CAD在設計施工中的應用

CAD在設計施工中的應用

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　　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、計算數值、色彩處理、數據庫管理、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。數據計算、圖形繪制等，通過計算機合理的把平面的、抽象的、分離的設計形式變為形象的、具體的，可以把虛無的形態變為具有直觀色彩、形狀、材質形態，從而為人們的計算和設計提供保證和依據，方便設計人員計算和分析不同方案，選擇最具優勢的設計方案，可以有效地縮短周期和提高質量。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，促進了建筑行業的發展。

　　1 現階段我國施工現狀

　　現階段，國內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得到了大量的運用，取得了良好的社會效益和經濟效益。但是相對于國外發達國家來說，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、高校以及具有經濟實力的大企業等。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。主要的功能結構有計算機輔助工程設計、計算機輔助管理規劃、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、系統軟件以及應用軟件構成。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值分析(分析有限元)、圖形技術(曲面、曲線以及立體造型等)、優化技術(非線性和線性規劃)、軟件技術(數據庫和人機界面)，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狀

　　我國長期發展規劃設計中，在2006年到2020年期間，第一次提出一種城市化與城鎮化共同發展的模式來推動國內的發展和進步。因此，人們逐漸開始改變對于傳統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，更加注重可持續技術的發展，更多的運用到各個領域，在建筑領域運用的更加明顯。現階段，在建筑行業建筑設計的過程中，具有很高的浪費指數，已經能夠達到57%，并且處于同一發展水平制造行業的浪費指數也有26%，可以看出目前的浪費問題已經十分嚴重，為了可以有效地提高生產效率，提高科學技術轉化為社會生產力的步伐，是未來發展的必然趨勢，對于國家和社會的發展具有重要意義。

　　2.3 計算機輔助設計的未來發展趨勢

　　現階段，計算機輔助設計已經得到很好的發展和應用。例如，美國Calma公司已經生產出CAM/CAD技術系統，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展趨勢。第一，不斷幫助設計人員從功能性轉變為屬性的方向，需要計算機輔助系統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。第二，逐漸發展三維立體模擬技術�，F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，在現階段的計算機輔助設計基礎上，發展具有一定動態功能的技術，保證實際設計過程能夠符合動態過程，實現一定的動態分析，從而不斷完善設計結果，促進設計技術的發展和進步，為建筑行業的發展提供有力依據和保障。

　　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，可以把相對傳統的線條構件形式逐漸轉變為三維立體實物圖，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件之間形成一定的反饋性、互動性的可視，所以，經過可視化分析出來的數據結果可以當做效果圖或者報表，此外，還可以把可視化結果運用到室內設計、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，可以很好的實現施工的無紙化，最大限度避免材料的浪費，避免出現一定的錯誤，節省了工程設計的時間，也可以很好地提高工作效率，為實現綠色施工和綠色設計提供依據和基礎。

　　3.2.3 協調性

　　協調性是建筑設計過程中相對比較重要的內容，不論是設計單位、施工單位、業主，都需要進行一定的協調工作。如果在建筑項目施工過程中出現相應的問題，就會組織起來開會進行一定的協調，找到出現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調，形成相應的協調信息數據。

　　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的操作事物。在建筑設計的時候，可以適當的對施工中需要模擬的進行相應的模擬實驗。例如，緊急疏散模擬、節能模擬、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的進行4D模擬，也就是說依據實際的施工需求和規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，依據設計人員自身能力是沒有辦法完成掌握和了解所有數據信息的，需要相應的設備和科學技術的輔助。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、軟件等優化技術可以優化建筑設計工程�？梢詮囊韵聨讉�方面著手：第一，優化項目方案。有機結合資金回收和項目設計，利用計算機來總結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，優化特殊的設計項目。屋頂、幕墻、大空間以及裙樓等逐漸體現出更多的異型設計觀念，在實際設計的過程中，占據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問題的部位，依據具體實際情況來合理優化，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，促進行業發展。

　　3.2.6 綠色設計

　　目前，現代建筑設計中的綠色施工和設計是有效節約資源、保護環境的基本方式，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。

　　3.2.7 可出圖性

　　利用建筑的可視化、模擬性、協調、優化等，依據具體需要合理設計圖紙主要包括：綜合結構留洞圖、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，不斷優化設計施工方案，以便于可以很好地實現綠色設計、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，還會節能降耗，對于維護生態環境具有一定作用和意義，不僅僅只是通過數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，保證工程質量。

　　3.4 存在的問題和不足

　　雖然計算機輔助技術已經逐漸被運用到眾多領域，例如建筑的生產、建筑是設計、建筑的研究等方面。并且已經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，還是會出現一些問題�？梢詮囊韵聨追矫娣治觯旱谝�，標準規范不相同，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，現階段，建筑施工現場的管理模式和生產方式還不能很好的使用信息化發展。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設計。

　　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，由于具有協調性、優化性、可模擬性、可視化等特點，逐漸成為建筑行業綠色設計和管理的重要指標和方式，給建筑行業提供了良好的經濟效益和社會效益。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成為一種必然趨勢。

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