计算机辅助设计在设计施工中的应用与探索

李艳花

摘要：随着社会的发展以及科学技术的进步，更多先进的科技逐渐被运用到众多领域中，在设计施工中也得到了广泛的应用。现阶段，计算机辅助设计已经被大量运用到设计施工中，为施工提供了一定的方便。这样在一定程度上缩短施工的周期，降低企业施工成本，从而可以得到更多的社会效益和经济效益。计算机辅助设计在一定程度上促进了建筑行业的变革，为建筑施工质量提供了一定的保障。该文主要分析了计算机辅助设计在设计施工中的应用与探索，并且结合目前计算机辅助设计的实际运用情况，针对不足之处提出合理的解决措施，以此提高建筑设计的质量以及合理改善居住环境。

关键词：计算机；辅助设计；设计施工；应用；探索

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：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

计算机辅助设计实际上就是一种利用计算机和绘图设备来辅助处理的设计方式，简称CAD。是一种集仿真模拟、计算数值、色彩处理、数据库管理、图形学以及处理几何模型等一体的技术，设计人员利用计算机来扶着完成信息存储。数据计算、图形绘制等，通过计算机合理的把平面的、抽象的、分离的设计形式变为形象的、具体的，可以把虚无的形态变为具有直观色彩、形状、材质形态，从而为人们的计算和设计提供保证和依据，方便设计人员计算和分析不同方案，选择最具优势的设计方案，可以有效地缩短周期和提高质量。计算机辅助设计在一定程度上改变了建筑设计的方式，提高了建筑设计的效率，促进了建筑行业的发展。

1 现阶段我国施工现状

现阶段，国内在研究计算机辅助设计的时候，充分研究和分析了理论体系、施工试验、设计实际方案的方面，进行了大量研究的工作，并且也得到了一定的效果和成绩。在建筑装饰装修工程中计算机辅助设计施工已经得到了大量的运用，取得了良好的社会效益和经济效益。但是相对于国外发达国家来说，计算机辅助设计施工水平还是存在一定缺陷和不足，没有达到相应的水平。在国内的某些研究方面还是具有很大的局限性，仅仅只是应用到部分研究机构、高校以及具有经济实力的大企业等。计算机辅助设计可以在一定程度上改善性能，有效解决一些比较困难的问题，从而为建筑设计过程带来革命性的进步和发展。

2 计算机辅助设计的基本情况

2.1 计算机辅助设计

计算机辅助设计是一种依据高科技进行攻关，利用新施工技术和绿色设计理念作为基本设计的宗旨进行的施工方式。主要的功能结构有计算机辅助工程设计、计算机辅助管理规划、计算机辅助施工管理、计算机辅助工程文档管理。

计算机辅助设计主要包括硬件以及相关软件的使用。硬件主要有存储设备、显示图形终端、图形输入板块、扫面议、打印机、绘图仪以及相关外围设备。软件主要由支撑软件、系统软件以及应用软件构成。计算机辅助设计可以在一定程度上降低设计人员在设计方案绘图时候的重复操作，关注设计自身，减少设计周期，从而可以有效的提高质量。

计算机辅助设计是一种综合性、多学科的新技术主要由数值分析（分析有限元）、图形技术（曲面、曲线以及立体造型等）、优化技术（非线性和线性规划）、软件技术（数据库和人机界面），计算机辅助设计实际上是一种具备工程分析、几何模型、自动绘制图形以及运行分析功能的方案。

2.2 计算机辅助设计的基本现状

我国长期发展规划设计中，在2006年到2020年期间，第一次提出一种城市化与城镇化共同发展的模式来推动国内的发展和进步。因此，人们逐渐开始改变对于传统建筑设计中的钢筋混混凝土建设基础和建筑理念具有比较低的技术的观念，更加注重可持续技术的发展，更多的运用到各个领域，在建筑领域运用的更加明显。现阶段，在建筑行业建筑设计的过程中，具有很高的浪费指数，已经能够达到57%，并且处于同一发展水平制造行业的浪费指数也有26%，可以看出目前的浪费问题已经十分严重，为了可以有效地提高生产效率，提高科学技术转化为社会生产力的步伐，是未来发展的必然趋势，对于国家和社会的发展具有重要意义[3]。

2.3 计算机辅助设计的未来发展趋势

现阶段，计算机辅助设计已经得到很好的发展和应用。例如，美国Calma公司已经生产出CAM/CAD技术系统，可以运用三十二位VAX计算机，具有非常先进的工作站，也是最早提出声音识别输入设施和高分辨率光栅，应用建筑设计、建筑制造以及计算机辅助方面。可以很好地实现多种分析、具体设计、编制文件和绘图，对于建设绿色化设计具有一定的影响。在未来计算机辅助技术具有以下几方面的发展趋势。第一，不断帮助设计人员从功能性转变为属性的方向，需要计算机辅助系统具有一定的识别能力。建立一定的属性和功能之间的关系模型，结合计算机几何拓扑功能，尝试建立一定属性子集合与功能学集合之间的关系，未来可以形成一种具有判断和思考能力的计算机辅助系统。第二，逐渐发展三维立体模拟技术。现阶段的三维模型，具有响应性能比较差、速度比较慢、没有办法处理自由面的特点。在未来，应该设计和研究具有一定判断、推理性能的三维立体模拟技术。第四，在现阶段的计算机辅助设计基础上，发展具有一定动态功能的技术，保证实际设计过程能够符合动态过程，实现一定的动态分析，从而不断完善设计结果，促进设计技术的发展和进步，为建筑行业的发展提供有力依据和保障。

3 计算机辅助设计在设计施工中的应用与探索

3.1 计算机辅助设计在建筑中运用的特点

在建筑设计过程中适当运用计算机辅助设计技术，可以在一定程度上提高建筑工程工作的效率，可以有效增加设计人员之间的交流。计算设计软件具有准确、方便、便于管理以及快捷等特点，在设计建筑施工中具有不可代替的作用，特别是使用在装饰装修过程中。

3.2 计算机辅助设计在设计施工中应用的优势

3.2.1 可视化

在建筑设计过程中，真正运用可视化是具有十分重要的作用，可以把相对传统的线条构件形式逐渐转变为三维立体实物图，更加形象生动的展示出来，很多具有可视化功能的软件是一种能够与基本构件之间形成一定的反馈性、互动性的可视，所以，经过可视化分析出来的数据结果可以当做效果图或者报表，此外，还可以把可视化结果运用到室内设计、建造以及运行过程中的决策和沟通方面，利用计算机具有的同步控制功能，可以很好的提高整体质量，促进设计施工可以顺利完成。

3.2.2 无纸化

在建筑设计中复杂部位应用计算机辅助设计的无纸化，可以在一定程度上改变传统的方式，例如通过计算机相应的处理装饰表面材料，可以很好的实现施工的无纸化，最大限度避免材料的浪费，避免出现一定的错误，节省了工程设计的时间，也可以很好地提高工作效率，为实现绿色施工和绿色设计提供依据和基础。

3.2.3 协调性

协调性是建筑设计过程中相对比较重要的内容，不论是设计单位、施工单位、业主，都需要进行一定的协调工作。如果在建筑项目施工过程中出现相应的问题，就会组织起来开会进行一定的协调，找到出现问题的原因以及提出合理的解决策略，及时的进行补救，从而解决问题。建筑设计模型可以有效的对建筑前期碰撞问题进行分析和协调，形成相应的协调信息数据。

3.2.4 模拟性

设计的模拟性不仅仅只是模拟建筑模型，还需要能够进行模拟不会实际出现的操作事物。在建筑设计的时候，可以适当的对施工中需要模拟的进行相应的模拟实验。例如，紧急疏散模拟、节能模拟、模拟日照、模拟热能传导等。在施工和进行招标的时候可以适当的进行4D模拟，也就是说依据实际的施工需求和规范进行合理的施工模拟，保证可以确定适合的施工方案，与此同时，还可以适当进行同步的5D模拟，以便于可以很好的控制成本。

3.2.5 优化性

在建筑设计的时候，模型为其提供了一定的实际信息，主要包括物理信息、几何信息、规则信息等，还给建筑提供了相应的变化信息。具有较高的复杂程度，依据设计人员自身能力是没有办法完成掌握和了解所有数据信息的，需要相应的设备和科学技术的辅助[8]。目前，大部分建筑设计过程中需要的复杂程度超过自身的极限能力，相关的配套、软件等优化技术可以优化建筑设计工程。可以从以下几个方面着手：第一，优化项目方案。有机结合资金回收和项目设计，利用计算机来总结变化设计方式对于回收资金的作用和影响，可以在一定程度上方便于确定设计方案；第二，优化特殊的设计项目。屋顶、幕墙、大空间以及裙楼等逐渐体现出更多的异型设计观念，在实际设计的过程中，占据大量工作时间和施工投资比例，此外，这些也是在施工过程中难度比较大以及容易出现问题的部位，依据具体实际情况来合理优化，不但可以有效的降低建设周期，还可以最大限度的减少施工成本，促进行业发展。

3.2.6 绿色设计

目前，现代建筑设计中的绿色施工和设计是有效节约资源、保护环境的基本方式，也是目前的主要设计理念，计算机辅助设计和模拟理念为其提供了良好的平台，主要包括两大部分，绿色设计和绿色施工以及精确建筑信息[9]。

3.2.7 可出图性

利用建筑的可视化、模拟性、协调、优化等，依据具体需要合理设计图纸主要包括：综合结构留洞图、综合管线图、碰撞检查错误报告以及相应改建方法。

3.3 实际运用案例

案例一：在建造上海世博会会馆的时候，相应的运用了计算机辅助设计和施工，不断优化设计施工方案，以便于可以很好地实现绿色设计、绿色施工的目的。

案例二：荷兰馆就是绿色建筑设计以及节能建筑的主要方式，在建造整个会馆的时候，利用3D计算机辅助设计来完成施工。

案例三：在工程造价角度按理说，计算机辅助绿色设计技术相应的会高出预算5%～10%，但是在实际使用中，不仅会降低成本，还会节能降耗，对于维护生态环境具有一定作用和意义，不仅仅只是通过数字来衡量这种绿色理念。在建设上海中心的过程中，在设计多个关键地方的时候，基本上使用的都是三维计算机绘图技术，形成之后逐渐运用到施工中，保证工程质量。

3.4 存在的问题和不足

虽然计算机辅助技术已经逐渐被运用到众多领域，例如建筑的生产、建筑是设计、建筑的研究等方面。并且已经具有一定明显的效果，但是作为一种辅助设计方式来说，没有具有达到实用化的程度，还是会出现一些问题。可以从以下几方面分析：第一，标准规范不相同，标准化程度低，软件之间没有很好的兼容性。第二，功能还不是十分完善，集成化程度相对比较低；第三，图纸智能化还不是十分高，具有比较差的开放性；第四，现阶段，建筑施工现场的管理模式和生产方式还不能很好的使用信息化发展。第五，这种设计技术会在一定程度上约束建筑艺术设计和设计思想与理念，被计算机辅助设计看做取代图版的方式，不能在真正意义上实现设计。

4 结束语

总而言之，计算机辅助设计对于建筑施工具有重要意义和作用，由于具有协调性、优化性、可模拟性、可视化等特点，逐渐成为建筑行业绿色设计和管理的重要指标和方式，给建筑行业提供了良好的经济效益和社会效益。随着社会和科学技术的进步，大量普及计算机，这也为计算机辅助设计发展和应用提供了保障。因此，在建筑设计中运用计算机辅助设计已经成为一种必然趋势。

参考文献：

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[3] 胡铿，陈巧英，陈亚芳，等.基于园林施工中计算机辅助设计的应用分析[J].城市建设理论研究（电子版），2013（14）：22.

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