设应该追求多样性,实现不同建筑风格、不同建筑类型、不同建筑功能的有机融合,如果一个一百万平米的大社区采用同一种风格,那样多少会显得单调。
三、不同社区之间的融合
改变社区在城市中各自为政的孤立的状态。旧有的小区建设思想是以自我为中心,一切从小区自身出发,但从城市的角度讲,一旦小区建成后,属于整个社会。小区与小区缺乏系统的联系,一方面,不同的住宅区不能交流;另一方面,不同小区的体育、娱乐设施不能共享,造成资源浪费。因此在总体规划与建筑设计的时候,针对各小区个性化设计的同时,保证不同小区之间在空间上、功能上的更多联系。四、地域特征在社区中的重要性
地域特征塑造对于建设人文社区是最有效的,不同地方的文化、历史都不一样,小区文化应以本土文化为立足点。依托地域文化产生的社区最有凝聚力和认同感,是有根文化。一些小区作为舶来品,原版照搬,不考虑本地自身情况,也能形成一定的社区文化,但是这种社区文化不植根于本土,也不能取代地域文化,如果任由这种模式无限漫延,甚至会造成地域文化的丧失。
成功地体现地域特征的社区范例,国内著名的有福州的“三坊七巷”,北京的“菊儿胡同”,天津的“意大利城区”,上海的“新天地”等。这些案例从不同的社区类型(商业的、城市的、住宅的)和不同地域文化特征从出发,营造自身独特社区人文气质的范例。如福州“三坊七巷”是唐宋以来形成的坊巷,在这个历史悠久的居民区内,仍然保留着丰富的文物古迹,保存一批名人故居和明清时代的建筑,集中体现了闽越古城的特色,是闽江文化的荟萃之所,被建筑界喻为一座规模庞大的明清古建筑博物馆,亦是福州作为历史名城的重要标志之一。
五、文化设施社区化
在社区开发设计中,住宅固然是主体,但文化设施在新型社区中的重要性日益提高。文化设施的社区化,改变文化设施完全由国家统建统管的模式,让老百姓日常经常接触,为文化设施增添了活力,同时也提高了使用率。如前些年的“体育设施社区化”一样。自“奥园”项目兴起体育主题以后,全国很多小区都以体育为小区的主题,甚至在很多普通小区引入“全民健身器材”,这些做法都可以借鉴。如成都“上河村”,就在社区建设了上河村美术馆,引入了文化设施,在规划、建筑上统一考虑执行了这一理念。
六、社区文化的可持续发展
正如一个良好的生态环境如果要可持续发展必须保证生态物种的多样性一样,对于社区来讲,居住人口、年龄结构的多样性是社区可持续发展的关键因素。原因是什么?现在有的小区定位于年轻时尚一族,定位白领一族,定位老年社区,从现实来说,有独特定位小区的存在是必然的,但这种小区从全社会来看,肯定不能占主流。从全社会的主体来讲,更多的社区应该是混和型,以满足不同年龄层次的人的需求,促进人与人之间的交流。例如,一个定位于年轻一族的小区,在演变中,会出现以下两种情况:
一是居住人口整体老龄化,社区内涵变化,原来的定位致使居民之间产生了越来越大的鸿沟,建筑设施无法满足变化中的居住人口使用要求。
二是要保持小区初始定位的纯粹性,只能出现不断被动搬迁的情况。这样的话,社区文化维持与持续同样是个问题。
日常生活中电器设备要运行几乎都离不开插头插座,它是电器和供电之间的桥梁。排插也是插座的一种,是把多个插座集中放在一起而形成的多孔插座。这样的组合可以一座多用,既节省空间又节省线路,简单实用。中国市场调查研究中心研究指出,国内排插需求年均增长达到9%,2014年排插销量约有16094万个,可见排插在我们生活和工作中是最不可或缺的设备之一。过去的多功能插线板(插孔可兼容两极或三极)因插孔较大,插座接片与电器插头接触面积过小,经常容易使接触片过热导致火灾事故的发生。所以2011年6月,国家标准化管理委员会对我国排插类产品制定新标准GB2099.3-2008,进一步规范排插产品规格,保障用户使用安全。新国标取消了大万用,要求全部统一为扁形插针结构。这样单功能的插线板两级和三极插孔分开,插头与插座的接触面积更大,接触更紧密,可有效降低安全事故发生的可能性。排插按结构样式一般可划分为:线型排插、飞碟排插、踏板排插、旋转排插等。其中,线型排插仍是我国排插主流产品,销售额份额约占到全部排插的81%,可见线型排插的改进具有重要的研究意义。
2简约设计理念在双排插座结构设计中的应用
2.1.简约设计及其优点
产品设计的最终目的就是要实现某些特定功能,而现实情况是许多产品在设计时却走入了一个误区,为了追求卖点,往往会在单一产品附加许多功能,而这些功能消费者并不一定需要,或者将功能无限扩大,使得产品的结构日趋复杂。成本增加的同时适用性、易用性、安全性却在下降,影响了主要功能的体现。简约设计就是“简化复杂”“、简单使用”“、简约能源”。简约理念的引入,就是要让设计回归到简单易用、安全可靠的本质需求。其实就产品结构和功能而言,产品结构越简单、所附加的功能越少,那么设计开发所需的时间、资源投入、生产成本就越小。
2.2简约理念在双排插座结构设计中的应用
排插产品设计最终还是在其安全结构上,不管外型多花俏,材质多新颖,归根到底,最终都在于产品使用方便,安全可靠。应用简约理念进行排插结构设计,在保证安全的第一要求下,越简单的结构越能体现产品的经济性、实用性,安全性和可靠性。近年来家用电器设计已向简约一体化逐渐发展,排插结构设计也是如此。如现在流行的排插内部一体化结构,它改变了过去内部电线复杂的连接方式,使变成了插孔脚一体成型的导电金属片,其优点是结构简单、安全可靠、组装方便。
3线型双排插座的简约设计理念
3.1传统线型双排插座现存问题
线型双排插座是常用的款型,但在使用过程中,由于各种用电产品的插头规格大小不一,比如手机、平板电脑充电器,而排插基本上是固定大小,固定的插座距离,经常出现排插上插座之间空间不够,非常拥挤,导致不能同时使用相邻的插座的情况。一个用电设备在使用时,不得不拔掉部分其它用电设备插头,使用上十分不便且危险。
3.2线型旋转双排插座结构分析
针对线型双排插座所存在的问题,为了解决插排上的空间问题,出现了如多级旋转,伸缩式,链式,盘式等类型的排行替换。大部产品结构比较复杂,成本也较高。基于简约设计的理念,下面提出了一种线型旋转双排插座设计。结构形式。本线型旋转双排插座至少包括两个插座单元,相邻插座单元通过铰链连接,且依次排列在顶部形成平齐的插头安装面,将用电设备插头插入插孔可接通电源。当插头过于密集时,可向两侧掰开插座单元,使插座单元各自设有插孔的顶面向两侧张开以互成支撑角度,此便捷设计可解决因插头体积过大造成安装面插孔位不足的问题,能够为插头提供更大的使用空间。当排插使用完毕后,可将各插座单元旋回收缩,变形后既不增加整体空间占用,又方便实用。
4总结
1.当代居住建筑屋顶形态的主要分类(1)简约的平顶及其衍生形态在大规模城市化过程中,居住建筑的屋顶形态,依旧是以简洁的平顶为主流。特别是当代高层建筑的发展,从结构和工程上,平顶形态更具备优势。不过“方盒”式的平顶缺乏个性与美感,因此人们开始追求其他形式的屋顶。(2)欧陆风格屋顶形态在部分住宅的屋顶形态设计中,常引用古希腊、古罗马的山花尖顶、石膏线脚等装饰设计。尤其是山花尖顶,强化了住宅楼的整体轮廓感与立体感,异域复古风情给人以强烈印象,并满足了人们的审美追求。(3)各类坡顶与其折中形态在欧陆风格屋顶形态设计流行的同时,各类的坡顶形态也开始进入人们的选择视野之中。作为数千年传承的民族建筑特色,叠梁挑檐的传统坡顶衬托出一股优雅与怀旧,近年来颇受住户的青睐。同时,新古典主义的兴起,出现了将传统屋顶形态与现代建筑形态相结合的折中形态。(4)后现代主义屋顶形态不过,当代建筑设计中还存在许多不受固定形态理念约束的,这些被称之为后现代主义。它们没有统一的形态或者定式,很多时候更多的是随心所欲的极致。一开始,其在诸如悉尼歌剧院之类的公共建筑中应用较多,不过近年来已经有着向居住建筑领域拓展的趋势,尤其是在别墅之类的独栋住宅的设计中。
2.当代屋顶形态设计理念的发展趋势当代居住建筑的艺术性与个性化往往集中体现在屋顶形态上,其形态结构也随着不同风格的形态多变的单独或综合应用而越来越多样化。后现代主义的拓展越来越广,而复古、传统、古典也随着人们从现代向怀旧的回归而复兴。多元化是未来屋顶形态的发展趋势,但是简约的平顶形态作为工业时代的产物,依旧是人们经济性的最佳选择。钢筋混凝土的厚重色彩在屋顶形象组成中正逐渐被淡雅的浅色取代,随之共同发生变化的,是居住建筑整体的外立面的色彩结构的变化。瓷瓦、高强度复合玻璃、彩钢板作为这些色彩的凭托,同时也作为屋顶力学构件,被应用得越来越多。
二、当代居住建筑屋顶建构手法
1.当代居住建筑屋顶的主流建构手法(1)屋盖的建构手法屋盖是最重要的功能构件,承受风载、雪载、防水、承压。主要从力学结构实现的角度去进行建构:以平顶而论,主体的形态完全依靠基础工程实现,只有边缘线条能够进行一定的变形处理;坡顶的话,屋盖是其形态主体,正脊与垂脊是整个屋面的龙骨,所有的支撑结构也围绕主脊的建构展开;穹顶与拱顶具备较好的力学结构,能够适应多种支撑平面;尖顶作为当代高层建筑中十分常见的形式,体块不断递进收缩,需要在高度与体量上进行精密的计算控制。(2)檐部的建构当代居住建筑屋顶的檐部建构,需要从形状、连接与支撑上下功夫。檐部作为屋顶与墙柱等支撑结构的连接部位,本身是一个承重部位,同时又是屋顶形态的重要表达部分。需要注意的是,承重部位的加固与形状及镂空等艺术结构的权衡。(3)女儿墙及附属构件对于平顶而言,女儿墙是其形态展现的绝大部分依托,而在当代平顶居住建筑中,对女儿墙的建构也十分自由,有些甚至将女儿墙的形态构建成如同檐部一般,而事实上女儿墙对于平顶形态,确实起到檐部一样的补充作用。另外框架、功能构件等也是屋顶形态的重要组成。(4)屋面的材质与色彩的处理除了几何造型之外,屋面的色彩与质感的处理对于屋顶形态建构也非常重要。而这两点基本上是依靠屋面材质的选用与工艺来实现的。木材、砖、石材、混凝土、金属、玻璃等,每一种材料都有其独特的质感特性,而色彩的建构也可以有两种方式:材质的本色与外加的色彩。
2.针对屋顶建构中主要问题的对策在住宅楼工程中,多数的施工企业常年习惯了平顶或者简单坡顶的低廉造价,在屋顶建构施工方面的成本预算一般较低。但是为了实现一些特型的尖顶、拱顶、飞檐,却需要相当复杂的工艺,实际耗费的成本往往超出预算。面对这种现象,施工企业要么说服设计方与业主放弃复杂的屋顶造型,要么只能用成本低一些的工艺,要么降低屋顶外其他结构的施工成本。针对这样的现状,可以采取以下措施进行应对:(1)拟态建构。所谓拟态建构,就是还是利用混凝土浇筑为主要施工手段,利用拟态的模板,让混凝土屋盖能够形成所需要的特型,利用表面的涂装来达到特色造型的视觉效果。这在很多施工成本有限的特色造型的屋顶施工中被应用。典型的就是,利用特型混凝土来营造中国传统木构的坡顶叠梁。特型混凝土拟态,大体也分为两种。一种是直接利用特型模板进行造型。这种技术的关键,就在于特型模板的制作、安装以及浇筑过程的控制。另外一种的浇筑模板简单,基本结构成型之后,再在混凝土构件外层加覆造型材料利用小块模板或者手工进行造型。对于造型复杂,外观结构精致,建筑规模小的观赏小品类的建筑,很多都可以采用第二种建构方式。(2)混合式拟态建构。顾名其意,即其内在的支撑结构等非外观结构上采用混凝土梁、钢结构等当代高强度建筑结构,而外观结构采用高成本的木构等进行构建。以传统的歇山顶为例,正脊、垂脊、戗脊是重要的承载结构,如果完全采用木构,对木材的要求很高,造价不菲,因此可以采用混凝土结构,下层的木质叠梁支撑结构,由于是房屋内部能够直接观察到的结构,也是重要的观赏结构,可以采用木构,但同样也可以在不影响外观的情况下,在木材中打入钢芯等进行加强。屋面作为主要观赏结构,可以采用传统的瓦片,但是瓦面之下的固定形式可以采用当代的材料与技术。这种混合式的拟态建构,相比纯粹的传统建构来说,大大降低了成本,相比完全拟态建构,则在细节处的观赏效果要远胜。
三、结语
在其他许多国家的抗震规范中,也或多或少地采用了这一设计原则,即便如此,各国规范在具体的设计程序上绝大多数仍坚持以安全设计地震为准的单一水平设计手法,并认为第一设计水准的要求自动满足[3]。近年来,专家已建议对两个设防水准的地震力都要进行设计,这在一定程度上更加保证了桥梁结构的抗震安全性,也是未来桥梁抗震设计的一个发展方向。理念的提出基于性能的抗震设计思想是一个比较抽象的概念,它没有明确的力的大小的物理意义,也没有单纯的材料强度或结构位移的具体量化结果。因此,基于性能的抗震设计思想不能比较明确的用一个参数来衡量结构的抗震性能,它是对以往的结构的响应的一个综合考量,结构的性能往往与结构的受力大小、强度或位移,耗能能力以及结构的功能有关,更为直接地反映的是为满足人们的正常使用要求或结构功能性或安全性的性能综合考量。因此,对于不同的需求和功能要求,同样一座桥梁的抗震评估结果将有所不同[1]。基于性能的抗震设计可以简要的概括为,用总少的投入,建总可靠的桥梁。正如著名的地震工程学家胡聿贤先生所讲,工程抗震不仅与工程技术有关,而且与社会经济密切相关。基于性能的抗震设计思想是桥梁抗震设计思想发展的一种必然趋势,对于人类进步和社会发展都将起到积极的作用。基于性能的抗震设计思想是一个全新的思想体系,目前已经取得了一些研究成果,但到广泛的应用还有一定的距离,甚至目前都没有形成完全统一的概念。但这并不妨碍基于性能的设计思想的进一步完善。
设计方法的体现
传统的桥梁抗震设计思想即对某一性能目标进行比较,如对结构的地震响应力、地震位移、结构耗能等单一性能参数进行考虑。从严格意义来讲,这并不能反映结构的真实安全性能。而基于性能的抗震设计,其目标即为业主的期望目标或结构性能,包括地震动性能目标和结构抗震性能目标。基于性能的抗震性能目标,是一个对传统的结构的性能的一个综合考虑,因此,各单一结构性能之间的相互关系显得十分重要而又相互制约,如连续梁桥梁结构的梁端位移与墩底弯矩即为相互制约的关系,基于性能的设计思想即要从这两者之间找到一个平衡点,以达到各单一性能的充分而平衡的发挥。同时,基于性能的抗震设计思想也要对结构的经济指标提出要求。人们总是希望结构设计以社会效益和经济指标为目的,基于性能的抗震设计思想即在对结构进行抗震设计时,对桥梁结构遭受地震破坏所造成的损失、维修成本、社会影响等进行综合评估,这也是基于性能的抗震设计思想所必须考虑的一个关键所在。基于性能的桥梁抗震设计是一个涉及多门学科的综合型研究领域,需要对多个领域,如地震学、桥梁工程、经济等都要有一定程度的认知才能进行基于性能的抗震设计,这也对桥梁抗震设计工程师提出了更高的要求。
1防水设计的新理念
近几年来,随着新材料的推广应用和技术进步,促使我们以全新的角度对原有建筑工程地下混凝土防水体系的设计理念,以及技术特性和优、缺点进行了总体分析和研究,指出了传统防水体系设计方面存在的一些误区和缺陷,并打破传统的“一刚一柔”的保守防水理念,提出了以“刚性为主,柔性为辅”的防水结构体系设计的新理念[1]。新设计理念根据目前防水新材料、新技术方面的应用效果和实践经验,提出了注重结构刚性自防水的防水结构体系设计新观点、新方案,并指出地下混凝土自身防水是解决问题的关键,并根据防水等级和设计要求,辅以与混凝土基层具有粘结牢固、且不会引起防水层层间窜水的、刚性或刚柔型的防水涂层相结合的防水结构体系设计方案,放弃使用各类改性沥青基和橡胶类防水卷材做外防水层的传统设计方案。
2防水机理和解决方案
2.1混凝土刚性防水体系的防水机理
主要是通过封闭混凝土中水泥砂浆内部的毛细孔和孔洞缺陷等连通的孔隙结构,来达到防水的目的。根据所用材料不同,封闭微孔的方式也不同。其一,利用混凝土外加剂(如防水剂及水泥基渗透结晶性防水材料中的活性化学物质)在水的作用下,与未水化水泥颗粒所形成的不溶于水的凝胶体,来填充混凝土内部的孔隙结构或微裂缝。其二,利用外加剂(如膨胀剂)或膨胀水泥中的无机膨胀结晶组分,填充水泥石水化硬化初期的孔隙结构,提高了混凝土内部的密实度,堵塞透水通道。其三,利用水性高分子聚合物渗透和填充到水泥石的孔隙结构中(如聚合物混凝土和聚合物水泥防水砂浆、聚合物乳液防水涂料和聚合物水泥防水涂料),直接封闭透水通道。
2.2刚性防水材料的特点和种类
刚性防水材料主要是指将防水材料掺入混凝土和水泥砂浆中,或将其配成浆料涂刷(抹)或渗透于混凝土或水泥砂浆表面,与其共同组成刚性自防水结构体系的材料。它们主要包括:(1)混凝土、砂浆的外加剂(如:各种混凝土、砂浆防水剂、膨胀剂、引气剂和减水剂等)。注:完全刚性。(2)水性高分子聚合物树脂(如:改性乙烯—醋酸乙烯乳液EVA、丙烯酸酯乳液、水性聚氨酯和环氧树脂、可分散乳胶粉、有机硅橡胶等)。注:刚柔可调。(3)水泥基防水材料(如防水宝、确保时和水不漏等)。注:完全刚性。(4)水泥基渗透结晶型防水材料,简称CCCW。注:完全刚性,并有自修复混凝土微裂缝的功能。
2.3混凝土刚性防水体系的优缺点
(1)优点:在混凝土或水泥砂浆内部形成了自身整体的防水能力,从微观结构上看,处处都形成可靠的防水屏障。(2)缺点:不能适应应力变形所引起的混凝土或水泥砂浆裂缝的发生。但该体系发生裂缝引起渗漏时,要进行修复是非常简单的,且费用也较低。对该体系通常采取综合堵漏的处理方法,作为出现渗漏的补充防范手段。
2.4解决方案及说明
当前最简单和最省钱的解决方案,就是在设计时不使用(或淘汰)沥青基或橡胶类防水卷材做地下混凝土的外防水层,而只使用普通硅酸盐水泥和混凝土复合防水剂,来配制高质量的自防水混凝土作为防水设防,必要时辅以聚合物水泥(乳液)防水涂料或水泥基渗透结晶型防水材料做补充,以提高系统的防水等级。说明一:为什么要淘汰防水卷材众所周知,传统的地下混凝土工程的防水设计,一般要将防水卷材做在混凝土底板的垫层上面,形成一层膜防水层,再将混凝土结构底板浇筑在防水层之上,这种设计方案已经延续了几十年,很少有人提出异议。但实践证明,在工程的实际使用中,这层防水卷材是不可能承受结构混凝土底板与混凝土垫层之间的压应力的,此时防水卷材被建筑物上部重量传递下来的力完全挤压破坏了,早已失去整体防水层的作用了。因此,地下混凝土工程的防水设计只能采用刚性防水为主的防水结构体系的设计方案,所以做好混凝土自身的防水才是关键所在。说明二:为什么要用混凝土防水剂。因为防水剂在混凝土中与未水化的水泥颗粒反应产生的是微膨胀不溶于水的凝胶体,其防水效果是持久可靠的。而有些工程上使用的膨胀剂所产生的是相对不稳定的矿物结晶体,仅有短期效果,而且应用条件也是有限的,用其做混凝土防水是错误的,效果较差风险很大,尤其是在混凝土的耐久性方面是十分不利的[2]。因此,在设计自防水混凝土时应优先考虑使用混凝土防水剂而非膨胀剂。说明三:防水设计规范的限制规范规定对地下工程的防水设计,除了必须有自防水混凝土这道防水措施之外,还要有附加外防水层的设计要求,而且强调要做到刚柔相济,这就是传统设计的“一刚一柔”的防水设计理念。在现实中,由于往往不太重视对自防水混凝土的设计和施工要求,而所做的柔性防水层又出了上述差错,这就是我们现在地下工程渗漏问题严重的根源所在。综上所述,地下混凝土防水工程要做好自防水混凝土是关键,而自防水混凝土的关键是选用何种混凝土外加剂。
3推荐选用的首选设计方案
目前,解决自防水混凝土的设计方案有如下几种:(1)采用复合防水剂配制自防水混凝土的方案。通常是将混凝土防水剂与一些高效减水剂或泵送剂复合使用,替代膨胀剂和其他减水剂的方案。目前工程应用效果比较好的是混凝土防水复合液(如北京大胡子商标的产品),在全国和山东省已有众多工程应用,效果良好。(2)是用水泥基渗透结晶型防水材料。如中核公司的2000或加拿大进口的XYPEX(赛柏斯)等,掺入混凝土或在其表面涂刷使用,使其活性成分激发混凝土中的水泥颗粒,形成新的凝胶物质封闭混凝土内部的微孔结构,达到防水目的。但此方案有时因材料价格较贵,防水费用相对较高。(3)选用与混凝土粘结力好、不会引起结合(粘接)层间窜水的刚柔性或刚性(如聚合物水泥(乳液)防水涂料和聚合物水泥防水砂浆等)防水材料,涂(抹)敷在混凝土表面,起到防水层的作用。这些材料可以与基层混凝土结合牢固,甚至可以渗透到混凝土的表层内部,但对混凝土基层的整体性能要求较高,一般可以作为附加的辅助防水措施使用。上述做法的共同优势都是防水材料与混凝土基层结合形成一个整体的防水机制,即使防水系统个别部位(如结构因温度或受力变形引起的开裂等)破坏致使渗漏发生,也不会引起像柔性卷材防水系统那样发生大面积渗漏,而且堵漏和维修操作简便,费用也较低。因此,我们建议应从设计着手,直接采用第一种方案,即用复合防水剂及其设计方案,在混凝土施工时就配制优质的自防水混凝土,做好混凝土自身的刚性防水体系。如设计有需求时,再辅以第二或第三种方案中涂层的一种,以提高地下混凝土的防水等级和可靠性。这样做的优势是只稍微增加或基本不增加现浇自防水混凝土的成本,并节省了原设计防水卷材的费用,或者将其换成了更可靠的防水涂层材料,而且施工技术和条件比防水卷材要求低、速度快、质量好、综合造价低、后期维护费用少,建设方比较容易接受。
4要注意或应避免发生的问题
(1)地下混凝土工程发生渗漏的现象多种多样,情况也比较复杂。在制定处理方案时,应仔细分析,判明原因,再对症处理。尤其是对底板和侧墙的裂缝处理应十分谨慎,不要轻易使用水性聚氨酯等有机聚合物的压力灌浆材料堵漏。应查看裂缝的位置与受力关系,尽可能选用水泥基渗透结晶型防水材料进行堵漏和防水处理,使修复后的混凝土能通过自愈形成同类材料的结构整体,不要留下结构方面的隐患。(2)对于地下混凝土防水设计方案中,在自防水混凝土表面设计选用聚合物水泥(乳液)防水涂料做防水附加层时,此时该附加层一般可以设计做在混凝土的背水面上[3],这样施工简便,不影响工期,费用也较低。若地下水对混凝土有腐蚀性时,再做在迎水面上,以保护混凝土不受侵蚀。
5结束语
1.1概念设计知识分类与表达
概念设计是对设计问题加以描述,并以方案的形式提出众多解的设计阶段[7].概念设计从不同的角度有多种定义[8].一般认为,概念设计是指以设计要求为输入、以最佳方案为输出的系统所包含的工作流程,是一个由功能向结构的转换过程。
图1描述了一般概念设计的工作流程,它包含综合与评价两个基本过程。综合是指根据设计要求,运用各种分析、设计方法推理而生成的多个方案,是个发散过程;评价则从方案集中择出最优,是个收敛过程。概念设计是将所设计的产品看成一个系统,运用系统工程的方法去分析和设计。具体说,概念设计就是将设计对象的总功能分解成相互有机联系的若干功能单元,并以功能单元为子系统进行再次分解,生成更低一级的功能单元,经过这样逐层分解,直至对应的各个最末端功能单元能够找到一个可以实现的技术原理解。概念设计的主要任务是功能到结构的映射,概念设计过程主要包括:功能创新、功能分析和功能结构设计、工作原理解的搜索和确定、功能载体方案构思和决策。
根据概念设计的过程及人在设计时的认知特点将概念设计知识分为元知识和实例知识(其分类如图2所示)。元知识中主要包括功能知识、技术原理解知识、结构知识等。实例知识中主要包括方案设计实例、技术原理解实例、产品实例等知识。
(1)功能知识。主要描述产品完成的任务,描述产品的功能及功能子项。描述产品要完成的功能,包括功能内容、实现参数、性能指标等;
(2)技术原理解知识。描述产品功能及功能子项的原理解答。它的表达要复杂些,一方面可用文字、数字表达它的说明、解答参数,另一方面,要有图形支持产品原理解答;
(3)结构知识。描述产品的结构设计状况,是对原理域知识的细化和扩充,是求解原理解的结构载体,可描述产品关键部分的形状、尺寸和参数。产品功能结构的映射(简称为功构映射)就是对产品的功能模型进行结构实现的求解,是将产品功能性的描述转化为能实现这些功能的具有具体形状、尺寸及相互关系的零部件描述。在这里功能是产品结构的抽象,是结构实现的目的;而结构则为实现某功能而选用的一组构件或元件。功能结构间的关系一般而言是多对多的映射关系。一个功能可能由一个或多个特征或元件实现,而一个特征或元件也可能完成一个或多个功能;
(4)实例知识。已成功或失败的设计范例,包括方案设计实例,产品结构知识实例、技术原理解实例等。它包含了更多的实际因素,是类比设计和基于实例推理设计的基础。
以工程机械中某型滑模式水泥摊铺机为例,总功能为摊铺水泥路面,总功能可细分为滑模作业、控制作业等功能,滑模作业功能又可细分为提水泥浆、挤压成型等功能。其中某个功能的实现可能会由几个结构组合而成,例如滑模式水泥摊铺机滑模作业功能就是由螺旋分料器、刮平板等几个结构一起才能实现。图3为该水泥摊铺机的功能层次定义和功能分解结构举例。该产品所对应的结构分解则如图4所示。图5中给出了对于滑模作业功能的技术原理解简图、技术原理解的评价、参考产品,以及实现该功能的说明等相关的知识。
如何利用计算机技术对概念设计予以支持,对概念设计知识进行有效的管理,至今仍没有较好的解决方法。目前的知识建模主要是专家系统,最常用的知识模型包括框架、产生式规则、语义网络、谓词逻辑等。专家系统的知识建模主要侧重符号层的系统实现,很少考虑动态的,非结构化的知识,造成专家系统解决问题的局限性,使得专家系统不能解决大型复杂问题。
本体作为“对概念化显式的详细说明”[9,10],研究领域内的对象、概念和其他实体,以及它们之间的关系,可以很好地解决概念设计知识的表达、检索和重用等问题。采用本体描述概念设计知识可以支持细粒度的产品语义信息的描述,可以形式化地定义特定领域的知识,如概念、事实、规则等;支持语义层面的集成和共享,基于本体的知识定义可以对知识作普遍的、无歧义的语义解释,可以保证不同使用者之间进行语义层面的信息共享和互操作。
1.2本体建模过程描述
本体是某一领域的概念化描述,着意于在抽象层次提出描述客观世界的抽象模型,它包括两个基本的要素:概念和概念之间的关系。本体的构建必须满足以下的要求:对目标领域的清晰描述;概念或概念之间关系的明确定义;一般性和综合性原则。本体可以有多种表述方式,包括图形方式、语言形式和XML文档形式等。
基于本体的产品概念设计知识建模过程包括3个阶段:
(1)产品概念设计知识目标确定。产品概念设计知识定位,概念设计知识的定位决定本体构造的功能需求及最终用户。
(2)产品概念设计知识本体分析与建立。根据需求分析,确定该领域的相关概念及概念属性,并用XML语言进行形式化描述。这个阶段是建立概念设计知识本体的关键环节,直接影响到整个本体的生成质量,同时也是工作量最大的阶段。
(3)产品概念设计知识本体评价。对所创建的本体进行一致性及完备性评价。一致性是指术语之间的关系逻辑上应保持一致;完备性是指本体中概念及关系应是完善的。我们称该3阶段的组合为产品概念设计知识本体建模的一个生命周期(见图6)。
1.3概念设计知识的本体表示
在此我们以工程机械中滑模式水泥摊铺机为例,结合图3~图5中的实际知识,从概念实体、概念属性及概念间关系等方面来说明产品知识、功能知识、技术原理解知识、技术原理解实例等概念设计知识的本体表示,通过概念蕴涵、属性关联、相互约束和公理定义等方法揭示了概念间的本质联系,形成一个语义关系清晰的产品概念设计知识模型。建模采用目前最新的OWL语言描述。
表述的语义为一个滑模式水泥摊铺机继承了一个产品的所有属性,此外还具备了关系属性:摊铺能力,同时,又对属性摊铺能力作了限制:只能应用于滑模式水泥摊铺机领域,且取值变化只能在摊铺宽度中(省略了关于滑模式水泥摊铺机类似属性的定义,如摊铺厚度和摊铺速度等)。
(3)功能知识类
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表述的语义为一个功能知识只有一个功能名称,且最少具有一个相关产品(省略了功能知识类似属性的定义,如功能编号、功能说明、创建人、创建时间、存储位置等)。
(4)功能技术原理解类
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表述的语义为一个功能技术原理解具有对应的功能名称,相关的技术原理解简图(省略了技术原理解类似属性的定义,如评价、参考产品、创建人、创建时间、存储位置等)。
上述描述中,使用类公理(subclassof)描述了两个类(概念)之间的继承关系,如滑模式水泥摊铺机类是产品类的子类。在描述类属性时,使用关系属性(objectproperty)描述了类的某个属性同时也表示了两个类之间的某种关系,如摊铺能力既是滑模式水泥摊铺机类的一个属性,同时也表达了和摊铺宽度类之间的对应关系。另外,使用属性公理domain和range表示属性的应用领域和属性的取值范围,如属性摊铺能力只能用于滑模式水泥摊铺机类,且它的取值只能是摊铺宽度数据集。
1.4基于本体的概念设计知识管理的特点和优势
基于本体的概念设计知识管理可以让设计人员更好地重用已有的概念设计知识,基于本体的概念设计知识管理具有以下的一些特点或优势:
(1)支持用户定制知识类别。产品概念设计过程中,需要运用多种类型的知识,如:功能类、功能技术原理方案解类等。这些知识的描述和使用有着不同的特点,不能用相同的描述框架来处理。基于本体的设计知识建模允许用户对设计中知识类别加以定制,针对每一类别定义其描述属性,从而较好的解决了概念设计中多来源多类型知识的表示问题。
(2)支持概念共享的知识库构建。概念设计知识本体的构造澄清了概念设计领域知识的结构,为概念设计知识的表示打好了基础,而本体中统一的术语和概念也使概念设计知识更好地共享成为可能。基于本体的概念设计知识表示在区分不同知识类别的同时,建立起概念间的共享联系。通过概念间的共享机制,避免了设计知识库的数据冗余和数据不一致问题,方便了知识的建模录入、检索及统计处理。
(3)多视图和基于本体概念的知识检索。在目前的应用系统中一般采用基于关键字的数据库查询方法,由于其数据库组织不是建立在能够表示概念之间的关系、事实和实例的领域模型的基础上,因此无法实现智能查询和信息推理,也就无法解决语义异构性问题。由于不同的组织和人员可能使用不同的词语表示同一个含义,因此查询系统得不到意义相同但用词(语法)不同的内容。当需要对多个数据源进行查询的时候问题更为明显,多意词和同义词会使查询得到许多不相关的信息,而忽略另外一些重要信息。
在基于本体的概念设计知识管理中由于具有统一的术语和概念,知识库建立在本体的基础上,使得基于知识的设计意图匹配成为可能。采用基于知识、语义上的检索匹配,对用户的检索请求,通过查询转换器按照本体把各种检索请求转换成对应的概念,在本体的帮助下从知识库中匹配出符合条件的数据集合,解决了语义异构的问题。
从人在设计时的认知特点出发,可以采用基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图,还可以利用本体中已定义的概念定义其它知识检索视图,比如需求功能知识检索视图、软件工具使用知识检索视图等,实现基于知识检索的设计意图的匹配。
2、基于本体的概念设计知识管理
2.1概念设计知识管理系统结构
结合工程机械行业的实际,本文提出了图7所示的基于本体的产品概念设计知识管理系统结构,系统按照知识产生、获取和利用的流程来构建,系统结构主要包括概念设计知识管理工具、数据接口程序以及基于本体的概念设计知识库,具体由4个部分构成。
(1)概念设计知识获取。概念设计知识的获取包括从概念设计知识本体定义、本体之间关系定义、本体知识库生成到概念设计知识获取整个过程。
(2)概念设计知识维护。主要包括从概念设计知识本体维护、本体关系维护、知识库重新生成到概念设计知识维护的过程,实现对本体的属性修改,各类知识之间的关系维护,以及知识库的更新等。
(3)概念设计知识检索重用。系统中提供基于多视图的知识检索方式,如基于功能分解树的功能设计知识检索视图、基于产品分解结构树的结构设计知识检索视图,及用户定义的其它知识检索视图。此外系统提供基于本体概念的知识检索方式,通过本体映射库,可以实现同义词的检索,保证可能会采用不同的概念和术语表示相同的设计信息的人可以得到相同的知识帮助。
(4)概念设计知识库的构建。要实现基于本体的,支持客户自定义的概念设计知识管理,系统必须由足够的柔性,支持各类知识的存储,作为系统基石的知识库的构建就不能采用完全预先定义的方式,在系统中我们采用基础数据库加上在此基础上经过本体定义工具动态生成的各类知识库的方法保证基于本体的知识管理的实现。
2.2概念设计知识管理关键技术及实现
白城市多年平均降水量400mm左右,且时空分布不均。春季降水量仅占全年降水量的8%左右,夏季占全年的80%左右,秋冬季占12%左右。全市发生春旱频率为91.4%,夏旱发生频率为77.9%,秋旱发生频率为89%。而且,在发生干旱的同时,还常常伴有外洪内涝发生。即使在丰水年,由于年内降水分配不均,也有干旱造成的减产。近年来,白城市的旱情越来越严重,不仅降水少,而且时空分布极为不均,每年的1—6月几乎没有有效降水过程,致使严重的春旱连接严重的夏旱发生。春天抗旱播种出的苗,因无后续水补充,凋萎、干枯现象严重,造成严重灾害。几年来的连续干旱,使全市地下水水位下降1.5~3m,全市8座大中型水库,除月亮湖和团结水库引蓄了部分洪水外,其余水位都在死库容以下,300多个自然泡塘几乎全部干涸,除嫩江外,其它河流全部断流。严重的干旱不仅制约了农业经济的发展,还造人口、牲畜饮水困难,加剧了生态环境的恶化。
近年来,面对干旱的自然特点,白城市全面加强了重点江河堤防、水库除险加固和抗旱水源及节水灌溉等水利工程建设,取得了明显成效。全市已建成抗旱水源井10万眼,大型灌区2处(洮儿河灌区和镇赉白沙滩灌区),小型抽水站11处,大中型水库8座,小型水库3座,并拥有喷灌设备1万多台套,抗旱水箱10万多只。全市抗春旱坐水种和播前灌能力已达到53.33万hm2以上,作物苗期抗旱喷灌能力达到28万hm2以上,其中喷灌能力12万hm2以上,软管输水灌溉10.67万hm2以上。
白城市水利建设存在的问题
1部分水利工程设计不合理
白城市部分水利工程建设于上世纪六七十年代以后,当时水利设计技术人员数量极少,且设计设备配备不完善,囿于技术原因,部分水利工程在设计没有保证完全根据现场勘测情况,或者现场勘测不够详细、精确,导致了在水利工程建设前期的勘测数据无法详实提供,或者只能参照地图进行粗略估算,设计出来的水利工程成果无法与建设地点实际相符。一方面加大了水利工程建设的工程量,大量开挖或者填埋不必要的土石方,严重破坏了河道和工程区生态平衡。这种情况到目前为止也依然存在,尤其是在基层水利工程设计、施工上,由于基层水利工程建设地区较为偏僻,或者荒无人烟,水利工程的设计上由于设备配备不完善或者技术人员素质不高,人员不足,极其容易造成设计成果与实际工程建设相脱节。加之如今大型机械设备投入工程建设中,对于工程地区生态破坏和河道生态系统影响更为严重。
2水利建设重大轻小,忽视配套工程建设
多年来,我国对于水利建设的投入随着社会经济的发展而不断增加,但投入的重点却偏向于大江大河水利工程的建设上,同时也表现在重视水利枢纽工程的建设,对于水利配套工程的建设却极少有相关的专项投入,致使基层水利工程建设受益范围缩小,灌溉面积无法达到设计要求,水利枢纽工程效益无法最大化发挥出来,灌溉渠道淤塞严重,一旦到了雨水季节,极其容易导致水利工程上游淹死,下游旱死,渠水运输不通,灌溉用水白白流失。
3水利建设项目报批时间与季节错位
水利工程建设有着非常特殊的时间要求,就我国而言,秋冬季节为雨水较少季节,河道水流减少,比较适宜水利工程的建设。基层水利工程建设需要上级主管部门的批准,从水利工程建设项目的提出,到上级部门批复往往需要花费较长时间,近年来一些需要建设的水利工程项目上报后,上级主管部门批复往往不结合实际情况的需要,作了比较大的后延,错过了秋收结束到冬季这一段兴修水利的宝贵时间,人为造成了工程建设时间缩短,增加了工程设计、施工方的工作压力。部分水利工程无法按期完成,严重影响了农民耕作安排。
生态水利工程设计理念的运用
生态水利工程主要是指水利工程建设在满足人类社会发展需要的同时,兼顾到工程建设区域及相关区域的生态系统,保证相关区域生态平衡和可持续性发展需求的一种理念。生态水利工程主要包括以下几个方面的内涵:水利工程选址对自然生态系统影响最小化原则,力求在工程开始阶段就尽量减少工程对于生态系统的破坏;水利开发前期的生态系统自组织原理,在水利工程设计开发的初期阶段,应当充分研究论证生态系统的承受能力,把工程区生态系统平衡过程的维持作为工程开发的重要内容,并将此作为水利工程设计的制约因素,使得水利工程在前期的准备阶段即考虑到整个生态系统的健康过程,保证水利工程的生态环保;水利工程建设过程中的环境友好性,避免在施工建设过程中出现大的生态破坏、地形地貌改变等巨大环境成本代价的付出;水利工程运行期实际用水量应当遵循河道生态需水规律,保证河道正常的水量输送和河道生态系统平衡。在具体实践操作过程中,生态水利工程建设应当遵循以下几个原则:
1保持和恢复工程区空间异质性原则
保持和恢复多样化的工程区生态系统,是维持工程区生态平衡和生物多样性的前提和要求。生物学研究表明,生物群落多样性与非生物环境空间异质性存在正相关关系。非生物环境的空间异质性与生物群落多样性的关系反映了非生命系统与生命系统之间的依存和耦合关系。换句话说,当一个地区的生物空间异质性越高,它能够创造的多样小生物环境就越多,允许的物种生命共同生存的能力就越强。反之,则会形成单调的非生物环境,允许生存的生命族群就少,生物多样性就受到限制。因此,水利工程的设计建设要首先考虑保持和恢复工程区,包括与工程区紧密联系的非工程区的空间异质性,始终保持自然河流渠道化和河流的非连续化,使得工程区的生境保持工程建设前与工程建设运营后的同一水平的多样化,保护工程区原本所拥有的多样化的生物栖息环境,保持生态系统的平衡。