计算机技术在建筑设计中的应用探析

宁 洁

（长安大学建筑学院建筑系,陕西西安,710018）

建筑设计既要满足工程项目的需求，又要富有艺术美，它是集绘画、雕塑等技术为一体。所谓计算机建筑画就是指通过相关绘画软件完成绘制过程中的建模、渲染、后期制作、文件编制以及信息表达工作。从某种程度上而言，只要是手工能够绘制出的建筑画，同样也能通过计算机技术应用来完成。

1 计算机与建筑的关系

1.1 计算机在建筑设计中应用现状

早在计算机的初始阶段，一些专家学者就认识到要将计算机技术应用到建筑领域中。直至当今，建筑领域中的计算机应用技术取得了巨大的进步，以往的计算机建筑画是由单一化的立面渲染而来，现在，计算机建筑画已经达到了三维动态效果，这无疑是进一步推动建筑行业的发展。如今的计算机动态性建筑画给人的感觉仿佛是置身其中，通过多媒体网络技术的使用，将图像、文字以及声音有效结合起来，赋予建筑画的生动形象化，打破了传统纸质建筑画的局限性，不但增强建筑画的设计效果，而且还降低了成本，减少了人力物力的消耗。

1.2 建筑领域中计算机技术应用存在的问题与争议

现代化的计算机技术在建筑领域中发挥着十分重要的作用。纸质不再是建筑师制造建筑画的唯一的载体选择，取而代之的计算机发展中应用到的磁盘、光盘等电子载体。不过虽然计算机技术在建筑领域中的作用是无可替代的，但是在实际应用中仍然存有缺陷性：

(1)计算机始终只是一个辅助工作，其不可能具备人的专业性思维与观念，从而对于具有整体性、不可分割的建筑设计工作而言，并不能全程依靠计算机。比如在建筑设计的主观性因素、文化因素以及其他复杂性因素，计算机都不能对此进行处理，这些方面需要靠建筑设计师自行解决。

(2)计算机做为辅助性工具只要在迎合实务设计需求下才能发挥最大作用。

(3)对文法方式的探讨并不能对建筑设计起到重大的作用，毕竟语言描述与实际的设计效果是存有很大差异的。

实际设计中，建筑画涵盖了设计师的设计灵感、自身素质、社会经验以及内心情感等等多方面，这些都可通过建筑画表露出来，从而形成建筑师的设计风格。虽说目前的计算机辅助设计能够达到这一效果，但是对建筑师设计前期的思维与观念依旧未起太大作用。因此，建筑领域的计算机辅助技术还需进一步发展，从形象思维角度出发，逐渐实现计算机技术的智能化，从而实现建行业的跨越式进步。

2 计算机为建筑设计注入了新的活力

随着高科技时代的发展，计算机在建筑领域的作用越来越重要，已经成为建筑设计的重要组成部分。社会经济的不断增长以及能源不足的等现象，要求建筑设计师在针对设计耗能较大的建筑物时，除了要注重其实用与美观，还应重视建筑物的节能性质。对此，有关这些方面新型计算机软件的研发则在很大程度上完善建筑设计，从而促进建筑节能得以规范化实施。

2.1 有关建筑能源消耗模拟性软件的应用

因为节能标准的实施直接取决于建筑能源消耗模拟的效果，所以，国外的许多能源机构组织就一种或者多种的节能标准研发了一些有关建筑能源消耗模拟性的软件，根据调查统计，仅仅美国这一个国家，就已经研发了77 种，当中极具典范性的要属美国的能源部和美国劳伦斯伯克利国家实验室研发的DOE-2 以及在相应的DOE-2 内部其他软件伊、利诺斯大学研发的BLAST 以及美国可持续建筑工业委员会投资研究的Energy-10 等等。

2.2 数学物理模型的设计

计算机技术水平的大幅提高，使得计算处理容量和运算速度取得较大进步。现在，随着计算机的广泛应用，人们可以实现对建筑物整体构造的动态模拟，并且从中将过程识别理论、随机统计理论以及模糊逻辑理论与筑热工过程中所诞生的谱分析法、随机分析法以及模糊数学法等模型紧密联系起来，以此确保建筑热工程、建筑能源消耗系统的模拟更加接近现实效果。当前国际市场有关能源消耗模拟软件主要以建筑物整体构造的动态模拟为主，采用的算法包括反应系数法和热流平衡法。

2.3 软件编程语言的使用

Formula（Formula Translation）不仅被广泛使用在科学和工程计算中，而且还被推广应用与建筑热工模拟的领域之中。但是唯一不足的是，Fortran 编程语言只能应用于传统的DOS 操作系统中，从而导致人们在软件的使用中存在难度。比如由美国所研发的DOE-2 软件，尽管是知识渊博、经验丰富的高级计算机工程师要想实现对全部数据的输入，也会消耗他很长的时间。但是，伴随着微型计算机中Windows 操作系统的推广与使用，再加之编程技术水平的不断提高，高性能的用户界面类的应用软件从此诞生并逐渐发展，以往依附于DOS 操作系统中的相关编程也渐渐转移到Windows 系统当中，有效的帮助建筑师在设计中的软件应用，提高了建筑设计效果的科学性。

3 计算机应用于建筑设计中的注意要点

3.1 尽量减少模型数量，注重提高渲染速度

渲染是计算机建筑画制作过程的重要环节，所以，怎样提高渲染速度已成为建筑师在应用计算机制图时重点关注的问题。通常减少模型数量、减少物体面数，简化模型构成，都能实现渲染速度的提高。因此，在计算机建筑画制作过程中,一方面，应注意减少建筑动画中的物体数量，科学规划建筑动画的内容，对于建筑模型需要重点突出，而相应的配景分布则应适当，够用即可。另一方面，应尽量减少物体的面数，针对动画中具有必要性的模型，看不到的面可以省去。同时，还需注意简化模型的段数，不可制作太多的段数。除此之外，还应该注意解决渲染设置、灯光类型、阴影类型、贴图以及渲染器等方面的问题，从而实现渲染速度的提高，增强渲染效果。

3.2 重视计算机建筑画后期处理工作的落实

建筑领域的计算机应用的另一注意要点是计算机效果图的处理。计算机效果图后期处理工作直接关乎建筑画的整体质量，高效的处理能够使画面变得更加丰富多彩、形象生动。然而在实际应用中常会出现这样的缺陷：因为计算机极易丰富画面，所以，部分建筑师在制作计算机效果图时过于注重形式，画面的主题内容不明确；还有一些建筑师在进行建筑画的后期贴图工作时，难以准确把握模型尺寸，分布不均，过于放大人和汽车等配景，建筑物的模型不够显眼，从而使得画面整体不和谐，过于复杂化。

目前就计算机在建筑领域的应用而言，可以发现有些计算机效果的制作并不能全面展示建筑设计师的技能水平，特别体现在环境光处理的工作中。随着计算机的不断更新发展，微型计算机可以实现这一功能，这将在计算机建筑画处理过程中发挥重大作用，它可以实现画面的和谐化、简单化，写实化，进而使得动画效果变得更加生动形象。计算机建筑画的制作远不同于手工绘制的建筑画，手工绘制的建筑图通常依靠一定的绘图工具，但计算机建筑图则常会用到一些绘图软件，并且这些软件会随着计算机技术的发展而升级，所以，建筑设计师应定期掌握新型软件的知识，以便于更好地完成计算机建筑画。

随着计算机技术的广泛应用，计算机建筑画必将现代建筑行业发展的必然趋势，它不但可以多视角全方位的展示建筑物，而且在很大程上减少了人力、物力以及时间的消耗，有效促进了建筑工程的项目进展。笔者相信，在未来的建筑领域中，计算机的功能作用将会变得越来越多，为此，计算机也将会成建筑领 域中必不可少的现代化工具。

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[2] 王佳.在工程与艺术之间——浅谈建筑画[J].邯郸职业技术学院学报. 2006(12)

[3] 杜洁；张磊.计算机建筑动画制作研究[J].建设科技. 2012(10)