CAD在建筑行业中的应用
1. CAD在建筑行业中的应用
计算机辅助建筑设计(Computer Aided Architecture Design, CAAD)是CAD在建筑方面的应用,它为建筑设计带来了一场真正的革命。随着CAAD软件从最初的二维通用绘图软件发展到如今的三维建筑模型软件,CAAD技术己开始被广为采用,这可以提高设计质量,缩短工程
周期。
计算机辅助建筑设计(Computer Aided Architecture Design, CAAD)是CAD在建筑方面的应用,它为建筑设计带来了一场真正的革命。随着CAAD软件从最初的二维通用绘图软件发展到如今的三维建筑模型软件,CAAD技术己开始被广为采用,这可以提高设计质量,缩短工程
周期。
经过十几年的开发研制,目前我国已有多种商品话应用软件(如 PKPM,TBSA,TUS,ABDS,PIEMCAD,SACB,MSTCAD,3D3S 等)在设计部门得到广泛应用。随着计算机容量、速度、显示分辨率等硬件性能的提高以及国外高性能的图形支撑软件的引进, 继结构设计 CAD 技术的率先成功之后,建筑及设备专业的 CAD 技术也日益成熟, 可以进行 三位造型,自动生成平、立、剖施工图,渲染图可以表现光影、质感和纹理。目前我国软件如 HOUSE 建筑 CAD 软件包、ABD 建筑绘图软件、天正建筑绘图软件,以及国外引进的先 进软件如 3D Studio,3DMAX,Photoshop,CorelDraw 等已在建筑设计中广泛使用。通过 十几年的努力, 工程设计行业计算机应用环境有了极大的改善, 应用水平得到了很大的提 高。 的应用基本上覆盖了勘察设计的关过程, CAD 从而促进了 CAD 应用技术的普及和提高。 目前在设计单位中,几乎所有的单位不同程度地应用了 CAD 技术,CAD 出图率平均达 80% 以上。 可见在我国建筑行业中 CAD 技术已成为一种必不可少的设计手段。 这同样使我们建筑行业不断与国际接轨的体现。
一、
CAD 技术在工程设计中的实施情况
1) CAD 技术在工程设计中的应用
CAD 即计算机辅助设计与制图,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。 随着 CAD 技术的不断发展,其覆盖的工作领域也不断地扩大,如工程设计 CAD 项目的管理、初步设计、分析计算、绘制工程、统计优化等。CAD 技术的应用正在有力而迅速地改变着传统的工程设计方法和设计生产的管理模式。 我国主要使用的 CAD 软件是美国 AUTODESK 公司开发的 AUTODESK 软件,它是一个功能 强大、易学易用、具有开放型结构的软件口不仅便于用户使用,而且系统本身可不断地扩充和完善,它被广泛地应用于微机及工作站上。 因此,国内外软件开发商在此基础上进行有关工程设计专业的二次开发,如建筑行业:华远的 HOUSE 软件、 建研院的 ABD 集成化软件和 BICAD 软件、理正的 CAD 软件、方圆公司的方圆三维室内设计系统等。 CAD 软件必须有能接受和使其运行的物体,即硬件来支持它才能有实际意义,这样就 存在了 CAD 系统。CAD 系统是由硬件、软件组成。硬件包括处理运算设备、图形显示设备、外部存储设备、 数据图形输入输出设备以及有关的信息传输等硬件平台设备、 软件包括系 统软件、支撑(图形、汉字等)软件和专业应用软件。
2)工程 CAD 技术的实施情况
我国是在 1990 年才开始引用 CAD 技术进行工程设计的,为更好的推广计算机应用及 CAD 技术,使之能较好地协助各生产科室完成生产,真正做到“洋为中用”,在此平台上既 可进行文字汉化及软件开发、引进、消化、提高、软硬件的维护管理……。也可根据本单位的具体情况采用“以引入为主,自己开发为辅"的原则。以中国建筑研究院为例,他们先 后购置了美国 intergraph 公司的工作站、微机、绘图仪、打印机等硬件设备,又从台湾引 进了建筑工程集成化软件 CAD 系统,同时制定了《机房管理制度》、《计罚权衡作人员守 则》、《计算机管理人员守则》等相应的管理制度以保证计算机设备的正常运转。为了使设计人员尽快掌握 CAD 技术,他们对各专业工程设计人员进行了计算机基础和 CAD 应用技 术的培训。CAD 技术经过 1 年试行,2 年~3 年的推广应用,很快达到 CAD 技术应用的第一 阶段,即实现建筑建模、分析计算、方案优化、施工图绘制。现第二阶段也已初见成效。由于 AUTOCAD 软件具有很强的功能和特点,使得我们工程设计人员应用起来得心应手, 能够充分发挥最佳效能。AUTOCAD 软件最基本的功能就是绘图和编辑修改功能,可在计算 机上实现各种实体的绘制并且可以对其进行编辑,生成新的实体,这些新实体做成图块后 保存在图库中,随时调用、方便快捷、重复使用性高。一个设计项目从方案到设计过程中的多次变动(这是经常发生的),应用 CAD 技术后就不再是件麻烦的事情了。你只需打开微 机,在屏幕上利用编辑命令删删改改,直到满意后保存起来,由绘图仪绘出,从图纸上看完美得无可挑剔,这是原来传统的设计方式元法比拟的。 另外,建筑专业给其它专业的条件不再是晒好的蓝图了,而是一张软盘,上面可以有你所需要的全部条件图,你的工作就是打开 这张软盘上的文件,然后把你的设计加上去就行了。如果建立了网络系统那就更容易了, 你在微机上直接就可调用网上的任何一台微机上的内容,简单得只需输人一个命令或点一下鼠标。所以 CAD 技术的应用的确给我们带来了极大的效益,提高了工程设计水平、缩短了工程设计周期、 降低了工程设计成本,在激烈的市场竞争中立于不败之地,在竞争中求生存、谋发展。
AUTOCAD 软件除上述特点外,还具有三维立体功能:即建筑物模型的建立,可由二维图形拉伸后生成三维图形,并可对三维模型进行方案优化、 渲染和制作动画,从而达到真实感凶效果。此外,AUTOCAD 软件具有 LISP 语言编程,可由用户进行二次开发。因此,我们也称 AUTOCAD 为软件包,与高级语言(如数据库管理程序、语言等)连接的功能使之应用更加广 C 泛。 AUTOCAD 软件从低版本到现在的 R14 版本,再到如今 R2000 版本,也只有短短的几年时间。所以,CAD 技术随着计算机技术的快速发展也更显示其强大的功能。如:面向对象的体系结构、模块化单元库、先进的内存管理、多媒体、人工智能、协同等新技本的出现,标 志着 CAD 技术在性能、 协同操作和设计智能化方面的飞跃。 我们通过这几年来 CAD 技术的推广应用,感受到:为了能充分发挥软件的功能,用好 CAD 技术,就要根据自已的实际情况走普及与提高相结合的道路,即微机与工作站相结合,用微机完成普及和甩掉图板工作,用 工作站完成三维实体造型、 有限元分析等工作,这样在计算机技术应用上,既有面的普及又 有点的提高,这点的提高也就是我们将要进行的 CAD 技术应用的第二阶段的工作,即建立 微机区域网和工作站。在网络上将配置图文档案管理文件、扫描仪、光盘机,以及扫描识 别软件 EDIS,从而实现大规模工程图纸的自动输入、真三维模型、方案优化设计、渲染图制 t 作、 图文档案的管理,并通过网络管理实现数据和设备的共享。因此,微机和工作站的 结合形成了多层次全方位的 CAD 的应用体系,使 CAD 技术应用既有广度又有深度。现已有 相当多的设计单位已建立局域网,已实现数据网络共享,基本实现了 CAD 应用的第二阶段。
二、
CAD 技术在推广应用中的问题
应用 CAD 技术是企业求生存、 求发展的必由之路。 要尽快普及和使用这一现代化技术,
(1)投资与管理问题
应优先考虑 CAD 技术发展的必要投入,保证 CAD 技术工作顺利开展。同时,又要避免盲目技 资,造成设备的闲置,带来不必要的损失,将 CAD 技术尽快转化为生产力,才能取得更大的 经济效益,使生产运转过程形成良性循环。 衡量一个设计单位的 CAD 技术水平,投资是前提,管理是关键。它往往取决于领导的认 识是否到位,体现在技术更新、设备更新、人才储备等方面是否重现。CAD 技术高水平应 用是将硬件设备、网络、各种 CAD 软件包、电子图库、质量保证体系、经营管理、财务、培训等集成为一个整体系统,并且有效地管理起来才能正常运行,从而才能最大限度地发挥系统效益。
(2) CAD 应用软件的问题
CAD 应用软件是 CAD 技术应用水平提高的一个极其重要的因素。 因为国内目前使用的 CAD 应用软件绝大多数是在 AUTOCAD 上开发的,与先进国家相比存在很大差距,均不够完善, 存在许多问题如汉化环境问题、 软件的规范化问题、 软件产品的质量落后于网络发展问题等,这些问题的解决需要我们与软件开发人员的共同努力。
市场上的 CAD 应用软件有很多,建筑工程方面的软件就有许多家公司开发和研制。因此, 我们在选择软件时,应注意以下几个问题: 1)软件的功能应满足自身发展的需要 2)软件的文件转换接口要好 3)软件外接接口好,并应具有很好的通用性 4)软件具有可开发性 5)人机界面要好,便于掌握和操作 6)软件提供商的背景要好,这标志着能否不断地享受软件在技术上的免费升级和优良的 售后服务,并能为用户解决实际问题可见,软件选择好是有事半功倍的效果,可避免重复技资,加快 CAD 技术推广应用的步 伐。
3)CAD 技术在土建行业的发展趋势以及相关的建议
今天我们处于高科技不断创新的时代, 建筑行业作为经济和杜会发展的重要载体.在 我国国民经济建设和发展中处于支往产业地位, 用计算机枝术改造传统产业是历史发展的 必然趋势。展望 21 世纪,以多媒体、数据库、网络、可视化、虚拟现实等技术为代表的人 计算机交互理论和技术将渗透到土木工程领域的各个方面, 使得传统的工作模式、 表 达方法、思维形式、管理方式都将出现革命化的变化,有力地推动生产力的迅猛发展。加大计算机应用的深度和广度, 全面提高计算机应用水乎与效益是工程设计现代化赋于这一 代土木工程技术人员跨世纪的历史重任。 有关部门、 专家和有识之士已就目前需要解决的问题和发展趋势发表了具有前瞻性的意见和设想。 这对大家学习和应用 CAD 技术招明了方 向,具有重要指导意义。与世界发达国家相比.我国工程设计领域引入 CAD 技术相对比校晚,但是,随着计算 机硬件和软件技术突飞猛进的发展,计算机系统的性能价格比的飞跃提升, 和我国经济建 设的高速发展及其带来的综合国力的提升,近几年来. CAD 技术在土木建筑设计领域中的发展和普及, 已使我国的 CAD 技术应用水平与发达国家的差距大大缩小。 建筑工程从建 筑方案设什、结构布置和内力分析、构件截面设计计算、施工图绘制到预算全过程可实现 CAD 一体化完成。今天,历史给予我们实现中华民族腾飞的新机遇,在集成化、协同化、 智能化及其相关技水的研究与开发领域,我们和发达国家面临着相同的发展创新机遇。 集 成化技术是指在工程设计阶段和各专业的有关应用程序之间.信息提取、交换、共亨和处 理的集成,即信息流的整体化,将设计的各阶段及涉及的各专业有机的形成一个整体。协同技术是指在集成的基础上。在网络技术的支持下,实现并行工程处理作业。以工程项目 为核心,使不同地点的设汁专业群体能及时地共享图形库、数据库、材料库及一切上网资源。智能化技术即把具有学习、记亿和推理功能的专家系统运用干 CAD 系统。使系统的性 能得到更大的改善。可靠性进一步提高,灵活性更大,能够适应千变万化的工律设计的实际需要。
当前需要开展的工作 当前需要开展的工作
CAD 技术运用于工程设计有着传统手工设计无法比拟的优越性,它能降低劳动强度。提高设计质量,缩短设计周期,有效避免手工设计中存在的“错,碰、漏、缺”观象。采 用 CAD 技术能方便实现项目投标、方案优化、数值计算、施工图设计绘制、工程造价预算等一系列服务,从而降低工程造价、节省投资、提高设计质量、提高生产效益。但是尽管 计算机能做很多人不能做的事情,但它并不能完全取代人脑。CAD 技术运用于工程设计并 不能杜绝设计事故的发生。 有识之士早已就此间题发出警告, 有关行业主管部门也开始注 意解决这一问题,已开始着手开展下面几项工作: 1)加强软件市场的管理,规范市场行为,促进较件产业的形成 加强软件市场的管理,规范市场行为, 为使工程勘察设计行业 CAD 应用健康、有序地发展,要规范市场,要保证应用软件 自身的质量与水平,还要确保工程安全可靠,又要防止浪费和保守,行业将实行软件的评测。审定和登记准入制度.首先是对在工程设计某些环节中,有可能直接造成质量问题的 工程力学分析计算软件,先进行评测。这项工作已经启动。经审定合格的软件在全国、全行业发布,让用户用得放心。这样既起到净化市场。规范市场的作用,又提高了软件开发 单位的知名度.以促使他们投入更大的力量进行新版本的完善、服务,开发出更优秀的软件。大力提倡使用正版软件。维护法律、保护知识产权和版权所有者的利益,推动行业软 件产业化的进程。 ISO9000 2)软件企业导入 ISO9000 ISO(国际标准化组织) 9000 标准提供了科学的质量管理和质量保证机制,它提供的基本原理,基本思想和基本方法适用于所有的工业领域,包括软件产品开发。现在不少 软件企业的管理水平远远落后于技术水平, 造咸了不少软件质量问题。 现在不少软件企业已认识到这个薄弱环节。 纷纷按 ISO9000 标准建立起软件开发质量保证体系, 加强质量管 理,争取 ISO9000 质量认证已成为国产软件企业发展的必由之路。 3)制定 Al 程设计 CAD 标准体系 目前,设计各专业之间数据交换的拔术标准不统一,图形存储格式不统一.影响了使用效率。有必要使软件开发单位都能在同一标准下开发软件,这是集成化的基本要求。 我国建筑行业的软件开发一般都能按照各专业相关的标准规范和工程经验参数来开发 CAD 软件然而由于我国尚未制定有关建筑业软件标准体系。特别是数据交换标准。开发商 往往自行规定采用数据交换格式。术语、符号、编码等,造成不同的软件很难集成。目前国内建筑业集成化软件系列往往是一家开发商自已的不同专业的软件产品集成。 要进行建 设全过程(勘察、规划、设计、施工等)或不同专业(建筑、结构、给排水、电气、采暖通风和概预算等专业)之间软件产品集成,缺乏统一的标准是无法实现的。国家质量枝术 监督局即将颁布的 “CAD 通用技术规范” 中制定了 CAD 标准体系表, 将成为找国建筑业 CAD 软件开发与应用的指导性标准,目前有关部分的标准正在制定之中。 4)发挥行业主管部门的指导作用 为了贯彻工程勘察设汁 2000 年 CAD 技术发展规划纲要,进一步提高 CAD 技术在工程 勘察设计领域的应用水平,促进勘察设计行业的技术进步.建设部批准成立“健设部工程勘纂设计 CAD 推广应用中心” 。该中心受建设部勘察设计司指导和监督。以协助政府主管
部门推广 CAD 技术应用和为勘察设计单位做好技术咨询服务为宗旨。 中心的主要工作内容 是: (1)组织开发基础性通用软件,开展应用软件测评工作.提高行业的 CAD 应用 水平; (2)培育和完善勘察设计软件市场,加速软件产业化进程,推广优秀应用软件,加强软件正版化和知识产权保护工作. (3)指导和协调行业的 CAD 应用并进行咨询服务和入才培训工作;(4)具体负责 CAD 应用工程示范单位的实施; (5)协助政府主管部门开展智能建筑设计有关推动工作; (6)进行国内外的技术信息交流和服务工作;(7)受政府主管部门的委托制定行业的 CAD 技术标准、发展规划,及政府委托的其他有关业务。 5)实现软件模块化,一次建模,接力运行,一条龙完成 实现软件模块化,一次建模,接力运行, 工程设汁 CAD 技术发展到现在,实现数据集成、系统集成已成必然趋势。现代 CAD 技术要求采用开放式数据库,开放式数据接口,标准化数据结构,做到信息提取,交换, 共享和处理的集成, 不仅仅建立本专业内部工程数据库, 还要建立各专业共亭数据库, 构建多专业集成化一体化软件系统, 实现以人为中心的寻求最优设计, 大大提高建筑工程设计效率;实现后续专业从“龙头”专业(建筑专业)提取图形和数据,数据共享,减少 冗余;实现各专业间数据双向传输、联动修改;实现各专业错漏碰断检查和工程量自动统计计算。 6)网络化、多媒体化是 CAD 软件的发展趋势 网络化、如今,计算机应用巳进入以网络为中心的时代,联本单位局域网,上国际互联网,应 用多媒体技术已咸为备行业计算机应用的发展潮流,这给建筑 CAD 带来了新的动力和课 题。实现网络化,不仅可以做到软硬件共享、数据共享,而且会给设计工作方式带来新的 变革,设计人员将告别传统的办公模式,可以不受地点、时间的限制,通过计算机网络和一体化集成 CAD 软件的双向传输功能, 可以实现同专业多人并行协同设计, 各专业工种并 行协同设计。通过互联网,甚至可以实现跨地区、跨国家的联合设计、网络设计院将成为一种现实。
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