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摘要：本文首先阐述了桥梁概念设计的定义、内涵、特点、内容及过程等问题，然后就桥梁概念设计的表现手法进行了探讨，具有较强的创新性和价值，供参考。
关键词：桥梁；概念设计；表现手法
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
Abstract: this paper expounds the concepts of the design of bridge the definition, connotation, characteristics, content and processes, and then bridge technique of expression of the conceptual design is discussed, and has strong innovative and value, for reference.
Keywords: bridge; The conceptual design; expression
1桥梁概念设计综述
1.1桥梁概念设计的定义及内涵
将概念设计的一般定义应用于桥梁工程领域，便得到桥梁概念设计的定义：采用一组集成的概念和构思，向使用者对所需桥梁进行描述和解说，这些概念和构思涉及桥梁的使用功能、受力行为和结构造型。
定义当中的“集成概念”指的是设计师在对结构设计原理与设计理念深刻理解，并积累了相当设计实践经验的基础之上形成的具有个人特色的设计思想，是设计师技术水平与专业素养的综合体现。
“集成构思”指在集成概念的指导下，为了满足使用功能而对桥梁受力和结构造型进行的合理分析和比选。是一个由粗到细、循序渐进的方案形成过程。同时也是创造性思维得以实现的过程。
“使用者”指的是桥梁概念设计的服务对象。直接的客户是业主，真正的使用者是社会大众。
“描述和解说”指概念设计过程当中的构思草图和模型，以及最后形成的文字、图纸说明和效果图、三维动画。
1.2桥梁概念设计的特点
成功的桥梁概念设计应该同时具备创新性、先进性、协调性和可行性四大特点：
1.创新性。指桥梁结构体系和造型设计的独创性和原创性。当然，这不是说不能使用业已存在的桥梁结构体系，而是必须以新的手法、新的视角加以运用，赋予桥梁新的生命。桥梁造型则应当不落俗套，将设计师的某种理念或思想，欲倡导、传扬的主张以及欲表达的某种意象抽象成桥梁造型展现在世人面前。
2.先进性。桥梁概念设计要求设计师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新的东西(新技术、新材料、新工艺、新的生活观念)，凝聚先进的技术成果，使其处于时代的前端，否则就谈不上是“概念设计”。
3.协调性。指桥梁与自然或人工环境、人文环境等的协调一致，也包括桥梁结构本身各个部分的协调。
4.可行性。桥梁概念设计在实现了结构体系和造型的创新，满足了材料、工艺的先进的基础之上，还要考虑所做设计是否经济合理、是否符合国家政策和行业标准、是否满足功能要求、是否安全可行以及是否能由工程实现，否则概念设计只能沦为纸上谈兵。
1.3桥梁概念设计的内容及过程
桥梁概念设计的主要内容是：在一定的经济条件下，提出满足使用功能和耐久性(适用)、满足受力和变形要求(安全)和满足结构造型要求(美观)的合理方案。桥梁概念设计的一般过程如下：
①资料收集。包括地形、地质、水文、气象资料，荷载、桥面布置、通航要求，桥位处的周边自然和人文环境等。
②总体构思。包括结构选型、造型、材料、施工方法、装饰等。
③形成文字及图纸说明。包括立面、平面、主要断面、结构主要尺寸等。
④设计成果展示。形成渲染图、手工模型或计算机三维图。
需要提及的是：安全、适用、经济、美观作为桥梁设计基本原则的同时，也正是桥梁的设计概念。安全、适用、经济、美观四要素的重要性排列次序，可依据使用者的要求有所变化。
2桥梁概念设计的表现手法
桥梁概念设计是一个从无到有的过程，通过对资料的分析和加工，桥梁的形象在设计师脑中逐步清晰起来。然而，思维变化速度之快使我们必须及时将其记录下来并外化，只有这样设计工作才得以继续。可视化就是最有效的一种思维外化方式。
在设计实践中，设计师需要具备五种技能：直接在三维中将设计形象化的能力，制作模型的能力，徒手绘图的能力、尺规作图和计算机绘图的能力。图形思维和模型思维是创造型设计的两种基本思维模式。在设计过程中，主要体现在草图和模型这两种常用的表现形式中178]。而將这两种思维模式表现出来就是概念设计的可视化。常见的可视化方法有徒手绘图、手工制作模型、借助计算机辅助设计，设计人员可根据实际情况，选用一种或几种自己比较擅长的方法。
2.1手绘设计草图
优秀的设计师不仅应当具备创造设计的能力，还应具备设计表达的能力。设计手绘是设计界.的一种常用语汇，是直接表达设计思想的手段和交流设计信息的重要工具，在设计表达中占有重要位置。草图是一种媒介，设计师可以通过它来思考、研讨、发展方案构思。就像服装设计师和建筑师一样，桥梁设计师也可以草图的形式快速流畅地捕捉住稍纵即逝的灵感，将概念设计不同阶段的桥梁构思即时表达出来(如图1～3所示)。
图1鲁克楚基(Ruck-A-Chucky)斜拉桥方案草图
图2 Barqueta桥(塞维利亚西班牙，1989)草图与实桥照片
图3西蒙娜·德·波伏娃步行桥草图(巴黎法国，2006)
草图可以分为结构草图、形态草图和色彩草图。结构草图重在表现桥梁结构及各部分之间的联系；形态草图以表现桥梁外观形态为主；色彩草图在形态草图的基础上，加以简单明快的色彩，初步表现形态的色彩关系和立体效果。三种草图随着桥梁设计构思的逐步深入依次展开，在不断修改和完善的基础之上，最终得到多个具有方案比选参考价值的桥梁雏形。
绘制设计草图首先要快。设计思维是脑中瞬间的闪现，需要设计师“心追手记”，随时以快速的手法记录下任何一个构思。绘制草图的过程也是设计思维展开的过程，开始会是不完整的片段，需要在手、眼、脑相互协作的基础上不断反复、不断完善才能形成一个较为完整的形象，因此要注意思维的发散性展开。
由于每一个构思都孕育了设计发展的一个方向，可能成为最终设计方案而付诸详细设计，也可能仅仅是个无法实现的方案，因此构思草图但求量多而不求质高。
另外，为了使草图进一步具体化，增强可读性与可交流性，文字说明也是十分必要的。
2.2创建虚拟模型
草图表现是最直接、最方便的一种桥梁概念设计可视化方法，然而由于大部分桥梁设计师不具备美术功底，如果没有建筑师的帮助，手绘草图将难以实现。
科技的飞速发展和电脑时代的到来为我们提供了一种新的设计形式—计算机辅助设计。计算机辅助设计具有质感逼真、精密准确、处理速度快等优势，不但可制作静态的图像，还可以制作动态的三维影像，给观看者以极其真实的视觉效果。计算机辅助设计现己广泛应用于工业设计、服装设计、平面设计、建筑设计等各个领域。
随着计算机辅助设计的快速发展和仿真技术、的引入，如果桥梁设计师不擅长徒手绘图，那么sketehup、AutoeAD、3DstudioMAX、photoshop等软件都将成为他们的得力助手。
SketchUp是广泛应用于建筑设计领域的一款三维设计软件，其操作简单、易于上手的特点使得在SketchUp中建立三维模型就像我们使用铅笔在图纸上画图一样简单，非常适合桥梁概念设计阶段的草图设计(如图5所示)。
其中，图5的斯洛文尼亚马里博尔人行桥竞赛方案采用了新颖的壳结构，形成多个幅度很大如水波纹般的起伏。尽管该桥造型独特且桥面起伏很大，由于设计师的巧思，还是提供了行人和骑车者快速穿越的平坦通道。亲水性是该桥的另一大特色，位于波谷处的桥面与水面相切，如同漂浮在河面上的缎带。在此观光、垂钓、休息更拉近了游人与自然的距离。
a)犀浦校区图书馆人行斜拉桥概念设计，李亚东，2005
b)犀浦校区图书馆人行拱桥概念设计，李亚东，2005
图4简洁的SketehUp桥梁模型
图5置于实际环境中的SketehUp桥梁模型
斯洛文尼亚马里博尔人行桥竞赛方案
3DstudioMAX广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。强大的三维动画渲染功能是这款软件最突出的特色，将其应用于桥梁概念设计的可视化会使桥梁模型更加形象、生动(如图6)，非常适合作为桥梁方案竞赛中的效果展示。
图6 3DStudioMAX桥梁模型
作为二维设计软件的一种，Photoshop的作用是取代传统设计中的画笔。其卓著的材质和光影效果更适合用来绘制桥梁效果图，可作为桥梁3D模型的辅助手段。
2.3制作实物模型
作为设计思想的一种形象化、艺术性表达，模型是采用便于加工而又能展示建筑质感的材料，根据设计构思或设计图，按适当比例制成的实物缩样。桥梁实体模型超越了平面、立面、剖面、轴测图、透视图，乃至全息动画等所能达到的效果，成为一种三维直观的“對空间的视觉表达”。
如果觉得虚拟模型还不够真实和直观，或者针对某些桥梁需要进行技术设计(如抗风设计)，这时就必须手工制作模型。桥梁手工模型的制作参考建筑模型制作，模型的比例和精简程度视需要而定。当需要进行力学试验时，注意模型各受力构件材料的合理选择(如图7)。这种可视化方法是最为费时费力的。
c)d)
图7各种桥梁实物模型
结语
目前，桥梁概念设计的重要性还没有得到广泛重视，仅在公开招标的大桥方案竞赛中才会涉及到部分概念设计的内容；全面、合理、切实可行的桥梁概念设计理论体系还没有建立，在该方面的研究和实践工作有待设计师们进一步展开和探索，推动桥梁工程前沿设计。
参考文献：
【1】郁有西，刘木森，王海涛，李晓明.建筑模型设计.北京:中国轻工业出版社，2007
【2】叶武.设计·手绘.北京:北京理工大学出版社，2007
【3】杨梅.产品设计表现.北京:中国轻工业出版社，2009
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词：桥梁；概念设计；表现手法
中图分类号：S611文献标识码：A 文章编号：
Abstract: this paper expounds the concepts of the design of bridge the definition, connotation, characteristics, content and processes, and then bridge technique of expression of the conceptual design is discussed, and has strong innovative and value, for reference.
Keywords: bridge; The conceptual design; expression
1桥梁概念设计综述
1.1桥梁概念设计的定义及内涵
将概念设计的一般定义应用于桥梁工程领域，便得到桥梁概念设计的定义：采用一组集成的概念和构思，向使用者对所需桥梁进行描述和解说，这些概念和构思涉及桥梁的使用功能、受力行为和结构造型。
定义当中的“集成概念”指的是设计师在对结构设计原理与设计理念深刻理解，并积累了相当设计实践经验的基础之上形成的具有个人特色的设计思想，是设计师技术水平与专业素养的综合体现。
“集成构思”指在集成概念的指导下，为了满足使用功能而对桥梁受力和结构造型进行的合理分析和比选。是一个由粗到细、循序渐进的方案形成过程。同时也是创造性思维得以实现的过程。
“使用者”指的是桥梁概念设计的服务对象。直接的客户是业主，真正的使用者是社会大众。
“描述和解说”指概念设计过程当中的构思草图和模型，以及最后形成的文字、图纸说明和效果图、三维动画。
1.2桥梁概念设计的特点
成功的桥梁概念设计应该同时具备创新性、先进性、协调性和可行性四大特点：
1.创新性。指桥梁结构体系和造型设计的独创性和原创性。当然，这不是说不能使用业已存在的桥梁结构体系，而是必须以新的手法、新的视角加以运用，赋予桥梁新的生命。桥梁造型则应当不落俗套，将设计师的某种理念或思想，欲倡导、传扬的主张以及欲表达的某种意象抽象成桥梁造型展现在世人面前。
2.先进性。桥梁概念设计要求设计师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新的东西(新技术、新材料、新工艺、新的生活观念)，凝聚先进的技术成果，使其处于时代的前端，否则就谈不上是“概念设计”。
3.协调性。指桥梁与自然或人工环境、人文环境等的协调一致，也包括桥梁结构本身各个部分的协调。
4.可行性。桥梁概念设计在实现了结构体系和造型的创新，满足了材料、工艺的先进的基础之上，还要考虑所做设计是否经济合理、是否符合国家政策和行业标准、是否满足功能要求、是否安全可行以及是否能由工程实现，否则概念设计只能沦为纸上谈兵。
1.3桥梁概念设计的内容及过程
桥梁概念设计的主要内容是：在一定的经济条件下，提出满足使用功能和耐久性(适用)、满足受力和变形要求(安全)和满足结构造型要求(美观)的合理方案。桥梁概念设计的一般过程如下：
①资料收集。包括地形、地质、水文、气象资料，荷载、桥面布置、通航要求，桥位处的周边自然和人文环境等。
②总体构思。包括结构选型、造型、材料、施工方法、装饰等。
③形成文字及图纸说明。包括立面、平面、主要断面、结构主要尺寸等。
④设计成果展示。形成渲染图、手工模型或计算机三维图。
需要提及的是：安全、适用、经济、美观作为桥梁设计基本原则的同时，也正是桥梁的设计概念。安全、适用、经济、美观四要素的重要性排列次序，可依据使用者的要求有所变化。
2桥梁概念设计的表现手法
桥梁概念设计是一个从无到有的过程，通过对资料的分析和加工，桥梁的形象在设计师脑中逐步清晰起来。然而，思维变化速度之快使我们必须及时将其记录下来并外化，只有这样设计工作才得以继续。可视化就是最有效的一种思维外化方式。
在设计实践中，设计师需要具备五种技能：直接在三维中将设计形象化的能力，制作模型的能力，徒手绘图的能力、尺规作图和计算机绘图的能力。图形思维和模型思维是创造型设计的两种基本思维模式。在设计过程中，主要体现在草图和模型这两种常用的表现形式中178]。而將这两种思维模式表现出来就是概念设计的可视化。常见的可视化方法有徒手绘图、手工制作模型、借助计算机辅助设计，设计人员可根据实际情况，选用一种或几种自己比较擅长的方法。
2.1手绘设计草图
优秀的设计师不仅应当具备创造设计的能力，还应具备设计表达的能力。设计手绘是设计界.的一种常用语汇，是直接表达设计思想的手段和交流设计信息的重要工具，在设计表达中占有重要位置。草图是一种媒介，设计师可以通过它来思考、研讨、发展方案构思。就像服装设计师和建筑师一样，桥梁设计师也可以草图的形式快速流畅地捕捉住稍纵即逝的灵感，将概念设计不同阶段的桥梁构思即时表达出来(如图1～3所示)。
图1鲁克楚基(Ruck-A-Chucky)斜拉桥方案草图
图2 Barqueta桥(塞维利亚西班牙，1989)草图与实桥照片
图3西蒙娜·德·波伏娃步行桥草图(巴黎法国，2006)
草图可以分为结构草图、形态草图和色彩草图。结构草图重在表现桥梁结构及各部分之间的联系；形态草图以表现桥梁外观形态为主；色彩草图在形态草图的基础上，加以简单明快的色彩，初步表现形态的色彩关系和立体效果。三种草图随着桥梁设计构思的逐步深入依次展开，在不断修改和完善的基础之上，最终得到多个具有方案比选参考价值的桥梁雏形。
绘制设计草图首先要快。设计思维是脑中瞬间的闪现，需要设计师“心追手记”，随时以快速的手法记录下任何一个构思。绘制草图的过程也是设计思维展开的过程，开始会是不完整的片段，需要在手、眼、脑相互协作的基础上不断反复、不断完善才能形成一个较为完整的形象，因此要注意思维的发散性展开。
由于每一个构思都孕育了设计发展的一个方向，可能成为最终设计方案而付诸详细设计，也可能仅仅是个无法实现的方案，因此构思草图但求量多而不求质高。
另外，为了使草图进一步具体化，增强可读性与可交流性，文字说明也是十分必要的。
2.2创建虚拟模型
草图表现是最直接、最方便的一种桥梁概念设计可视化方法，然而由于大部分桥梁设计师不具备美术功底，如果没有建筑师的帮助，手绘草图将难以实现。
科技的飞速发展和电脑时代的到来为我们提供了一种新的设计形式—计算机辅助设计。计算机辅助设计具有质感逼真、精密准确、处理速度快等优势，不但可制作静态的图像，还可以制作动态的三维影像，给观看者以极其真实的视觉效果。计算机辅助设计现己广泛应用于工业设计、服装设计、平面设计、建筑设计等各个领域。
随着计算机辅助设计的快速发展和仿真技术、的引入，如果桥梁设计师不擅长徒手绘图，那么sketehup、AutoeAD、3DstudioMAX、photoshop等软件都将成为他们的得力助手。
SketchUp是广泛应用于建筑设计领域的一款三维设计软件，其操作简单、易于上手的特点使得在SketchUp中建立三维模型就像我们使用铅笔在图纸上画图一样简单，非常适合桥梁概念设计阶段的草图设计(如图5所示)。
其中，图5的斯洛文尼亚马里博尔人行桥竞赛方案采用了新颖的壳结构，形成多个幅度很大如水波纹般的起伏。尽管该桥造型独特且桥面起伏很大，由于设计师的巧思，还是提供了行人和骑车者快速穿越的平坦通道。亲水性是该桥的另一大特色，位于波谷处的桥面与水面相切，如同漂浮在河面上的缎带。在此观光、垂钓、休息更拉近了游人与自然的距离。
a)犀浦校区图书馆人行斜拉桥概念设计，李亚东，2005
b)犀浦校区图书馆人行拱桥概念设计，李亚东，2005
图4简洁的SketehUp桥梁模型
图5置于实际环境中的SketehUp桥梁模型
斯洛文尼亚马里博尔人行桥竞赛方案
3DstudioMAX广泛应用于广告、影视、工业设计、建筑设计、多媒体制作、游戏、辅助教学以及工程可视化等领域。强大的三维动画渲染功能是这款软件最突出的特色，将其应用于桥梁概念设计的可视化会使桥梁模型更加形象、生动(如图6)，非常适合作为桥梁方案竞赛中的效果展示。
图6 3DStudioMAX桥梁模型
作为二维设计软件的一种，Photoshop的作用是取代传统设计中的画笔。其卓著的材质和光影效果更适合用来绘制桥梁效果图，可作为桥梁3D模型的辅助手段。
2.3制作实物模型
作为设计思想的一种形象化、艺术性表达，模型是采用便于加工而又能展示建筑质感的材料，根据设计构思或设计图，按适当比例制成的实物缩样。桥梁实体模型超越了平面、立面、剖面、轴测图、透视图，乃至全息动画等所能达到的效果，成为一种三维直观的“對空间的视觉表达”。
如果觉得虚拟模型还不够真实和直观，或者针对某些桥梁需要进行技术设计(如抗风设计)，这时就必须手工制作模型。桥梁手工模型的制作参考建筑模型制作，模型的比例和精简程度视需要而定。当需要进行力学试验时，注意模型各受力构件材料的合理选择(如图7)。这种可视化方法是最为费时费力的。
c)d)
图7各种桥梁实物模型
结语
目前，桥梁概念设计的重要性还没有得到广泛重视，仅在公开招标的大桥方案竞赛中才会涉及到部分概念设计的内容；全面、合理、切实可行的桥梁概念设计理论体系还没有建立，在该方面的研究和实践工作有待设计师们进一步展开和探索，推动桥梁工程前沿设计。
参考文献：
【1】郁有西，刘木森，王海涛，李晓明.建筑模型设计.北京:中国轻工业出版社，2007
【2】叶武.设计·手绘.北京:北京理工大学出版社，2007
【3】杨梅.产品设计表现.北京:中国轻工业出版社，2009
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。