论文部分内容阅读
摘要：本文对于对计算机辅助设计技术与建筑设计两门学科交叉进行全新设计方法的研究，对建筑设计模型的分析，提出计算机辅助建筑设计结构模型更优越的特点及其更高的设计效率。
关键词：计算机辅助设计；建筑设计；学科交叉
对于应用计算机的设计人员来讲，可以使使用者的作业方式扩展，过去需要很多时间和精力投入的手作业、思维与设计的实现，现在都可以通过计算机进行。因此在今大计算机成为一个重要的工作交叉在很多其他专业领域，其中软件就是计算机应用技术与建筑设计学科交叉的产物。从建筑设计过程来看，某种意义上讲是一个把设计者头脑中的抽象设计意念或构思逐步演化为现实的过程。在设计过程中的各个阶段，设计者需要借助一定的手段来表达自己对环境因素的考虑，对功能布局、交通组织、形体塑造、细部处理乃更深层次上的创作理念的展现。在本文中将重点介绍在建筑设计方案的思考和表达过程中，如何应用计算机技术完成建筑设计的数字化概念。创建高效的计算机辅助设计技术织合方法，使两者紧密合作。
1 建筑设计中计算机技术的应用
1.1 建筑设计对计算机软、硬件的需求
建筑设计中将建筑数字化，简言之是对计算机软件硬件的应用，包括了储存、运算处理、呈现和传输信息的方式方法。在运用计算机辅助建筑设计方案中就必然需要以下的基本构成要件： (1)计算机系统硬件及各种外部设备：它们是组成计算机设计媒体的介质系统。(2)操作系统：如Windows，UNIX等，它与计算机硬件系统及外部设各一起，组成所有计算机设计具及其操作具的共享平台。(3)应用软件如等，是对特定形式的计算机文件数据的生成、编辑或进行其他形式处理的操作工具和环境。
1.2 建筑设计中对计算机应用体现的几个关键方面
(1)建筑设计前期信息的收集和处理。建筑师在方案设计前期阶段中的主要工作是收集、检索与分析与项目有关的文件资料，其思维和表达土要体现为一种发散性、记录性、相对随意性和分析性的特征。随着网络强大的搜索引擎功能的出现，建筑师可以从网络中获取与建设项目当地的社会经济、文化习俗、环境资源等有关信息，也可以从网上得到支持方案设计的数据。这些对拓展建筑师的思维，以及帮助他们迅速捕获有助于方案构思的兴趣土题是很有效的。
(2)建筑方案的构思与设计。
建筑方案的构思与设计，大体上可以划分为概念设计和方案发展两个阶段。在概念设计阶段，建筑师主要是通过绘图、建模等计算机操作过程，将头脑中思考的内转移、外化为一种媒体对象，即概念设计草图或模型。为了能做到这些，建筑师需要借助于一些方便、快捷的二维CAD建模工具(如3ds MaX)以支持该阶段建筑师的开放、跳跃和探索思维。
2 不同类型计算机辅助方法
根据概念设计阶段中建筑师所研究的内容，可以在设计时选用不同类型的计算机辅助设计方法和策略，包括三维模型核心策略；信息模型核心策略；三维维模型到信息模型策略[1，2]。
2.1 面向二维建筑对象的概念设计
随着3ds Max／VIZ，Sketchup，FormZ等这些快速三维建模软件的相继推出，通过计算机直接创建建筑概念设计模型已经变成一件非常容易的事情。CAD三维模型是一种能为建筑师进行各种可能的尝试提供最大的便利的媒体工具，他能帮助建筑师快速地将他的设想概念化、形象化。建筑师在概念设计研究中，不仅可以通过三维模型来研究建筑的空间、形式、功能等设计要素，而且也可以涉及到建筑的材料、表面的质感及色彩、建筑光影的模拟等研究。因此这种面向建筑实休对象的三维构思设计方法，在表达建筑设计信息的完整性、关联性、准确性以及效率性等方面，都是传统的草图方法无法比拟的。
大多数三维CAD设计工具，基本上都提供了任意视点、动态视点的观察，以及日照阴影模拟功能，这种功能能够帮助建筑师对他做作的各种尝试性设计迅速作出评估和判断。
2.2 以三维模型为核心的方案发展策略
这种策略主要是指以sketchUP，3dsMax／VIZ，AutoCAD及以之为平台的建筑CAD模型为核心的设计方法。适合于建筑规模比较小，复杂程度一般或较低的设计项日。从支持方案发展阶段建筑师思维和表达的特点方面看，这些模型及CAD系统都各自有其优势。
1)SketchUP方法：其特点首先表现在它比较侧重于方案生成的快捷性。SketchUP模型只涉及空间几何数据和纹理、色彩信息，技术方面的约束较少，这样可以让建筑师较自由地围绕建筑空间、造型、材料、色彩、环境配置等这些最关心的卞题进行研究和探索。而且，当概念设计也是采用SketchUP方法时，在方案发展阶段采用相同工具可以更好的保持建筑师设计思维与表达的连贯性。其次，SketchUP同时也是具有较强的表现性。SketchUP具有许多种方便灵活的观察方式，如剖视、透明观察、任意视点及漫游等，能对方案设计阶段中的建筑师创新设计思维形成有力的帮助和支持。这些主要用于设计过程中的各种三维模型视图，几乎无须后期处理即可作为方案设计提交文件中所要求的表现图来使用。
SketchUP虽然能较好地支持方案阶段建筑师的创作过程，不过，从它对方案后续阶段的衔接与支持性来看，SketchUP也有其局限性，主要有两点：首先，SketchUP在生产符合现行规范中所要求的方案设计二维图纸文件方面的能力并不强，故只能通过AutoCAD补充绘制}其次，SketchUP模型实体所记录的信息较单纯，所有它无法提供方案设计审批所要求的有关技术经济指标、投资估算等方面的统计数据，这些只能依靠手上来补充完成。
2)AutocAD方法：这种方法包括了AutoCAD以及以之为平台的TArch，ABD，ADT~CAD方法。AutoCAD方法的特点，主要表现在对于方案设计三维图纸文件的绘制上，特别在建筑专业性CAD辅助下，不仅能方便地绘制出符合专业规范要求的图纸，而且也能生成出一定量的方案审批所需统计数据，因此可以作为SketchUP功能的补充。
3)3ds Max VIZ方法：其特点主要是体现对建筑方案设计所产生的视觉效果的逼真性表现方面，适合于监护方案设计后期建筑效果图和动画的制作。
2，3以信息模型为核心的方案发展策略
以建筑信息模型为核心的方法策略，适合干建筑规模较大或复杂程度较高的设计项目。
这种方法策略的优点为： (1)建筑信息模型CAD系统中的三维实体是包含了空间几何、材料、构造、造价等全信息虚拟构件或物体，当建筑师使用这些物体创造建筑空间或造型时，这些与建筑经济、技术等有关的因素自然而然地被一并考虑在内，其设计成果数据能对后续设计过程形成强有力的支持。(2)建筑信息模型CAD系统也能提供较强的三维设计功能，以及方便灵活的观察方式，可形成对方案设计阶段建筑师设计思维的有力支持。(3)建筑信息模型cAD系统中一般提供了材料统计、概预算等多种分析、计算工具，同时可提供图纸、报表文件等建筑设计文档的自动生成工具。
2.4 从三维模型到信息模型的方案发展策略
在建筑方案设计阶段，单纯地选择三维模型或者信息模型中的一种方法，实际上都存在一些局限，一般认为较合理的方法是将建筑信息模型和三维模型两者结合起来发挥综合优势。
3 结语
随着计算机的不断发展与普及，计算机应用变得越来越广泛，同时计算机辅助设计技术也在不断发展和变化，其中尤以CAD／CAM技术为主流。本文以计算机辅助设计与建筑设计的结合为研究对象，对计算机辅助建筑设计进行了分析研究，以求在学科交叉环节里，让计算机真止发挥其重要作用，显示其现代社会中的重要地位。21世纪是数字化的世纪，数字技术的应用扩展到了世界每个角落，行业的每个领域。在建筑领域尤其表现突出。建筑设计本身的“创造性”、“模糊性”，通过计算机将设计元素的自组织方式排列组合，激发设计人员的灵感和思想，从而生成更优更好的设计作品。
关键词：计算机辅助设计；建筑设计；学科交叉
对于应用计算机的设计人员来讲，可以使使用者的作业方式扩展，过去需要很多时间和精力投入的手作业、思维与设计的实现，现在都可以通过计算机进行。因此在今大计算机成为一个重要的工作交叉在很多其他专业领域，其中软件就是计算机应用技术与建筑设计学科交叉的产物。从建筑设计过程来看，某种意义上讲是一个把设计者头脑中的抽象设计意念或构思逐步演化为现实的过程。在设计过程中的各个阶段，设计者需要借助一定的手段来表达自己对环境因素的考虑，对功能布局、交通组织、形体塑造、细部处理乃更深层次上的创作理念的展现。在本文中将重点介绍在建筑设计方案的思考和表达过程中，如何应用计算机技术完成建筑设计的数字化概念。创建高效的计算机辅助设计技术织合方法，使两者紧密合作。
1 建筑设计中计算机技术的应用
1.1 建筑设计对计算机软、硬件的需求
建筑设计中将建筑数字化，简言之是对计算机软件硬件的应用，包括了储存、运算处理、呈现和传输信息的方式方法。在运用计算机辅助建筑设计方案中就必然需要以下的基本构成要件： (1)计算机系统硬件及各种外部设备：它们是组成计算机设计媒体的介质系统。(2)操作系统：如Windows，UNIX等，它与计算机硬件系统及外部设各一起，组成所有计算机设计具及其操作具的共享平台。(3)应用软件如等，是对特定形式的计算机文件数据的生成、编辑或进行其他形式处理的操作工具和环境。
1.2 建筑设计中对计算机应用体现的几个关键方面
(1)建筑设计前期信息的收集和处理。建筑师在方案设计前期阶段中的主要工作是收集、检索与分析与项目有关的文件资料，其思维和表达土要体现为一种发散性、记录性、相对随意性和分析性的特征。随着网络强大的搜索引擎功能的出现，建筑师可以从网络中获取与建设项目当地的社会经济、文化习俗、环境资源等有关信息，也可以从网上得到支持方案设计的数据。这些对拓展建筑师的思维，以及帮助他们迅速捕获有助于方案构思的兴趣土题是很有效的。
(2)建筑方案的构思与设计。
建筑方案的构思与设计，大体上可以划分为概念设计和方案发展两个阶段。在概念设计阶段，建筑师主要是通过绘图、建模等计算机操作过程，将头脑中思考的内转移、外化为一种媒体对象，即概念设计草图或模型。为了能做到这些，建筑师需要借助于一些方便、快捷的二维CAD建模工具(如3ds MaX)以支持该阶段建筑师的开放、跳跃和探索思维。
2 不同类型计算机辅助方法
根据概念设计阶段中建筑师所研究的内容，可以在设计时选用不同类型的计算机辅助设计方法和策略，包括三维模型核心策略；信息模型核心策略；三维维模型到信息模型策略[1，2]。
2.1 面向二维建筑对象的概念设计
随着3ds Max／VIZ，Sketchup，FormZ等这些快速三维建模软件的相继推出，通过计算机直接创建建筑概念设计模型已经变成一件非常容易的事情。CAD三维模型是一种能为建筑师进行各种可能的尝试提供最大的便利的媒体工具，他能帮助建筑师快速地将他的设想概念化、形象化。建筑师在概念设计研究中，不仅可以通过三维模型来研究建筑的空间、形式、功能等设计要素，而且也可以涉及到建筑的材料、表面的质感及色彩、建筑光影的模拟等研究。因此这种面向建筑实休对象的三维构思设计方法，在表达建筑设计信息的完整性、关联性、准确性以及效率性等方面，都是传统的草图方法无法比拟的。
大多数三维CAD设计工具，基本上都提供了任意视点、动态视点的观察，以及日照阴影模拟功能，这种功能能够帮助建筑师对他做作的各种尝试性设计迅速作出评估和判断。
2.2 以三维模型为核心的方案发展策略
这种策略主要是指以sketchUP，3dsMax／VIZ，AutoCAD及以之为平台的建筑CAD模型为核心的设计方法。适合于建筑规模比较小，复杂程度一般或较低的设计项日。从支持方案发展阶段建筑师思维和表达的特点方面看，这些模型及CAD系统都各自有其优势。
1)SketchUP方法：其特点首先表现在它比较侧重于方案生成的快捷性。SketchUP模型只涉及空间几何数据和纹理、色彩信息，技术方面的约束较少，这样可以让建筑师较自由地围绕建筑空间、造型、材料、色彩、环境配置等这些最关心的卞题进行研究和探索。而且，当概念设计也是采用SketchUP方法时，在方案发展阶段采用相同工具可以更好的保持建筑师设计思维与表达的连贯性。其次，SketchUP同时也是具有较强的表现性。SketchUP具有许多种方便灵活的观察方式，如剖视、透明观察、任意视点及漫游等，能对方案设计阶段中的建筑师创新设计思维形成有力的帮助和支持。这些主要用于设计过程中的各种三维模型视图，几乎无须后期处理即可作为方案设计提交文件中所要求的表现图来使用。
SketchUP虽然能较好地支持方案阶段建筑师的创作过程，不过，从它对方案后续阶段的衔接与支持性来看，SketchUP也有其局限性，主要有两点：首先，SketchUP在生产符合现行规范中所要求的方案设计二维图纸文件方面的能力并不强，故只能通过AutoCAD补充绘制}其次，SketchUP模型实体所记录的信息较单纯，所有它无法提供方案设计审批所要求的有关技术经济指标、投资估算等方面的统计数据，这些只能依靠手上来补充完成。
2)AutocAD方法：这种方法包括了AutoCAD以及以之为平台的TArch，ABD，ADT~CAD方法。AutoCAD方法的特点，主要表现在对于方案设计三维图纸文件的绘制上，特别在建筑专业性CAD辅助下，不仅能方便地绘制出符合专业规范要求的图纸，而且也能生成出一定量的方案审批所需统计数据，因此可以作为SketchUP功能的补充。
3)3ds Max VIZ方法：其特点主要是体现对建筑方案设计所产生的视觉效果的逼真性表现方面，适合于监护方案设计后期建筑效果图和动画的制作。
2，3以信息模型为核心的方案发展策略
以建筑信息模型为核心的方法策略，适合干建筑规模较大或复杂程度较高的设计项目。
这种方法策略的优点为： (1)建筑信息模型CAD系统中的三维实体是包含了空间几何、材料、构造、造价等全信息虚拟构件或物体，当建筑师使用这些物体创造建筑空间或造型时，这些与建筑经济、技术等有关的因素自然而然地被一并考虑在内，其设计成果数据能对后续设计过程形成强有力的支持。(2)建筑信息模型CAD系统也能提供较强的三维设计功能，以及方便灵活的观察方式，可形成对方案设计阶段建筑师设计思维的有力支持。(3)建筑信息模型cAD系统中一般提供了材料统计、概预算等多种分析、计算工具，同时可提供图纸、报表文件等建筑设计文档的自动生成工具。
2.4 从三维模型到信息模型的方案发展策略
在建筑方案设计阶段，单纯地选择三维模型或者信息模型中的一种方法，实际上都存在一些局限，一般认为较合理的方法是将建筑信息模型和三维模型两者结合起来发挥综合优势。
3 结语
随着计算机的不断发展与普及，计算机应用变得越来越广泛，同时计算机辅助设计技术也在不断发展和变化，其中尤以CAD／CAM技术为主流。本文以计算机辅助设计与建筑设计的结合为研究对象，对计算机辅助建筑设计进行了分析研究，以求在学科交叉环节里，让计算机真止发挥其重要作用，显示其现代社会中的重要地位。21世纪是数字化的世纪，数字技术的应用扩展到了世界每个角落，行业的每个领域。在建筑领域尤其表现突出。建筑设计本身的“创造性”、“模糊性”，通过计算机将设计元素的自组织方式排列组合，激发设计人员的灵感和思想，从而生成更优更好的设计作品。