基于建筑設(shè)計中CAD技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展

陜晉軍

（山西建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西省晉中市 030600）

最近幾年，隨著建筑行業(yè)的快速發(fā)展，CAD 技術(shù)在其中得到了大力應(yīng)用。CAD 即指計算機輔助設(shè)計技術(shù)，其是以計算機系統(tǒng)作為基礎(chǔ)，針對設(shè)計實施創(chuàng)建、修改、優(yōu)化等過程。該軟件在建筑工程設(shè)計中的應(yīng)用，良好的處理了關(guān)于平面與空間結(jié)構(gòu)相關(guān)的計算分析問題。大部分分析計算程序都設(shè)置了CAD 接口，能夠?qū)崿F(xiàn)計算結(jié)果的圖形化，大大減輕了設(shè)計工作人員的工作壓力，同時提高了設(shè)計工作效率，于建筑工程而言大有裨益。

1 建筑設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)的優(yōu)勢

眾所周知，建筑設(shè)計中，圖紙的設(shè)計是一項十分復(fù)雜的工作內(nèi)容。實際設(shè)計過程中，需要運用多種技術(shù)手段實施圖紙的修改，并做出相應(yīng)比較，之后選取出最佳的設(shè)計方案。建筑工程圖紙的設(shè)計中，需要繪制大量工程圖紙，同時在精度方面具有相對較高的要求。這種情況下，采用手工的設(shè)計方式，不但加大了設(shè)計工作人員的工作量，并且在精度及美觀性等諸多方面都難以達(dá)到實際要求。CAD正是基于工程制圖而開發(fā)出的一款軟件，不僅給設(shè)計工作人員工作的開展提供了方便，同時能夠?qū)崿F(xiàn)快速、優(yōu)質(zhì)的設(shè)計。該款軟件具備多方面優(yōu)勢，具體如下：

（1）在建筑施工圖紙設(shè)計中應(yīng)用CAD 軟件，能夠有效提升設(shè)計工作效率。該款軟件具有強大的圖紙繪制功能，內(nèi)置各種類型的繪圖工具，實際繪制建筑圖紙中可以根據(jù)具體需要選取不同功能做出修改。若是存在相似的工程設(shè)計圖紙，則設(shè)計工作人員便無需進(jìn)行工程圖紙的重新設(shè)計，只需針對原本的圖紙進(jìn)行簡單的變動，便可以達(dá)到預(yù)期的理想效果[1]。比如，針對建筑工程施工圖紙，只要稍加改動，便可以將其變?yōu)榻ㄖY(jié)構(gòu)工程施工圖紙、電氣設(shè)備施工圖紙、水暖工程施工圖紙等，如此的設(shè)計方式同以往手工繪制的圖紙的方式相比較而言，大幅緩解了設(shè)計工作人員的壓力，同時節(jié)省了大量時間和資金，提高了設(shè)計工作的效率。

（2）應(yīng)用CAD 軟件實施建筑工程圖紙的設(shè)計大大減輕了工作人員的工作強度，保證了工程圖紙更加清潔。傳統(tǒng)采用手工繪制的圖紙的方式，直尺、橡皮、鉛筆等工具都是必不可少的，但是實際設(shè)計中難免會出現(xiàn)錯誤，經(jīng)過修改之后不免會留有痕跡，工程圖紙中出現(xiàn)雜亂的情況。而采用CAD 軟件進(jìn)行建筑工程圖紙的設(shè)計，并不需要使用這些工具，只需利用軟件中提供的各種功能，便能夠輕松、快速的繪制出工程施工圖紙，即便發(fā)生錯誤也無需用橡皮擦拭，只要利用其中的功能便會完成修改過程，自然也不會留下任何痕跡，保證了工程施工圖紙的干凈與整潔。

（3）應(yīng)用CAD 軟件能夠更加良好地管理建筑工程施工設(shè)計圖紙。針對于建筑工程而言，需要運用大量圖紙資料，若是將所有需要用到的圖紙都進(jìn)行打印，必定會占用較大空間，同時不方便人們對其的保管[2]。但是應(yīng)用CAD 制圖軟件，可以利用工程施工圖紙的導(dǎo)出功能，這樣圖紙可以存儲在任意移動設(shè)備內(nèi)，也可以刻錄成光盤，大大方便了圖紙的保管，并且具有較高的安全性。人們再想對其進(jìn)行實際應(yīng)用時，便可以通過多媒體進(jìn)行調(diào)取，不但節(jié)省了工程圖紙的查找時間，同時有效規(guī)避工程圖紙出現(xiàn)破損、影響工程施工情況的發(fā)生。

（4）應(yīng)用CAD 軟件可以提高工程施工圖紙的設(shè)計精度。關(guān)于建筑工程施工，其在精度方面也存在一定要求，有時會精確到毫米，人們之于建筑設(shè)計中細(xì)節(jié)位置的要求通常較為嚴(yán)格。雖然建筑工程具體施工過程中能夠結(jié)合工程實際情況采用降低精度的施工方式，然而針對大規(guī)模，同時結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的建筑工程設(shè)計而言，若是不應(yīng)用CAD 制圖軟件開展設(shè)計工作，便會大幅增加工作人員的工作量，而且關(guān)于三維模型的創(chuàng)建以及室內(nèi)聲場分析等工作，傳統(tǒng)的手工繪圖方式無法取代CAD 軟件繪圖的。

2 建筑設(shè)計中應(yīng)用CAD技術(shù)存在的不足

當(dāng)前，計算機技術(shù)得到了快速發(fā)展，盡管該技術(shù)在建筑設(shè)計、施工等眾多領(lǐng)域中都獲取了極為普遍的應(yīng)用，同時收獲了十分良好的應(yīng)用效果，然而其作為一種可以給設(shè)計人員在建筑設(shè)計方面提供思路的工具而言，依然遠(yuǎn)未達(dá)到實用化的程度。比如，關(guān)于CAD二維功能的運用，通常用于繪制建筑物平面、剖面、立面等施工圖紙或是方案圖紙。關(guān)于CAD 三維功能的運用，盡管也在立體空間圖形的設(shè)計得到相應(yīng)應(yīng)用，但是大部分情況下都是在方案設(shè)計完成之后對建筑物的效果圖實施繪制。所以從此點來看，關(guān)于CAD 技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用，與其說是計算機技術(shù)對建筑設(shè)計的輔助，還不如說是計算機技術(shù)對工程施工圖紙繪制的輔助更加準(zhǔn)確。誠然，從廣義層面針對建筑設(shè)計全過程而言，運用計算機技術(shù)實施圖紙繪制也能夠看作是建筑設(shè)計輔助中的一個組成部分，但這與CAD 軟件的設(shè)計的初衷是相背離的。導(dǎo)致此種狀況的發(fā)生，主要存在如下兩個方面的原因：

2.1 將圖紙繪制效率的提升作為重要工作內(nèi)容的軟件開發(fā)模式

當(dāng)前CAD 軟件的研發(fā)都是將圖紙繪制效率的提升作為重要工作內(nèi)容，雖然CAD 軟件提供了較為豐富的圖形繪制功能，但設(shè)計人員針對設(shè)計方案進(jìn)行構(gòu)思較為活躍的思維活動卻無法得到支持[3]。換言之，設(shè)計工作人員若是不對建筑設(shè)計方案的全部內(nèi)容，如具體圖形和實際尺寸等做出確切明了的規(guī)定，便不能應(yīng)用CAD 軟件實施整個設(shè)計過程。但在這些圖形和尺寸等相關(guān)內(nèi)容得到明確，并在CAD 軟件中輸入的過程中，已經(jīng)是設(shè)計工作人員針對設(shè)計方案思考之后的結(jié)果。

2.2 設(shè)計的特殊性阻礙CAD軟件的開發(fā)

建筑設(shè)計的思維活動有著本身的特點，若是把建筑設(shè)計當(dāng)作是針對建筑相關(guān)問題實施求解的過程，便能夠?qū)Υ诉^程進(jìn)行分解，使其分為問題定義、求解和作答幾個組成部分。針對這幾個構(gòu)成部分來講，應(yīng)用計算機實施處理都存在一定難度。首先，建筑設(shè)計問題很難給出較為明確的定義。建筑設(shè)計初始時期企圖解決全部問題，并確切明了建筑設(shè)計的最終目標(biāo)和條件等基本是沒有可能的。這亦是建筑設(shè)計問題被看作是很難確切進(jìn)行定義的主要原因之一。實際開展建筑設(shè)計中，往往是伴隨著設(shè)計活動的實施，相應(yīng)問題會漸漸變得更加清晰，同時建筑設(shè)計條件也會逐漸增加[4]。但是應(yīng)用計算機技術(shù)解決相關(guān)設(shè)計問題的過程中，各項條件都務(wù)必要做到確切明了，若是無法達(dá)到，便很難繼續(xù)實施設(shè)計工作；其次，模糊求解存在一定困難。針對于建筑問題，設(shè)計工作人員在對其實施求解時，首先需要大體上分析并理解實際設(shè)計目標(biāo)、設(shè)計的具體要求以及設(shè)計的實際條件等眾多方面，依據(jù)自身工作經(jīng)驗快速構(gòu)建可能的草案，之后采用粗略的方式針對草案可否符合設(shè)計的實際要求作出評估。若是初步判定草案是可行的，便細(xì)致針對該方案實施更為深入的研究。相反，就會對草案進(jìn)行重新構(gòu)建。因為計算機針對于信息的處理方法與人類有所不同，所以像設(shè)計人員那樣以模糊的方式對設(shè)計草案進(jìn)行構(gòu)建是存在一定困難的，這就會給工作的實際開展制造了一定麻煩；最后，方案的綜合評估存在一定困難。針對設(shè)計問題求解的驗證就好比針對建筑方案的評估，這本身于設(shè)計工作人員而言就是較為困難的一項工作。姑且不談評價主體的多元性，僅僅對于實際的評價內(nèi)容而言，就需要針對建筑方案的規(guī)劃、結(jié)構(gòu)布局、功能等眾多層面實施量和質(zhì)兩個方面的評估。其中所包含的美學(xué)、空間性質(zhì)等諸多方面的評估，從本質(zhì)上來向，當(dāng)前計算機是無法做到的。加之當(dāng)前計算機并不具有設(shè)計人員那樣的綜合水平和整體把控能力，應(yīng)用計算機實施建筑相關(guān)問題解決方案的綜合評估是存在一定困難的。

3 建筑設(shè)計中CAD技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展方向

3.1 虛擬現(xiàn)實技術(shù)

實際進(jìn)行建筑設(shè)計時，設(shè)計工作人員是從用戶的實際體驗與應(yīng)用效果出發(fā)的一種空間思維過程，其中充斥著很多不可預(yù)知的因素，若是投入實際工程施工，這一過程將是不可逆轉(zhuǎn)的。實際建筑設(shè)計中運用虛擬現(xiàn)實技術(shù)，設(shè)計人員好似自身正身處于工程施工現(xiàn)場，能夠給設(shè)計人員設(shè)計可行性與正確性的檢驗提供有力支持。與此同時，也可以讓業(yè)主或是用戶進(jìn)入這一虛擬環(huán)境，體驗建筑物內(nèi)部結(jié)構(gòu)的布局以及外界環(huán)境方面的設(shè)計，確保他們可以從中獲取更為真實關(guān)于建筑物的感受，從而給出更加理性與客觀的評價，給設(shè)計人員工作的開展提供幫助，以實現(xiàn)更加良好的設(shè)計。

3.2 智能化技術(shù)

與人類真正的思維活動相比，當(dāng)前的人工智能技術(shù)依然存在著不小的差距。所以，在建筑CAD 技術(shù)中結(jié)合智能化技術(shù)，體現(xiàn)并模擬人類思維的設(shè)計模型，與創(chuàng)造性設(shè)計的實際需要相適應(yīng)，必將是CAD 技術(shù)發(fā)展過程中需要重點研究的課題內(nèi)容。設(shè)計通常包含兩方面工作：一個是數(shù)值的計算，包含分析和計算等，主要通過設(shè)計對象數(shù)學(xué)模型的創(chuàng)建且針對數(shù)值實施處理；另一個是符號推理，是創(chuàng)造性活動中的一種，需要依賴于思考及推理，具體包含方案的設(shè)計、評價以及決策過程等內(nèi)容，該項工作通常依賴于設(shè)計對象知識模型的創(chuàng)建且對其實施處理。在具體建筑設(shè)計工作的開展中，第二種工作占據(jù)著更加重要的地位。

3.3 集成化技術(shù)

在建筑設(shè)計中采用集成化設(shè)計，通常是將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為技術(shù)載體，CAD 技術(shù)作為基礎(chǔ)，工程施工管理作為重點，建筑項目信息的管理作為中心，實現(xiàn)建筑工程管理與設(shè)計的集成化[5]。集成化技術(shù)是關(guān)于設(shè)計數(shù)據(jù)、過程以及管理幾個方面的集成化。其具備如下幾個方面的特征：首先，建筑工程項目全部的信息資料都保存在以網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)庫內(nèi)，可以有效確保數(shù)據(jù)信息更加具有唯一性；其次，在數(shù)據(jù)庫中關(guān)于各種相關(guān)文件的送審追蹤是極為容易實現(xiàn)的，這樣能夠有效縮減由于各式各樣錯誤導(dǎo)致工程投資出現(xiàn)浪費的情況；最后，不論任何資料文件都能夠?qū)崿F(xiàn)在線公開與共享，建筑工程項目各個環(huán)節(jié)的相關(guān)資料內(nèi)容都是后續(xù)工作開展的基礎(chǔ)性保障，信息的共享可以保證各個環(huán)節(jié)無縫連接。

3.4 協(xié)同設(shè)計技術(shù)

建筑設(shè)計并不是依靠一個人的力量來完成的，其是一項群體性工作，具體可以從如下兩個層面來對協(xié)同設(shè)計思想進(jìn)行理解：

3.4.1 技術(shù)方面

建筑設(shè)計中往往包含眾多專業(yè)領(lǐng)域，如結(jié)構(gòu)、設(shè)備以及建筑等，實際設(shè)計工作的開展中需要具備這些專業(yè)知識人員共同協(xié)作，才能實現(xiàn)建筑工程的設(shè)計。實際建筑設(shè)計過程中，各個專業(yè)領(lǐng)域人員之間需要進(jìn)行交流溝通，確保相關(guān)數(shù)據(jù)信息的實時交換，設(shè)計小組中的成員之間也可進(jìn)行探討，針對設(shè)計過程中所采用的具體方法與步驟進(jìn)行協(xié)調(diào)，確保建筑最終結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠達(dá)到相關(guān)要求。

3.4.2 人員方面

建筑工程實際中牽涉開發(fā)商、施工單位、設(shè)計人員等眾多部門和人員，工程設(shè)計中不但是設(shè)計人員之間的交流，同時亦是設(shè)計人員和施工單位、開發(fā)商等各方之間的交流，所以需要做好相應(yīng)的協(xié)調(diào)工作。基于CAD 技術(shù)的協(xié)同設(shè)計的關(guān)鍵是實現(xiàn)一體化設(shè)計，重視設(shè)計與其它有關(guān)過程之間的交互實施，對CAD 軟件提出了更進(jìn)一步的要求，以處理好如下幾個層面的問題：首先，協(xié)同設(shè)計過程中的各式?jīng)_突問題；其次，群體成員之間重要信息的傳輸，重點是數(shù)據(jù)信息的交互；最后，設(shè)計團(tuán)隊中個體之間的相互交流。

4 結(jié)束語

綜上所述，CAD 技術(shù)具有眾多優(yōu)勢，其易于操作，資料的存儲更加方便，在工程設(shè)計中起到無可取代的關(guān)鍵性作用。特別是在創(chuàng)建計算機網(wǎng)絡(luò)實施輔助設(shè)計和管理之后，不但加強了設(shè)計工作的質(zhì)量，減短了設(shè)計工作的周期，同時伴隨著微型技術(shù)的發(fā)展，CAD技術(shù)逐漸從小型計算機向微型計算機轉(zhuǎn)換，確保CAD 技術(shù)在建筑設(shè)計中更加廣闊的發(fā)展空間，給企業(yè)創(chuàng)造了更多經(jīng)濟收益。