李艷花

摘要：隨著社會的發(fā)展以及科學技術的進步，更多先進的科技逐漸被運用到眾多領域中，在設計施工中也得到了廣泛的應用?，F(xiàn)階段，計算機輔助設計已經(jīng)被大量運用到設計施工中，為施工提供了一定的方便。這樣在一定程度上縮短施工的周期，降低企業(yè)施工成本，從而可以得到更多的社會效益和經(jīng)濟效益。計算機輔助設計在一定程度上促進了建筑行業(yè)的變革，為建筑施工質(zhì)量提供了一定的保障。該文主要分析了計算機輔助設計在設計施工中的應用與探索，并且結(jié)合目前計算機輔助設計的實際運用情況，針對不足之處提出合理的解決措施，以此提高建筑設計的質(zhì)量以及合理改善居住環(huán)境。

關鍵詞：計算機；輔助設計；設計施工；應用；探索

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）13-0265-02

Abstract： with the progress of the development of society and science technology， more advanced science and technology came to be applied to many fields， has been widely used in the design and construction. At present， computer aided design has been applied to a large number of design and construction， provides the convenience for construction. So in a certain extent， shorten the construction period， reduce cost of construction enterprises， so that we can get more and more social and economic benefits. Computer aided design in a certain extent promotes the reform of the construction industry， which provides a guarantee for the construction quality. This paper mainly analyzes the exploration and application of computer aided design in construction design， and combined with the actual use of computer aided design （CAD） situation at present， reasonable measures are put forward in view of the shortcomings， in order to improve the quality of architectural design and reasonable improve the living environment.

Key words： computer aided design； design； construction； application； research

計算機輔助設計實際上就是一種利用計算機和繪圖設備來輔助處理的設計方式，簡稱CAD。是一種集仿真模擬、計算數(shù)值、色彩處理、數(shù)據(jù)庫管理、圖形學以及處理幾何模型等一體的技術，設計人員利用計算機來扶著完成信息存儲。數(shù)據(jù)計算、圖形繪制等，通過計算機合理的把平面的、抽象的、分離的設計形式變?yōu)樾蜗蟮?、具體的，可以把虛無的形態(tài)變?yōu)榫哂兄庇^色彩、形狀、材質(zhì)形態(tài)，從而為人們的計算和設計提供保證和依據(jù)，方便設計人員計算和分析不同方案，選擇最具優(yōu)勢的設計方案，可以有效地縮短周期和提高質(zhì)量。計算機輔助設計在一定程度上改變了建筑設計的方式，提高了建筑設計的效率，促進了建筑行業(yè)的發(fā)展。

1 現(xiàn)階段我國施工現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，國內(nèi)在研究計算機輔助設計的時候，充分研究和分析了理論體系、施工試驗、設計實際方案的方面，進行了大量研究的工作，并且也得到了一定的效果和成績。在建筑裝飾裝修工程中計算機輔助設計施工已經(jīng)得到了大量的運用，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。但是相對于國外發(fā)達國家來說，計算機輔助設計施工水平還是存在一定缺陷和不足，沒有達到相應的水平。在國內(nèi)的某些研究方面還是具有很大的局限性，僅僅只是應用到部分研究機構(gòu)、高校以及具有經(jīng)濟實力的大企業(yè)等。計算機輔助設計可以在一定程度上改善性能，有效解決一些比較困難的問題，從而為建筑設計過程帶來革命性的進步和發(fā)展。

2 計算機輔助設計的基本情況

2.1 計算機輔助設計

計算機輔助設計是一種依據(jù)高科技進行攻關，利用新施工技術和綠色設計理念作為基本設計的宗旨進行的施工方式。主要的功能結(jié)構(gòu)有計算機輔助工程設計、計算機輔助管理規(guī)劃、計算機輔助施工管理、計算機輔助工程文檔管理。

計算機輔助設計主要包括硬件以及相關軟件的使用。硬件主要有存儲設備、顯示圖形終端、圖形輸入板塊、掃面議、打印機、繪圖儀以及相關外圍設備。軟件主要由支撐軟件、系統(tǒng)軟件以及應用軟件構(gòu)成。計算機輔助設計可以在一定程度上降低設計人員在設計方案繪圖時候的重復操作，關注設計自身，減少設計周期，從而可以有效的提高質(zhì)量。

計算機輔助設計是一種綜合性、多學科的新技術主要由數(shù)值分析（分析有限元）、圖形技術（曲面、曲線以及立體造型等）、優(yōu)化技術（非線性和線性規(guī)劃）、軟件技術（數(shù)據(jù)庫和人機界面），計算機輔助設計實際上是一種具備工程分析、幾何模型、自動繪制圖形以及運行分析功能的方案。

2.2 計算機輔助設計的基本現(xiàn)狀

我國長期發(fā)展規(guī)劃設計中，在2006年到2020年期間，第一次提出一種城市化與城鎮(zhèn)化共同發(fā)展的模式來推動國內(nèi)的發(fā)展和進步。因此，人們逐漸開始改變對于傳統(tǒng)建筑設計中的鋼筋混混凝土建設基礎和建筑理念具有比較低的技術的觀念，更加注重可持續(xù)技術的發(fā)展，更多的運用到各個領域，在建筑領域運用的更加明顯?，F(xiàn)階段，在建筑行業(yè)建筑設計的過程中，具有很高的浪費指數(shù)，已經(jīng)能夠達到57%，并且處于同一發(fā)展水平制造行業(yè)的浪費指數(shù)也有26%，可以看出目前的浪費問題已經(jīng)十分嚴重，為了可以有效地提高生產(chǎn)效率，提高科學技術轉(zhuǎn)化為社會生產(chǎn)力的步伐，是未來發(fā)展的必然趨勢，對于國家和社會的發(fā)展具有重要意義[3]。

2.3 計算機輔助設計的未來發(fā)展趨勢

現(xiàn)階段，計算機輔助設計已經(jīng)得到很好的發(fā)展和應用。例如，美國Calma公司已經(jīng)生產(chǎn)出CAM/CAD技術系統(tǒng)，可以運用三十二位VAX計算機，具有非常先進的工作站，也是最早提出聲音識別輸入設施和高分辨率光柵，應用建筑設計、建筑制造以及計算機輔助方面?？梢院芎玫貙崿F(xiàn)多種分析、具體設計、編制文件和繪圖，對于建設綠色化設計具有一定的影響。在未來計算機輔助技術具有以下幾方面的發(fā)展趨勢。第一，不斷幫助設計人員從功能性轉(zhuǎn)變?yōu)閷傩缘姆较?，需要計算機輔助系統(tǒng)具有一定的識別能力。建立一定的屬性和功能之間的關系模型，結(jié)合計算機幾何拓撲功能，嘗試建立一定屬性子集合與功能學集合之間的關系，未來可以形成一種具有判斷和思考能力的計算機輔助系統(tǒng)。第二，逐漸發(fā)展三維立體模擬技術?，F(xiàn)階段的三維模型，具有響應性能比較差、速度比較慢、沒有辦法處理自由面的特點。在未來，應該設計和研究具有一定判斷、推理性能的三維立體模擬技術。第四，在現(xiàn)階段的計算機輔助設計基礎上，發(fā)展具有一定動態(tài)功能的技術，保證實際設計過程能夠符合動態(tài)過程，實現(xiàn)一定的動態(tài)分析，從而不斷完善設計結(jié)果，促進設計技術的發(fā)展和進步，為建筑行業(yè)的發(fā)展提供有力依據(jù)和保障。

3 計算機輔助設計在設計施工中的應用與探索

3.1 計算機輔助設計在建筑中運用的特點

在建筑設計過程中適當運用計算機輔助設計技術，可以在一定程度上提高建筑工程工作的效率，可以有效增加設計人員之間的交流。計算設計軟件具有準確、方便、便于管理以及快捷等特點，在設計建筑施工中具有不可代替的作用，特別是使用在裝飾裝修過程中。

3.2 計算機輔助設計在設計施工中應用的優(yōu)勢

3.2.1 可視化

在建筑設計過程中，真正運用可視化是具有十分重要的作用，可以把相對傳統(tǒng)的線條構(gòu)件形式逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槿S立體實物圖，更加形象生動的展示出來，很多具有可視化功能的軟件是一種能夠與基本構(gòu)件之間形成一定的反饋性、互動性的可視，所以，經(jīng)過可視化分析出來的數(shù)據(jù)結(jié)果可以當做效果圖或者報表，此外，還可以把可視化結(jié)果運用到室內(nèi)設計、建造以及運行過程中的決策和溝通方面，利用計算機具有的同步控制功能，可以很好的提高整體質(zhì)量，促進設計施工可以順利完成。

3.2.2 無紙化

在建筑設計中復雜部位應用計算機輔助設計的無紙化，可以在一定程度上改變傳統(tǒng)的方式，例如通過計算機相應的處理裝飾表面材料，可以很好的實現(xiàn)施工的無紙化，最大限度避免材料的浪費，避免出現(xiàn)一定的錯誤，節(jié)省了工程設計的時間，也可以很好地提高工作效率，為實現(xiàn)綠色施工和綠色設計提供依據(jù)和基礎。

3.2.3 協(xié)調(diào)性

協(xié)調(diào)性是建筑設計過程中相對比較重要的內(nèi)容，不論是設計單位、施工單位、業(yè)主，都需要進行一定的協(xié)調(diào)工作。如果在建筑項目施工過程中出現(xiàn)相應的問題，就會組織起來開會進行一定的協(xié)調(diào)，找到出現(xiàn)問題的原因以及提出合理的解決策略，及時的進行補救，從而解決問題。建筑設計模型可以有效的對建筑前期碰撞問題進行分析和協(xié)調(diào)，形成相應的協(xié)調(diào)信息數(shù)據(jù)。

3.2.4 模擬性

設計的模擬性不僅僅只是模擬建筑模型，還需要能夠進行模擬不會實際出現(xiàn)的操作事物。在建筑設計的時候，可以適當?shù)膶κ┕ぶ行枰M的進行相應的模擬實驗。例如，緊急疏散模擬、節(jié)能模擬、模擬日照、模擬熱能傳導等。在施工和進行招標的時候可以適當?shù)倪M行4D模擬，也就是說依據(jù)實際的施工需求和規(guī)范進行合理的施工模擬，保證可以確定適合的施工方案，與此同時，還可以適當進行同步的5D模擬，以便于可以很好的控制成本。

3.2.5 優(yōu)化性

在建筑設計的時候，模型為其提供了一定的實際信息，主要包括物理信息、幾何信息、規(guī)則信息等，還給建筑提供了相應的變化信息。具有較高的復雜程度，依據(jù)設計人員自身能力是沒有辦法完成掌握和了解所有數(shù)據(jù)信息的，需要相應的設備和科學技術的輔助[8]。目前，大部分建筑設計過程中需要的復雜程度超過自身的極限能力，相關的配套、軟件等優(yōu)化技術可以優(yōu)化建筑設計工程?？梢詮囊韵聨讉€方面著手：第一，優(yōu)化項目方案。有機結(jié)合資金回收和項目設計，利用計算機來總結(jié)變化設計方式對于回收資金的作用和影響，可以在一定程度上方便于確定設計方案；第二，優(yōu)化特殊的設計項目。屋頂、幕墻、大空間以及裙樓等逐漸體現(xiàn)出更多的異型設計觀念，在實際設計的過程中，占據(jù)大量工作時間和施工投資比例，此外，這些也是在施工過程中難度比較大以及容易出現(xiàn)問題的部位，依據(jù)具體實際情況來合理優(yōu)化，不但可以有效的降低建設周期，還可以最大限度的減少施工成本，促進行業(yè)發(fā)展。

3.2.6 綠色設計

目前，現(xiàn)代建筑設計中的綠色施工和設計是有效節(jié)約資源、保護環(huán)境的基本方式，也是目前的主要設計理念，計算機輔助設計和模擬理念為其提供了良好的平臺，主要包括兩大部分，綠色設計和綠色施工以及精確建筑信息[9]。

3.2.7 可出圖性

利用建筑的可視化、模擬性、協(xié)調(diào)、優(yōu)化等，依據(jù)具體需要合理設計圖紙主要包括：綜合結(jié)構(gòu)留洞圖、綜合管線圖、碰撞檢查錯誤報告以及相應改建方法。

3.3 實際運用案例

案例一：在建造上海世博會會館的時候，相應的運用了計算機輔助設計和施工，不斷優(yōu)化設計施工方案，以便于可以很好地實現(xiàn)綠色設計、綠色施工的目的。

案例二：荷蘭館就是綠色建筑設計以及節(jié)能建筑的主要方式，在建造整個會館的時候，利用3D計算機輔助設計來完成施工。

案例三：在工程造價角度按理說，計算機輔助綠色設計技術相應的會高出預算5%～10%，但是在實際使用中，不僅會降低成本，還會節(jié)能降耗，對于維護生態(tài)環(huán)境具有一定作用和意義，不僅僅只是通過數(shù)字來衡量這種綠色理念。在建設上海中心的過程中，在設計多個關鍵地方的時候，基本上使用的都是三維計算機繪圖技術，形成之后逐漸運用到施工中，保證工程質(zhì)量。

3.4 存在的問題和不足

雖然計算機輔助技術已經(jīng)逐漸被運用到眾多領域，例如建筑的生產(chǎn)、建筑是設計、建筑的研究等方面。并且已經(jīng)具有一定明顯的效果，但是作為一種輔助設計方式來說，沒有具有達到實用化的程度，還是會出現(xiàn)一些問題?？梢詮囊韵聨追矫娣治觯旱谝?，標準規(guī)范不相同，標準化程度低，軟件之間沒有很好的兼容性。第二，功能還不是十分完善，集成化程度相對比較低；第三，圖紙智能化還不是十分高，具有比較差的開放性；第四，現(xiàn)階段，建筑施工現(xiàn)場的管理模式和生產(chǎn)方式還不能很好的使用信息化發(fā)展。第五，這種設計技術會在一定程度上約束建筑藝術設計和設計思想與理念，被計算機輔助設計看做取代圖版的方式，不能在真正意義上實現(xiàn)設計。

4 結(jié)束語

總而言之，計算機輔助設計對于建筑施工具有重要意義和作用，由于具有協(xié)調(diào)性、優(yōu)化性、可模擬性、可視化等特點，逐漸成為建筑行業(yè)綠色設計和管理的重要指標和方式，給建筑行業(yè)提供了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。隨著社會和科學技術的進步，大量普及計算機，這也為計算機輔助設計發(fā)展和應用提供了保障。因此，在建筑設計中運用計算機輔助設計已經(jīng)成為一種必然趨勢。

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