基于建筑设计中CAD技术应用现状与发展

陕晋军

（山西建筑职业技术学院 山西省晋中市 030600）

最近几年，随着建筑行业的快速发展，CAD 技术在其中得到了大力应用。CAD 即指计算机辅助设计技术，其是以计算机系统作为基础，针对设计实施创建、修改、优化等过程。该软件在建筑工程设计中的应用，良好的处理了关于平面与空间结构相关的计算分析问题。大部分分析计算程序都设置了CAD 接口，能够实现计算结果的图形化，大大减轻了设计工作人员的工作压力，同时提高了设计工作效率，于建筑工程而言大有裨益。

1 建筑设计中应用CAD技术的优势

众所周知，建筑设计中，图纸的设计是一项十分复杂的工作内容。实际设计过程中，需要运用多种技术手段实施图纸的修改，并做出相应比较，之后选取出最佳的设计方案。建筑工程图纸的设计中，需要绘制大量工程图纸，同时在精度方面具有相对较高的要求。这种情况下，采用手工的设计方式，不但加大了设计工作人员的工作量，并且在精度及美观性等诸多方面都难以达到实际要求。CAD正是基于工程制图而开发出的一款软件，不仅给设计工作人员工作的开展提供了方便，同时能够实现快速、优质的设计。该款软件具备多方面优势，具体如下：

（1）在建筑施工图纸设计中应用CAD 软件，能够有效提升设计工作效率。该款软件具有强大的图纸绘制功能，内置各种类型的绘图工具，实际绘制建筑图纸中可以根据具体需要选取不同功能做出修改。若是存在相似的工程设计图纸，则设计工作人员便无需进行工程图纸的重新设计，只需针对原本的图纸进行简单的变动，便可以达到预期的理想效果[1]。比如，针对建筑工程施工图纸，只要稍加改动，便可以将其变为建筑结构工程施工图纸、电气设备施工图纸、水暖工程施工图纸等，如此的设计方式同以往手工绘制的图纸的方式相比较而言，大幅缓解了设计工作人员的压力，同时节省了大量时间和资金，提高了设计工作的效率。

（2）应用CAD 软件实施建筑工程图纸的设计大大减轻了工作人员的工作强度，保证了工程图纸更加清洁。传统采用手工绘制的图纸的方式，直尺、橡皮、铅笔等工具都是必不可少的，但是实际设计中难免会出现错误，经过修改之后不免会留有痕迹，工程图纸中出现杂乱的情况。而采用CAD 软件进行建筑工程图纸的设计，并不需要使用这些工具，只需利用软件中提供的各种功能，便能够轻松、快速的绘制出工程施工图纸，即便发生错误也无需用橡皮擦拭，只要利用其中的功能便会完成修改过程，自然也不会留下任何痕迹，保证了工程施工图纸的干净与整洁。

（3）应用CAD 软件能够更加良好地管理建筑工程施工设计图纸。针对于建筑工程而言，需要运用大量图纸资料，若是将所有需要用到的图纸都进行打印，必定会占用较大空间，同时不方便人们对其的保管[2]。但是应用CAD 制图软件，可以利用工程施工图纸的导出功能，这样图纸可以存储在任意移动设备内，也可以刻录成光盘，大大方便了图纸的保管，并且具有较高的安全性。人们再想对其进行实际应用时，便可以通过多媒体进行调取，不但节省了工程图纸的查找时间，同时有效规避工程图纸出现破损、影响工程施工情况的发生。

（4）应用CAD 软件可以提高工程施工图纸的设计精度。关于建筑工程施工，其在精度方面也存在一定要求，有时会精确到毫米，人们之于建筑设计中细节位置的要求通常较为严格。虽然建筑工程具体施工过程中能够结合工程实际情况采用降低精度的施工方式，然而针对大规模，同时结构较为复杂的建筑工程设计而言，若是不应用CAD 制图软件开展设计工作，便会大幅增加工作人员的工作量，而且关于三维模型的创建以及室内声场分析等工作，传统的手工绘图方式无法取代CAD 软件绘图的。

2 建筑设计中应用CAD技术存在的不足

当前，计算机技术得到了快速发展，尽管该技术在建筑设计、施工等众多领域中都获取了极为普遍的应用，同时收获了十分良好的应用效果，然而其作为一种可以给设计人员在建筑设计方面提供思路的工具而言，依然远未达到实用化的程度。比如，关于CAD二维功能的运用，通常用于绘制建筑物平面、剖面、立面等施工图纸或是方案图纸。关于CAD 三维功能的运用，尽管也在立体空间图形的设计得到相应应用，但是大部分情况下都是在方案设计完成之后对建筑物的效果图实施绘制。所以从此点来看，关于CAD 技术在建筑设计中的应用，与其说是计算机技术对建筑设计的辅助，还不如说是计算机技术对工程施工图纸绘制的辅助更加准确。诚然，从广义层面针对建筑设计全过程而言，运用计算机技术实施图纸绘制也能够看作是建筑设计辅助中的一个组成部分，但这与CAD 软件的设计的初衷是相背离的。导致此种状况的发生，主要存在如下两个方面的原因：

2.1 将图纸绘制效率的提升作为重要工作内容的软件开发模式

当前CAD 软件的研发都是将图纸绘制效率的提升作为重要工作内容，虽然CAD 软件提供了较为丰富的图形绘制功能，但设计人员针对设计方案进行构思较为活跃的思维活动却无法得到支持[3]。换言之，设计工作人员若是不对建筑设计方案的全部内容，如具体图形和实际尺寸等做出确切明了的规定，便不能应用CAD 软件实施整个设计过程。但在这些图形和尺寸等相关内容得到明确，并在CAD 软件中输入的过程中，已经是设计工作人员针对设计方案思考之后的结果。

2.2 设计的特殊性阻碍CAD软件的开发

建筑设计的思维活动有着本身的特点，若是把建筑设计当作是针对建筑相关问题实施求解的过程，便能够对此过程进行分解，使其分为问题定义、求解和作答几个组成部分。针对这几个构成部分来讲，应用计算机实施处理都存在一定难度。首先，建筑设计问题很难给出较为明确的定义。建筑设计初始时期企图解决全部问题，并确切明了建筑设计的最终目标和条件等基本是没有可能的。这亦是建筑设计问题被看作是很难确切进行定义的主要原因之一。实际开展建筑设计中，往往是伴随着设计活动的实施，相应问题会渐渐变得更加清晰，同时建筑设计条件也会逐渐增加[4]。但是应用计算机技术解决相关设计问题的过程中，各项条件都务必要做到确切明了，若是无法达到，便很难继续实施设计工作；其次，模糊求解存在一定困难。针对于建筑问题，设计工作人员在对其实施求解时，首先需要大体上分析并理解实际设计目标、设计的具体要求以及设计的实际条件等众多方面，依据自身工作经验快速构建可能的草案，之后采用粗略的方式针对草案可否符合设计的实际要求作出评估。若是初步判定草案是可行的，便细致针对该方案实施更为深入的研究。相反，就会对草案进行重新构建。因为计算机针对于信息的处理方法与人类有所不同，所以像设计人员那样以模糊的方式对设计草案进行构建是存在一定困难的，这就会给工作的实际开展制造了一定麻烦；最后，方案的综合评估存在一定困难。针对设计问题求解的验证就好比针对建筑方案的评估，这本身于设计工作人员而言就是较为困难的一项工作。姑且不谈评价主体的多元性，仅仅对于实际的评价内容而言，就需要针对建筑方案的规划、结构布局、功能等众多层面实施量和质两个方面的评估。其中所包含的美学、空间性质等诸多方面的评估，从本质上来向，当前计算机是无法做到的。加之当前计算机并不具有设计人员那样的综合水平和整体把控能力，应用计算机实施建筑相关问题解决方案的综合评估是存在一定困难的。

3 建筑设计中CAD技术应用的发展方向

3.1 虚拟现实技术

实际进行建筑设计时，设计工作人员是从用户的实际体验与应用效果出发的一种空间思维过程，其中充斥着很多不可预知的因素，若是投入实际工程施工，这一过程将是不可逆转的。实际建筑设计中运用虚拟现实技术，设计人员好似自身正身处于工程施工现场，能够给设计人员设计可行性与正确性的检验提供有力支持。与此同时，也可以让业主或是用户进入这一虚拟环境，体验建筑物内部结构的布局以及外界环境方面的设计，确保他们可以从中获取更为真实关于建筑物的感受，从而给出更加理性与客观的评价，给设计人员工作的开展提供帮助，以实现更加良好的设计。

3.2 智能化技术

与人类真正的思维活动相比，当前的人工智能技术依然存在着不小的差距。所以，在建筑CAD 技术中结合智能化技术，体现并模拟人类思维的设计模型，与创造性设计的实际需要相适应，必将是CAD 技术发展过程中需要重点研究的课题内容。设计通常包含两方面工作：一个是数值的计算，包含分析和计算等，主要通过设计对象数学模型的创建且针对数值实施处理；另一个是符号推理，是创造性活动中的一种，需要依赖于思考及推理，具体包含方案的设计、评价以及决策过程等内容，该项工作通常依赖于设计对象知识模型的创建且对其实施处理。在具体建筑设计工作的开展中，第二种工作占据着更加重要的地位。

3.3 集成化技术

在建筑设计中采用集成化设计，通常是将网络技术作为技术载体，CAD 技术作为基础，工程施工管理作为重点，建筑项目信息的管理作为中心，实现建筑工程管理与设计的集成化[5]。集成化技术是关于设计数据、过程以及管理几个方面的集成化。其具备如下几个方面的特征：首先，建筑工程项目全部的信息资料都保存在以网络环境为基础的数据库内，可以有效确保数据信息更加具有唯一性；其次，在数据库中关于各种相关文件的送审追踪是极为容易实现的，这样能够有效缩减由于各式各样错误导致工程投资出现浪费的情况；最后，不论任何资料文件都能够实现在线公开与共享，建筑工程项目各个环节的相关资料内容都是后续工作开展的基础性保障，信息的共享可以保证各个环节无缝连接。

3.4 协同设计技术

建筑设计并不是依靠一个人的力量来完成的，其是一项群体性工作，具体可以从如下两个层面来对协同设计思想进行理解：

3.4.1 技术方面

建筑设计中往往包含众多专业领域，如结构、设备以及建筑等，实际设计工作的开展中需要具备这些专业知识人员共同协作，才能实现建筑工程的设计。实际建筑设计过程中，各个专业领域人员之间需要进行交流沟通，确保相关数据信息的实时交换，设计小组中的成员之间也可进行探讨，针对设计过程中所采用的具体方法与步骤进行协调，确保建筑最终结构的设计能够达到相关要求。

3.4.2 人员方面

建筑工程实际中牵涉开发商、施工单位、设计人员等众多部门和人员，工程设计中不但是设计人员之间的交流，同时亦是设计人员和施工单位、开发商等各方之间的交流，所以需要做好相应的协调工作。基于CAD 技术的协同设计的关键是实现一体化设计，重视设计与其它有关过程之间的交互实施，对CAD 软件提出了更进一步的要求，以处理好如下几个层面的问题：首先，协同设计过程中的各式冲突问题；其次，群体成员之间重要信息的传输，重点是数据信息的交互；最后，设计团队中个体之间的相互交流。

4 结束语

综上所述，CAD 技术具有众多优势，其易于操作，资料的存储更加方便，在工程设计中起到无可取代的关键性作用。特别是在创建计算机网络实施辅助设计和管理之后，不但加强了设计工作的质量，减短了设计工作的周期，同时伴随着微型技术的发展，CAD技术逐渐从小型计算机向微型计算机转换，确保CAD 技术在建筑设计中更加广阔的发展空间，给企业创造了更多经济收益。