浅谈现代计算机辅助设计对建筑设计的影响.doc

浅谈现代计算机辅助设计对建筑设计的影响【摘要】 在当今建筑设计行业，计算机辅助设计已经成为一种基本的工作方式，计算机辅助设计技能已经成为对建筑设计从业人员的基本要求。从某种程度上讲，计算机辅助设计已经掌握了国内建筑设计行业的技术关键甚至是生存命脉。在这样的环境下，我们有必要抽身事外，以客观的态度解读计算机辅助设计与建筑设计的关系，审视计算机辅助设计对建筑设计未来的影响，只有这样才能真正运用好计算机辅助设计这个工具，创造更大价值。【关键词】 计算机辅助设计；建筑设计；发展；影响计算机辅助设计（简称CAD）定义：计算机辅助设计（Computer Aided Design,CAD）即运用计算机软件制作并模拟实物设计，展现新开发商品的外型，结构，色彩，质感等特色。计算机辅助设计简史：CAD最早的应用是在汽车制造、航空航天以及电子工业的大公司中。随着计算机变得更便宜，应用范围也逐渐变广。CAD的实现技术从那个时候起经过了许多演变。这个领域刚开始的时候主要被用于产生和手绘的图纸相仿的图纸。在建筑设计行业中，计算机辅助设计主要被用来绘制施工图等图纸，从技术层面上讲，那时的CAD仅仅如针管笔一样，是绘图的工具罢了。计算机技术的发展使得计算机在设计活动中有更有技巧的应用。现今，CAD已经不仅仅用于绘图和显示，它开始进入设计者的专业知识中更智能的部分。如在建筑设计中，我们可以利用计算机辅助设计软件对建筑设计本身进行各种校验和分析，比较常用的有日照分析、节能分析、风场及热辐射模拟等等。CAD从单纯的手的辅助工具逐渐成为设计师脑的辅助工具。CAD从80年代开始在我国少数院所使用，由于当时的硬件性能以及价格的限制，并受制于CAD软件自身功能的不足与缺陷，人们还无法完全摆脱手绘制图纸。到90年代末由于软硬件性能的提高、完善，以及CAD技术的突出优点，使得CAD迅速在全国普及，大大推动了中国建筑设计业的发展。CAD在建筑设计行业中的应用范围也不断扩展，并逐步渗透到建筑设计行业的各个领域和专业。在这样的发展历程中，建筑设计工作的效率及精确性得到了划时代的提高，建筑设计行业的效率也随之大幅提高，建筑设计行业所创造的价值不断攀升。CAD在建筑设计各个阶段所扮演的角色：首先是概念草图阶段。它包括了建筑绘图语言中的种种方式：从反映环境关系的总平面图到体现细部构造的节点大样图，从表达功能关系的平面图到浓缩空间形态的剖面图等；同时，它也包括建筑师灵感突现时勾勒下的可能是无序的线条等。概念草图是建筑师脑、眼、手分工协作的结果，是建筑师创意的集中体现。建筑师靠一支笔、一张纸能够较快地跟随思维的变化，将脑中的点点滴滴记录下来并随时修正、演进。概念草图阶段对于建筑设计来说，是最能体现建筑设计融科技、艺术、文化、哲学于一体之特征的阶段。目前，由于国内建筑市场比较浮躁，开发设计周期短等原因，相当一部分建筑设计师，在这个阶段就引入计算机辅助设计手段，进行概念“草图”的推敲，这种CAD 技术的滥用会使建筑设计工作从一种艺术创作变为一种工业化生产，CAD引以为荣的复制、套用的高效率手段，使得设计过程本身就伤害了这一学科，而CAD的标准化、工业化使得建筑作品千篇一律，缺乏灵气、缺乏个性和人情味，建筑已经变为纯粹的商品。可以说，从现今CAD技术以及当前国内在此设计阶段对CAD技术应用的形式来看，CAD扮演了负面的角色，成为建筑设计的不利因素。二是体量模型推敲阶段。中国自古便有“烫样”，用来展示建筑未来之形态。体量模型是辅助建筑师推敲形体关系的有力手段。日本建筑师芦原义信在外部空间设计中提到的加法与减法即属于此范畴。传统的体量模型推敲方法常用纸板、泡沫板、泥塑等，这些手段传承已久，是非常直观的推敲手段，但这些手段都存在一个致命的弱点：时间及技术成本的付出及不可修改性。这些手段所制作的体量模型都受制于材料特性以及制作者技术水平，往往不能完全准确地表达设计意图，或者为了达到表达设计意图的目的，需要花费大量的时间精力来完成制作过程甚至付出高昂的成本，而且一旦成型，很难根据设计师设计思路的变化进行更改。CAD在这个阶段能够轻而易举地为建筑设计师提供强大的电子工具，建立体量模型，并可以根据设计师的设计思路，进行快速而低成本的改变。设计师甚至可以倚仗某些CAD设计软件提供的强大功能，创造更新颖的体量关系，拓展自己的设计思路。同时，CAD在此设计阶段也存在一些不可避免的局限性，这种局限性是硬件、软件技术或设计者本身造成的。比如由于电脑屏幕尺寸的限制，设计师关注的往往是设计的局部，对全局的把握有一定影响，使得整个建筑物的比例、体量失控。CAD的精确性要求其每一笔都要有准确的数据，使得方案设计中需要的模糊性、随机性被扼杀，设计缺乏灵感。另一方面CAD软件自身功能的局限性以及设计师对CAD软件掌握的熟练程度，使得建筑师好的灵感、创意不能通过CAD表达出来，建筑师的思想、思路、灵感被束缚。CAD在体量模型推敲阶段所扮演的角色可以说是优劣参半，如何在这一阶段利用自己掌握熟练、功能强大的CAD技术，成为现代建筑设计师的必修课。三是细部推敲及形象模拟阶段。CAD技术的发展给建筑设计带来了新的设计方法。利用计算机建立设计模型，从内到外，从空中到地面，从任何一个设计者需要的角度来观测建筑的外观形态、内部空间、细部设计等，给了建筑师更为逼真、生动形象的建筑观感。甚至，计算机还可以模拟人在建筑中的行走路线，以一种亲身体验的方式将建筑未来的使用状况展示出来。这是体量模型和概念草图难于达到的。在这个设计阶段中，CAD技术带来的，是革命性的发展，它为建筑设计提供了一对翅膀，成为建筑方案设计的有利因素。四是技术设计阶段。从根本上说，建筑设计仍然是偏重于科技技术设计，特别是在建筑方案设计进入真正实施阶段的时候，技术设计尤为重要，也是核心工作。技术设计初步阶段，CAD所能提供的帮助尤为突出。各专业设计师可以利用CAD技术建立建筑模型，对建筑内外部环境等进行各种校验推算，并根据其结果进行更深一步的设计工作。例如建筑日照分析、场地风场模拟、气候模拟、建筑内部热工环境模拟、声场分析、照明分析等，都为设计师提供了前所未有的快速、精确、直观的分析方法。在此之前，这些工作大部分都需要设计师花费大量的精力进行手工核算，甚至是依靠经验判断大致情况。在客观技术设计阶段，CAD所能提供的便捷方法及准确结论是传统方式所不能代替的。五是施工图设计阶段。在这个阶段中，计算机辅助设计技术所发挥的重要作用成为CAD在建筑设计行业中扮演重要角色的决定性因素。手绘绘图，工作人员常常手里拿着几只不同粗细的墨笔，丁字尺、三角板、曲线板等工具不停的在手里更换，而且一旦画错，修改非常费事，甚至从头来过，图面修修补补显的脏乱。用CAD绘图则可以一只鼠标做你想做的任何事情。它有统一的线型库、字体库，图面整洁统一。CAD软件所提供的UNDO功能让你不必担心画错，它可以使你返回到你画错之前的那一步。你更可以在电脑系统后台运行一些音乐播放软件，一边听音乐一边工作。 而且CAD软件绘图真正做到方便、整洁、清洁、轻松。CAD之所以高效，因其最伟大的功能之一： “COPY”。一些相近、相似的工程设计，图纸只要简单修改一下就行了，或者直接套用，而你只需按几下键盘、鼠标。CAD软件可以将建筑施工图直接转成设备底图，使水暖、电气的设计师不会在描绘设备底图上浪费时间。而且现在流行的CAD软件大多提供丰富的分类图库、通用详图，设计师需要时可以直接调入。重复工作越多，这种优势越明显。结构计算的高效，一个普通的框架结构，以往手工计算需要一个星期左右时间，用CAD快的一天就可以完成。建筑设计的精度一般标注到毫米，结构计算的精度也不是很高，施工时的精度更低，但对于一些特型或规模大、复杂的建筑离开了CAD困难将成倍增长。六是建筑设计管理。这是一个贯穿整个建筑设计工作始终的重要环节。CAD软件制作的图形、图象文件可以高密度地存储在多种介质上，资料的保管，调用极为方便。例如设计项目数据光盘，数据至少可以保存50年，比传统纸质文件保存年限长的多。资料的管理更有科学性，只要一台电脑就可以管理的井井有条，资料室也将告别成排的资料柜，因为一个院所从成立到现在所有的资料几张光盘就装下了。合作设计，异地招投标、设计评审也将普及。在第一时间接受科技信息，与世界同步。但CAD也给建筑设计造成了一定的风险：CAD是一项科技含量很高的技术，通常一名设计师要用半年到一年的时间才能熟练掌握CAD软件及电脑知识。可是在科技飞速发展的今天你学习的步伐永远追不上电脑、外设、CAD软件的更新、升级步伐。设计师不得不花费大量时间应付这些变化。CAD的复杂、难懂使得设计师望而却步，一些院所专门设立、配备电脑操作维修人员，甚至设立一个专门的CAD工作部，因为一个优秀的设计师不一定是CAD高手，反之亦然。CAD对人力、时间的浪费可见一斑。其次，CAD对物质财力的浪费更甚。一个院所要想实现微机制图其硬件设备如：电脑、工作站、绘图仪、复印机、扫描仪、数字化仪、数码相机、可录光驱、UPS等的投资不菲，而它们的折旧率、升级费用也很高。它的软件投资也居高不下，当然前提是使用正版软件。再有就是软盘、纸张、绘图仪墨水、复印碳粉等耗材花费惊人。尤以纸张为甚，虽然表面上CAD技术让人摆脱了图板，实现了无纸化办公，但事实上由于电脑屏幕尺寸的限制，一次只能看一张图而且是局部，图纸很难审核，往往需打印多次核对，相应的也带来了墨水的浪费。对整个社会的可持续发展、环境保护极为不利。另外，CAD技术使得设计师不得不面对计算机病毒，CAD软件本身的BUG，设备的更新升级，电脑资料的保存等一些不可靠因素。由于上述一个或几个原因设计师就得停止工作，去解决与设计无关的问题，或者由于设计师的误操作和对CAD知识掌握不够，可能辛苦几天甚至几年的设计成果被误删、覆盖付之东流。CAD技术极为方便的复制、套用使得电脑文件的版权问题也日益尖锐。综上所述CAD