国内建筑CAD图层标准发展现状与研究

施平望 邓雪原

(上海交通大学土木工程系，上海 200240)

1 引言

1.1 计算机辅助设计与计算机辅助制图

CAD(Computer Aided Design，计算机辅助设计)是指运用计算机系统辅助一项设计的建立、修改、分析或优化的过程。在CAD发展初期，CAD的含义仅仅是指计算机辅助制图(Computer Aided Drawing/Drafting)，目的是使设计师从繁琐、费时、绘图精度低的传统手工制图方式中解脱出来。到1999年，国内勘察设计行业基本完成“甩图板”任务[1]，计算机辅助设计在建筑领域得到了普及。同时，以天正、探索者等公司为代表，基于AutoCAD的二次开发的专业软件开始不断涌现。这些专业软件在Autocad软件绘图环境的基础上，充分考虑了各专业特性以及中国设计人员的绘图习惯，不仅大大简化了绘图工作，而且提高了设计人员的自身绘图效率。

1.2 CAD标准的定义与重要性

CAD标准是用CAD技术制图所需的特殊标准，它以一定的规则对图形的信息加以组织。主要包括图层标准和样式标准。一直以来，设计人员的绘图随意性较大，图层、样式等设置混乱，块技术的滥用，给整个设计过程图纸的引用、拷贝、管理工作造成了很大麻烦。并且在设计过程中，采用的制图软件不同、图层不同会导致双方图纸不能互相浏览，或者内容缺失，使设计人员无法及时交换信息，以至拖延工作进度。这些问题的出现，使建筑CAD协同设计的概念被引入到建筑设计中。

建筑CAD协同设计，是指通过构建基于局域网的设计环境，建立各专业统一的CAD标准和协同设计的软件系统，实现数据及时与准确的共享，以进一步提高设计企业的设计效率。同时，基于广域网的建筑CAD协同设计也在逐步实现[2]。建筑CAD协同设计的核心问题之一是设计企业各专业数据的共享，而CAD图层是能够实现数据共享的一种技术，但真正应用它的话需要定义标准，就是建立统一的CAD标准[3]。在国内，上海现代建筑集团自2003年就开始研究和探索CAD标准以及一体化协同设计技术，其中对协同设计不可或缺的CAD标准重点进行两次大的修订工作[4]。早期中国石化北京设计院就提到过图形文件名、图层、样式标准化的问题[5]。中国电子工程研究院在探索协同设计的过程中也特别指出了CAD标准是建筑协同设计的关键点[6][7]，并且介绍了该企业的 CAD 标准的编制情况。

1.3 本文研究的内容与目的

在国内，目前存在三类标准，分别是企业标准，软件标准以及国家标准，它们之间存在的一些联系与问题是本文所要研究与解决的。

首先，由于国内设计企业一般都是包含了各个专业的综合性设计企业，在一个项目过程中一般不产生跨企业的合作，所以国内各企业的CAD标准都只制定出仅仅符合自己企业的企业标准。这就导致了推荐性的国家标准，在实际中并没有得到广泛的实施与应用。

其次，基于Autocad二次开发的软件方面，如天正建筑、水暖电系列、鸿业暖通、探索者结构等都设置有专门的图层管理功能。各软件内部都内置有一套标准，创建的对象会自动地归入相应的图层当中，不需要用户自己指定。但这类专业软件的CAD标准，为了符合各类用户的需求，基本没有参考国家标准制定的相关规则。

同时，国内建筑CAD的国家标准还刚刚起步，很多地方需要不断完善。企业、软件的CAD标准，彼此间又缺少统一的规则和联系。而这正是阻碍建筑设计企业协同设计的应用推广的主要原因。

本文通过比较国内目前各企业、各软件的不同图层命名规则，相应于国家标准，对国内图层命名标准的统一做了一些研究和建议。

2 建筑CAD图层标准

2.1 建筑CAD图层标准的内容

CAD标准包括图层标准和样式标准。其中，样式标准包含文字样式、线型样式、标注样式以及打印样式。图层标准则包括图层名，图元对应的颜色、线型、线宽等图层特性的定义。相比于样式标准，图层标准更复杂、更关键。由于CAD图层本身就是能够实现数据共享的一种技术，建立一套完善的图层标准可以帮助设计人员有效地利用、组织和管理好设计信息。图层标准问题主要包含以下三个方面:

图层，在CAD中管理复杂的信息而被使用最广泛的技术是图层。除了最基本的图层名，还包括分配同一类型的图形要素到不同的图层，按需要开启或关闭，隐藏其余的信息，以帮助用户只侧重于那些对他的工作所必需的信息。

线型，为了方便管理与使用，对应于不同的图层使用不同的线型，建立一个线型使用标准。不仅节省工作时间，而且使绘出的图纸更加美观。

颜色与线宽，由于现在出图采用的是喷墨绘图机，只要在ctb文件(颜色相关的打印样式表)中，将不同颜色与不同线宽的对应关系按一定的标准设定好，屏幕上不同颜色的细线就可通过绘图机画出不同宽度的粗线。通过颜色控制对象出图的形式，有利于对打印信息的集中管理。

2.2 CAD图层标准的标准

为了制定CAD图层标准，首先应该确定图层命名标准。图层命名标准是图层标准的标准，用来定义图层的分类。图层名称需要规定字段组成、结构及符号形式，通过设定一套统一的规则对图层的命名进行约束。一般来说，图层的命名最好能体现该层对所在设计的特征，使设计人员一见到层名就能判断出该层大致包含的内容。

关于图层命名的规则，《美国国家 CAD标准》[8](United States National CAD Standard)于 1996年6月发布1.0版，2011年修订为5.0版，其中有专门一部分是由AIA制定的CAD图层指南，对图层的命名规则有详尽的规定。而国内，直到2010年，《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2010[9]才对图层的命名规则进行了详细的阐述。此外，中国的图层命名标准还需要考虑一个问题，图层名称采用中文还是英文的形式。中文形式清晰明了，能够让国内使用者快速理解图层上所要表达的绘制内容。而英文的形式则更加简单，有利于与国外的CAD标准交互。

3 国内建筑CAD图层标准发展与现状

3.1 国标GB

早在2000年，国家质量监督局发布了《房屋建筑 CAD 制图统一规则》GB/T18112-2000[9]，制定了房屋建筑CAD设计制图的统一规则，首次对建筑CAD图层的命名格式作出了规定，并且提供了具有建设性的意见。

2010年，住房和城乡建设部与国家质量监督检验检疫总局联合发布了《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2010。在原《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2001[10]的基础上进行修订，增加了计算机制图文件、制图图层和制图规则等内容，同时提到了协同设计的概念以及工作方式，对图层命名规则进行了详细的阐述，并且提供了更为完整的图层名称举例。图层命名应采用分级形式，每个图层名称由2～5个字段(代码)组成(如图1、2所示)。专业代码和主代码为必选项，其他数据字段为可选项;每个相邻的数据字段用连字符“-”分隔开。其中:

(1)专业代码用于描述专业类别，如建筑、结构等，用英文表示为A、S等;

(2)主代码用于描述图层的建筑系统，如墙、门、轴线等;

(3)次代码1描述子系统或修饰语，次代码2用于更次级子系统或修饰语;

(4)状态代码用于区分图层中所包含的工程性质或阶段，如新建、拆除等。

如A-AXIS-DIMS或建筑-轴线-标注，表示的是建筑专业的轴线标注层。

图1 中文图层命名格式

图2 英文图层命名格式

3.2 企业标准

目前，企业内部不同专业的设计人员习惯使用不同的设计软件，如建筑的天正，暖通的鸿业，结构的探索者等等，由于不同软件有不同的标准，导致企业内部无法实现统一。在一定程度上，这种不统一对一些中小型建筑企业设计过程中产生的影响不大，但在企业规模的达到一定程度后，建立完整统一的CAD标准，对设计与管理带来效率的提高会是很明显的。

国内几家大型建筑企业为了规范设计和管理，都已经制定出一套符合企业的标准，这类企业CAD标准都参考和引用了相关的国家标准，并且结合企业设计规模及内部设计人员的绘图习惯制定得到的。然而，国内大多数企业仍未制定和执行CAD标准。

图3 上海现代建筑集团图层

本文对国内几家大型企业，如上海现代建筑设计集团、上海华东发展城建集团、北京建筑设计研究院等企业CAD标准的图层命名标准作了分析与比较。

3.2.1 上海现代建筑设计集团CAD图层标准

上海现代建筑集团自2003年就开始研究和探索CAD标准以及一体化协同设计技术。其中对内部的制图标准，重点进行了两次大的修订工作，制定出比较完善的建筑工程设计制图标准。

图层名称设置规则参照了国家标准，也是按分级形式，具有专业码和图层类别代码，每个字段都用连字符“-”分隔符来隔开，并对专业码有详细的规定。分别有中文和英文的形式，中文的专业代码与国家标准略有不同，只设定为一个字，如建筑专业为“建”，结构专业为“结”。其他的分类代码用两到四个字不等。而英文格式与国家标准相同，除专业代码外，其他分类代码均以英文缩写的形式，规定为一到四个字母不等(图3)。

上海现代建筑集团图层标准不仅对一般设计专业做了详细完善的描述与规定，还特别增加了室内装修装饰专业、园林景观专业以及市政工程设计中道路、桥梁、市政给排水专业的图层，集团内工程制图标准的完整性趋于完善。

3.2.2 上海华东发展城建集团CAD图层标准

上海华东发展城建集团于2011年通过与上海交通大学的合作，在企业内部开始应用二维建筑协同设计，并制定出各专业CAD图层标准。

图层命名规则参考了国家标准，格式为“专业码-主码-次码1(可选)-次码2(可选)”，与其他企业标准不同的地方是，在必要的情况下，在图层命名格式的最后可以加上文字说明，如“A-DOTE-F(辅助轴网)”(图4)。

图4 上海华东发展城建集团图层

3.2.3 北京市建筑设计研究院CAD图层标准

北京市建筑设计研究院制图标准[10]在2006年发表第一版，标准不仅对CAD文件格式、图层命名以及文件的归档交付做了描述与规定，还对协同设计工作进行了完整且详细的要求与策划。

图层命名只采用了英文缩写的形式，主要参考《AIA图层规则，美国国家CAD标准2.0版》(AIA CAD Layer Guidelines，U.S.National CAD Standard Version 2.0)[11]，图层名称包含的字段有:专业代码、主分类、次分类1、次分类2、状态代码，每个字段都用连字符“-”。

3.2.4 各企业CAD标准讨论

可以看出，以上设计企业都有一套自己的CAD标准，且都不相同，其完整性和实用性也有待考察。企业标准的制定，一方面可以参考国家标准，对图层的命名进行规范，同时结合自身企业的规模，确定各专业图层命名的明细程度;另一方面，由于各专业设计人员都较习惯二次开发的各专业软件，图层标准可以尽可能与常用的专业软件匹配，不仅可以发挥专业软件自动设定图层的优势，而且设计人员也比较容易接受和应用。在制定标准时，尽量多的与专业软件内置的图层索引相契合。这样，在专业软件中做适当的图层标准配置，就能够在设计中将绘制的对象自动地放置在企业预先定义好的图层上。制定出完整而适用的企业CAD标准，不仅能给企业带来大幅设计效率和质量的提高，同时为企业开展协同设计工作提供了前提条件。

3.3 软件标准

目前，各专业软件都内嵌了自定义的图层标准，用户只需画出图元，会自动归入相应的图层中，不需要再特别指定。设计人员较习惯于这种便捷的制图形式，国内的软件标准逐渐为设计企业建立企业标准的依据。

本文以国内建筑设计企业常用的天正系列、探索者及鸿业等专业CAD软件为例，对软件中图层的命名标准作了比较与分析。

3.3.1 天正(建筑)图层标准

天正软件是广大设计师较为熟悉与喜爱的，基于Autocad二次开发的软件。以天正建筑为首的其他各专业建筑CAD系列软件也逐步被设计人员接受，用户遍及全国的天正软件已然快成为建筑设计实际的绘图标准。

天正建筑的图层标准基本属于自家定义，图层名称缺少与图层相关联的专业代码，直接用完整的英文或者缩写来描述建筑系统或构件，形式上比较简单，如门窗图层为“window”，柱子为“column”。各系统之间用分隔符“_”连接。在剖面和立面的相关图层前分别用“S”与“E”字符进行标识(图5)。

图5 天正建筑图层

这里同时讲一下天正水暖电专业的图层命名方式，同样缺少专业代码，但次一级的子系统采用中文的形式，主系统与子系统之间用分隔符“_”或“-”连接，如电气照明设备图层为“EQUIP-照明”，给排水中给水管线图层为“PIPE-给水”。

3.3.2 鸿业(暖通)图层标准

鸿业暖通在设计方面不仅大大加快了设计人员的效率，并且自带的一些功能，如冷、热负荷计算，多联机功能，局部大样图功能，统计材料表等，都具有相当实用的价值。

图6 鸿业暖通图层

鸿业暖通的图层标准是比较规范的，用“ACS”作为暖通专业的专业代码，并用中文拼音缩写来描述暖通各系统，各个主次系统分类清晰，用分隔符“_”连接。同时，还提供了一套相对应的中文的图层标准，用中文来描述暖通的各系统，以“暖通”作为暖通专业的专业代码(图6)。

3.3.3 探索者(结构)图层标准

探索者软件自推出以来，以其方便快捷的绘图功能赢得广大结构工程师的喜爱，同时也使这种交互式结构绘图工具集的概念深入人心。

探索者结构软件的图层命名方式与天正建筑类似，没有专业代码，完全采用英文的形式，用完整或者缩写的英文来描述各个结构系统，各系统之间用“_”连接。但分类简单，包含的图层相对较少。

3.3.4 各软件CAD图层标准讨论

可以比较得出，各专业软件的图层命名标准基本脱离了国家标准的命名准则，各不一致。同时，专业软件中一般都不可能涵盖所有企业所需要的图层。虽然上述软件都提供给用户都能够导入自定义的图层标准的权限，但前提是该图层标准中定义的图层必须与专业软件中的图层关键字相匹配，使图层与对象相互对应。所以这种自定义图层标准的操作，是受专业软件开发限制的。因此，软件企业应该在符合国家标准的相关规定基础上，开发符合设计企业要求的图层命名标准。

4 结论与展望

国内大多数企业与软件商没有完全参照国家标准，反映出AutoCAD图层具有独特性和大量实践经验性，所以建立CAD标准重要的是符合企业内部的需求。同时实现图层标准的统一，也需要软件供应商与企业的相互协调。完善CAD图层命名标准，增强专业软件与国家标准及企业标准的联系，是目前CAD标准应用与推广的核心问题。而落实CAD标准，不仅能促进企业的建筑协同设计工作，同时也要与协同设计紧密结合。创建标准化的协同设计环境，使设计人员在这种环境下，摒弃个人绘图习惯，严格执行企业的CAD各专业标准，同时，由于交流与共享的不同需求，CAD标准在协同设计的过程中也需要不断的完善与优化。随着BIM(building information modeling，建筑信息模型)技术的发展与完善，未来基于BIM的协同设计平台同样需要制定相应的企业或行业标准，才能有效地应用与推广。

[1]张凯.我国工程设计CAD发展状况调查及“甩图板”对策研究[J].工程设计与自动化，1997(1):13-20.

[2]周成，邓雪原.广域网建筑协同设计平台安全性与适用性研究[J].土木建筑工程信息技术，2010，(2):16-21.

[3] Rob Howard，Bo-ChristerBjörk.Use of standards for CAD layers in building[J]，2006.

[4]上海现代建筑集团.现代集团工程设计CAD制图标准(XDJB-I-001-2010)，2010

[5]刘拯华，介芙蓉.工程设计中的CAD应用标准规范[J].炼油设计，1996，26(4):67-70.

[6]王强强，谢卫.CAD标准是工程协同设计的基础.第十二届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C].北京:2004:279-283.

[7]申志超，王强强，谢卫.CAD标准是规范勘察设计企业协同设计活动的基本准则[J].信息化建设，2009(6):48-52.

[8] National Institute of Building Science.United States National CAD Standards[S].

[9]中华人民共和国国家质量监督局.房屋建筑CAD制图统一规则[S].GB/T18112-2000

[10]中华人民共和国住房和城乡建设部.房屋建筑制图统一标准[S].GB/T50001-2010

[11]中华人民共和国建设部.房屋建筑制图统一标准[S].GB/T50001-2001.

[12]北京市建筑设计研究院.北京建筑院制图标准，2006.