我国建筑设计常用软件的应用对比

夏亭亭 黄梦婷 杨连杰 夏 菁 许佳兴 赵思危 宋峥言 侯雨清

(宜宾学院 国际应用技术学部，四川 宜宾 644000)

建筑设计作为一门综合性学科，随着计算机技术的发展和各种设计软件的开发与应用，给设计师表达设计思想和想法带来了便利。我国常用的建筑设计软件如下所示：(1)达索Dassault的Caitia ；代表案例：鸟巢；特点：具有独特的曲面建模能力，设计能力最强的三维CAD软件，被用以设计复杂度极高三维建筑。(2)Google的草图大师Skechup；代表案例：广泛使用；特点：建模速度快，操作简单，易于上手，由于建立的模型在后期的施工中的应用具有难度，所以常应用于建设设计方案在决策阶段。(3)中国的建筑设计主流软件-天正建筑等，系列操作与中国设计师设计习惯高度符合，目前已基本成为了施工图设计的标准，基于AutoCAD平台，在与规则建筑的三D建模对比上能应用其三D自定义实体功能。(4)美国Autodesk公司的Revit，同时具有方案、3D建模呈示、和施工图功能，操作简便，是一款功能强大的设计软件，但是由于建模能力的局限性，在结构、施工图等方面还未被广泛应用。(5)美国Bentley公司的Architecture 系列三D建筑设计软件，同时具有方案、3D建模呈示、和施工图功能；广泛应用于大型且复杂的基础、工业工程和建筑工程。(6)美国Autodeskt公司的3DMax，最常见的渲染和动画软件功能强大，集三维建模、渲染和动画显示于一体，仅适用于策划方案的呈现；案例:几乎所有的效果图都离不开。(7)中国建筑设计主流软件-PKPM结构、探索者结构、广厦结构(后两项都属于AutoCAD平台)，系列操作与中国设计师设计习惯高度符合，被广泛应用于构件的施工图等方面。由此可以看出，目前市场中的CAD与BIM软件种类繁多，而且优势也各不相同，针对二维与三维的建模技术，本文将展开进一步比较研究。

1 CAD与BIM概述

1.1 CAD概述

CAD(计算机辅助设计)是指使用计算机及其图形设备来帮助设计师进行设计工作。设计师设计是从草图开始的，通过计算机能完成把草图转化成工作图的任务，在设计过程中，对各个方案，计算机进行相应的计算、分析和比较，从而确定最佳方案；图形、数字或文字等各种设计信息，都可以存储在计算机内存或外部存储器中，并且可以快速检索；计算机自动生成的设计结果可以快速生成图形，便于设计者能够及时判断和修改设计；计算机可对图形的缩小、平移、放大、旋转等有关的图形数据进行处理。

1.2 BIM概述

BIM也称为“可视化”数字建筑模型，是通过构件三维模型形成项目管理的基础平台，能提供项目进程中所需要的各种基础数据，帮助各环节人员利用该模型对项目进行更好的设计与管理，达到控制资金风险，节约成本、能源等目的。通过BIM技术建立的3D模型[1]含有其几何信息、设计信息等完整信息，实现了工程项目信息利用与传输。

图1 常用制图软件分类

2 CAD与BIM的差异性

2.1 信息传递的差异性

BIM基于可视三维模型，用户可以直接从该大型数据库中读取所需的信息，如门窗数量的计算和统计，以记事本格式生成材料清单供用户分析和使用。在工程设计具体化的基础上，设计师可以更具体地表达自己的设计理念、概念和预期结果，与业主和施工单位有更清晰地沟通与交流，达到减少重复修改数据的次数、减少施工单位[1]对设计的误解、缩短设计周期、提高设计效率和质量的目的。通过BIM与云端技术的结合，能够为业主提供更快、更准确的决策，它可以在云端中存储很长时间，并且可以随时检索。同时，由于BIM的参数化和数字化技术，可以包含项目中每个组件的数据信息，使整个建筑不仅可以显示空间的几何特征，还可以显示建筑的物理和功能特征，模型对象的信息以属性的形式存储在BIM数据库中，用户无需人工解读即可直接读取所需信息，便于缺乏相关专业知识的人员看懂具体信息，从而减少人为因素造成的误差。而CAD信息表一般利用表格与二维电结合的方法，在储存过程中有时效性这一特征，容易造成信息的损坏或丢失，使没有专业知识和技能的人很难真正去理解。

2.2 表现形式的差异性

BIM主要以工程的基本单元为对象，模型是以参数的形式建立，包括建筑物的成本、运行时间、能耗参数等非几何信息和几何信息；BIM的建模方法是“组装”，由于BIM是一种三维建模形式，它可以具体化设计方案，达到降低从二维到三维转换难度的目的，使用相应的BIM软件模拟施工现场[2]，或使用虚拟现实渲染功能让大家一眼就知道项目中各种构件和物体的类型、材质、纹理等信息。CAD可以表达建筑模型的点、面、线、体等几何信息；CAD主要是“绘图”；CAD建立的单个3D模型不能被称为BIM，BIM可以是4D或者是ND的；CAD最初是以二维平面的形式实现的，图纸以点、线和面的组合形式呈现给项目的所有参与者，这些信息具有一定的复杂性，想要理解图纸的含义，需要很强的专业知识。

2.3 全生命周期信息变更的差异性

BIM技术最大的特点是参数化设计，建模方式则是通过这一特点实现的。模型中的每个构件都具有建筑信息和属性，只需更改软件的属性选项，能达到对其进行信息和属性的修改的目的。可根据需要方便地调整组件的颜色、尺寸和样式。设计完成的最初阶段，通过BIM技术进行检查，设计人员可快速通过碰撞报告及时修改和优化模型，避免不必要返工和浪费，而传统家装设计师通常的是采用平面设计，往往只能通过现场实际施工才能发现一些隐藏的设计问题，如构件与管道碰撞[4]的问题。利用CAD技术，很难将各阶段[3]的建筑信息关联起来，但BIM模型可以直接将设计、施工和运营作为一个整体连接起来，可以直接使用BIM模型解决问题，或同步更新BIM模型的新信息的手段解决在项目建设阶段出现的问题，由于BIM拥有作为大型数据库的特点，除了整个项目建设阶段，它还可以使用生命周期各个阶段的信息，并且能将设计信息完全保留BIM模型中，业主可以通过建筑模型及时了解建筑各方的信息。当更改传统CAD图形[7]的设计时，即使只是修改图元尺寸，也需要重新绘制图形，或通过剪裁、拉伸等命令进行修改。

2.4 信息关联性的差异性

BIM技术模型中的对象是信息统计分析模型识别和相互关联的，当模型中的某一对象发生变化时，与其有关联的对象也会产生改变，通过对模型中各个对象的相关信息进行分析与统计，系统自动生成相应的图表，这样的相关变化是实时的；若某一组件存在问题，需要进行改正时，只需要调整其属性，相关组件将自动对应更改和适应。例如，调整天花板高度后，基于天花板高度的构件(如门和窗)的位置和尺寸大小也将发生变化。根据3D模型自动生成和更新各种图形或文档，自动协调关联变更相应的信息，实现了信息的同步共享，这种相关性维持了模型的完整性。由于缺乏高度的相关性，传统的CAD技术[5]只能针对不同的阶段和学科建立模型，并且各模型之间的连接只能人工进行，工程量大，操作非常复杂、费时，特别是在结构复杂情况下，对某个设计不合理的地方进行修改相关构件中的所有构件属性需要花费大量时间。

2.5信息承载形式的对比

表1 CAD与BIM信息承载形式对比表

3 BIM软件类型及作用

3.1 软件类型

图2 BIM软件类型

4 结 论

CAD技术目前是建筑行业的主流技术，但BIM设计理念[4]已经得到越来越多的设计师的认可。BIM技术信息交流平台使所有参与方能够协同工作，在项目的整个生命周期内共享信息，信息交流的速度得以加快，信息交流的质量得以提高，使所有建筑参与方的信息更加对应与清晰。自BIM技术被引入中国以来，各公司不断将BIM应用于实际建设项目中，通过BIM技术在建筑工程中的应用，从根本上解决了CAD技术中传统的二维抽象[5]图纸难以理解的问题，使更多有相关需求的人能够更好地理解图纸，在解决碰撞问题上，更是节省大量人力和时间，有效的提高工作效率，这是建筑设计的一大进步。通过本文的分析，能明显的看出BIM技术的优势是明显的，其发展趋势随着计算机硬件的提高，政府的推动，已经非常明确，相信它将很快取代当前CAD的位置[6]，成为建筑行业的下一代主流！