CAD技术在工程设计中的应用

CAD技术在工程设计中的应用 学生姓名：付清 学 号：201330008 专业班级：13冶金(1)班 学 部：材料化工部摘要随着计算机技术的高速发展，计算机CAD技术在建筑工程设计中得到了广泛应用，AUTOCAD是工程制图人员普遍使用的通用绘图软件，通过多年的使用实践CAD技术以简单、快捷、存储方便等优点已在工程制图中承担着不可替代的重要作用。在使用CAD进行工程制图后，不仅能提高出图效率，缩短绘图时间，而且能创造良好的经济效益和社会效益，随着AUTOCAD软件在工程设计中的应用，全面掌握CAD制图技能，实现标准化、规范化操作是建筑工程绘图值得关注的问题。通过多年的设计实践CAD技术以简单、快捷、存储方便等优点已在工程设计中承担着不可替代的重要作用。CAD技术的应用使工程设计人员如虎添翼,在更加广阔的天地里施展才华。本文论述了CAD技术在建筑工程设计中的应用，还包括了CAD技术在工程设计中的发展前景和发展方向以及CAD技术在工程设计中的优缺点，让人更了解CAD技术在工程设计中有不可替代的重要作用。关键词：CAD技术，工程设计，CAD技术的优缺点，CAD技术的前景和发展AbstractWiththerapiddevelopmentofcomputertechnology,computerCADtechnologyhasbeenwidelyappliedintheconstructionengineeringdesign,AUTOCADistheuniversaldrawingsoftwarecommonlyusedinengineeringdrawingpersonnelthroughtheuseofCADtechnology,theadvantagesofpracticeformanyyearsinasimple,fast,convenientstorage,hastakenanirreplaceableimportantroleinEngineeringdrawing.CADintheuseofengineeringdrawing,notonlycanimprovetheefficiencyofdrawing,shortenthedrawingtime,butalsocancreategoodeconomicbenefitandsocialbenefit,withtheapplicationofAUTOCADsoftwareinengineeringdesign,acomprehensivegraspofCADdrawingskills,realizethestandardization,standardizationoperationisconstructiondrawingconcern.TheadvantagesofCADtechnologythroughthedesignpracticeformanyyearsinasimple,fast,convenientstorage,hastakenanirreplaceableimportantroleinengineeringdesign.ApplicationofCADtechnologytotheengineeringdesignpersonneltobeatigerwithwingsadded,todisplaytheirtalentinabroaderworld.ThispaperdiscussestheapplicationofCADtechnologyinarchitecturalengineeringdesign,includingtheadvantagesanddisadvantagesofdevelopmentprospectsinengineeringdesignanddevelopmentofCADtechnologyandCADtechnologyinengineeringdesign,letpeopleknowmoreaboutCADtechnologyhasanirreplaceableimportantroleinengineeringdesign.Keywords:TheadvantagesanddisadvantagesofCADtechnology,engineeringdesign,CADtechnology,CADtechnologyandtheprospectofdevelopment1引言通过多年的设计实践CAD技术以简单、快捷、存储方便等优点已在工程设计中承担着不可替代的重要作用。以中国建筑设计研究院为例,被评为90年代十大建筑的外交部办公大楼、北京国际饭店、北京外研社、北京图书馆等,由于使用了CAD技术使得设计工作量大大减少且建筑质量优良从而最终获得金榜提名。还有象SOG0现代城等等许多工程都应用了计算机进行辅助设计和辅助绘图,尤其建立了计算机网络辅助设计与管理后,不仅能提高设计质量,缩短设计周期,而且创造了良好的经济效益和社会效益,CAD技术的应用使工程设计人员如虎添翼,在更加广阔的天地里施展才华。2CAD技术的介绍2.1CAD技术的定义CAD（ComputerAidedDesign）的含义是计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用技术领域，它是美国Autodesk公司开发的一个人机交互式绘图软件，是利用二维和三维设计绘图系统工具，设计人员可以用它进行创建、浏览、管理、打印、输出以及共享设计图样等工作。CAD技术由于其具有完善的图形绘制功能，强大的图形编辑功能，可以采用多种方式进行二次开发，进行多种图形格式转换，较强的数据交换能力，支持多种操作平台、硬件设备，具有通用性、简单化，适合各类用户使用的特性，使得CAD软件系统在世界上得到广泛应用。建筑设计人员可以通过CAD操作界面将繁琐的工程设计图纸绘制的计算机上，并进行图纸设计、编辑、修改、放缩及重复工作，从而减少图纸设计时间，提供建筑工程设计效率。随着版本的不断升级更新和完善，使CAD系统从绘图功能非常有限逐渐发展到功能强大、性能稳定、市场占有率位居世界第一，在城市规划、建筑、绘图、机械、电子、造船、汽车等行业得到了广泛的应用。2.2CAD技术在建筑设计中应用的优势建筑工程图纸设计是工程量较大而繁琐的过程，需要通过各种技术方案比较、修改进而选择经济效益较高的方案，由于建筑工程绘图工程量大、计算精度要求高、设计过程单向化等特点，决定了不能通过手工设计，但通过采用CAD软件技术可以方便快捷的完成设计任务，计算机CAD软件设计具有一下几方面的优点：1、CAD软件进行图纸设计可以提供设计效率。由于CAD系统软件具有方便快捷的绘图功能，软件内有各种绘图工具库，在进行图纸绘制时可以直接调用各种线性，并进行修改，如果有相似的设计图纸，在设计时，程图纸不需要进行重新设计，而是对已有图纸进行简单的修改，就可以达到预想的效果，如建筑工程施工图稍作修改就可以转变成水暖图、电气设备图、结构施工图等，与手工绘图相比大大减少了工程设计人员的工作量，节约了时间，提高了工程设计的效率。2、CAD软件进行图纸设计的劳动强度低、图纸清洁。通过CAD软件设计，可以轻松的拿去设计人员手中各种铅笔、丁字尺、画板、三角板、橡皮等手工绘图工具，避免画错时的修修补补工作而导致的脏乱，通过CAD软件中的各种工具库，实现方便、快捷、干净、轻松的绘图，使设计人员不必担心画错而进行繁琐的修改，从而使图纸干净整洁。3、通过CAD软件可以妥善管理设计资料。建筑工程设计图纸往往较多，如果全部打印出来，占用空间大且不方便保管，而CAD软件绘制的各种资料可以直接存储的各种移动磁盘、电脑硬盘或刻录成光盘，保管安全方便，容易调用，进而避免资料出现各种损失。4、采用CAD软件进行图纸设计可以提供建筑工程设计精度。建筑工程设计精度要求较高，一般要标注到毫米单位，尤其是对设计上的细部结构要求较为严格，但在施工过程中精度可以适度降低，但如果进行大规模、结构复杂的工程进行设计时，离开CAD软件，工程设计量将成倍增加，尤其是CAD在室内声场分析、三维模型搭建、建筑效果模拟、灯光照明、日影分析等方面的优越性是手工设计无法逾越的。2.3计算机CAD软件系统应用分析CAD软件系统的普及使建筑工程设计发生了质的飞跃和根本性的革命，使设计人员丢掉手工绘图用的各种工具，从图板上解放出来，进入计算机模拟系统，提高了设计的工作效率，节约时间和资源，但是，在建筑设计中有关CAD软件应用方面出现的问题也不少，主要有以下几点：1.标准化强度低。现如今我国有关CAD方面的软件设计缺乏统一的标准，工程图纸尺寸标注方式和绘图标准不统一致使各专业之间的数据衔接困难，用不同软件或不同版本的软件绘图时，在打开过程中容易出现数据丢失或是数据乱码等现象，给建筑工程设计人员带来许多不必要的麻烦，这将严重影响着CAD技术在建筑工程方面的发展和推广。2.CAD软件集成化强度低。虽然建筑工程图纸设计已经实现计算机普遍设计，但由于计算机设计人员基本上都停留在单向用户设计阶段，甚至有些软件基本停留在单机版，不能支持支持协同设计工作，造成设计中数据繁多、不协调以及疏漏等情况普遍存在。在各种新技术、新材料、新设计方法不断更新的前提下，只有尽快实现计算机CAD软件设计的集成化技术，才能不断提供工程设计效率和质量。3.CAD软件智能化程度相对落后，在设计过程中虽然已经实现轴线、墙体、门窗、标准等图形自动生成，但是在自动生成后依然存在不少缺陷，不够合理实用，建筑技术设计人员往往需要进行大量修改，各种立面图、剖面图、大样图等设计方面，如果出现一时疏忽就会给工程带来巨大损失。3CAD技术在工程设计中的实施情况3.1CAD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。3.2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。4CAD技术在工程设计中存在的优缺点4.1CAD技术在工程设计中的优点4.1.1设计工作的高效及设计成果的重复利用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。4.1.2精度提高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。CAD在日影分析、室内声场分析、灯光照度分析等方面的计算精度、速度也是手工计算无法比拟的。4.1.3资料保管方便CAD软件制作的图形、图象文件可以直接存储在软盘、硬盘上，资料的保管，调用极为方便。你可以将设计项目刻录成光盘，数据至少可以保存50年。你可以将以前的图纸通过扫描仪，数字化仪输入电脑，避免资料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失。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，这也是CAD在建筑设计上最出风头的。CAD制作的建筑效果图其透视关系、光影关系、建筑材料的质感，都可真实再现，惟妙惟肖，在加上真实的树木、人、天空、汽车配景，几可乱真。如果在加上现场环境照片融合更有说服力。CAD制作效果图优势还在于，只要建筑的三维模型搭建完成，就可以任意指定透视角度，模型材质，快速生成多张效果图而无需从头做起，这是传统手绘效果图无法比拟的。这一切都让设计师在建筑设计上收益非浅，在向甲方推销自己的设计成果时也更有说服力。4.1.4设计理念的改变CAD的智能化将部分取代设计师的一些设计工作，而CAD对设计的标准化、产业化起着巨大的推动作用。随着信息技术、网络技术的发展，跨地区合作设计，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。通过一根电话线“在家工作”将成为可能。4.2CAD技术在工程设计中的缺点4.2.1CAD技术对设计思想的束缚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。4.2.2CAD技术扼杀建筑艺术建筑是一门融科技、艺术、文化、哲学于一体的学科。建筑既是一件商品，也是一件艺术品。有关人事认为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。而最有艺术气息的手绘建筑效果图，也将要被电脑效果图取代，电脑效果图虽然正式可信，快捷方便，但它缺少手绘图所体现的个性，以及设计师笔下流露的特有的感觉。4.2.3CAD浪费资源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。4.2.4CAD技术存在不可靠性CAD技术使得设计师不得不面对计算机病毒，CAD软件本身的更新升级，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。国内某结构软件早期版本的程序错误让人汗津，岁为造成重大损失并且在后续版本得到修正，但谁又能保证现行的软件不存在问题呢。5CAD技术在建筑工程中的应用前景5.1计算机图形技术工程设计的主要最终产品是图纸。利用技术制成图纸是计算机图形技术应用的直接表现。即使随着工程技术的不断完善,可以开发出不依赖人工干预就能自动形成图纸的硬件或软件产品,这种产品也不能满足实际工程的要求,因为实际工程的使用者是人,所以技术也不应当向着完全自动的方向发展,而应坚持辅助设计的原则。作为工程设计人员也就是软件产品的直接使用者,最需要的是具有非常灵活的编辑功能的软件产品,而不是“自动设计”的产品。另外需要强调的是绘图和设计的区别,一般来说绘图是指绘图员根据设计人员的设计结果(也许在图纸上)在计算机上生成其工作图;而设计是指设计者基于功能或美观方面的要求由想象创作出新产品。强调这种区别的意义在于设计者对软件的要求不同于绘图者,需要的是具备一定概括能力的软件,在由粗到细的设计过程中,从方案确定到施工图实施,不同阶段需要不同特色的软件。由此可见,能满足(而不是引导)设计人员由粗到细地完成工作的方法和功能强大、完备的工具集是今后给排水图形技术要完善的主要方面。5.2工程数据库的建立简言之,数据库是数据的集合。通常所说的、等是指数据库管理系统。它们提供按一定方式操作数据库的方法,比如查询、报表等等,同时因操作的原因,它们要求数据按特定的方式组合。工程数据库是工程数据的集合,按数据组合方式的不同,其操作方法也许可以借助已有管理系统,也许需要另外开发。但工程数据库及其操作方法的建立在设计中是非常必要的。建筑给排水工程设计中,在一项设计提交纸面(或计算机)之前,需要进行大量的工种间配合。比如各专业间的互提资料过程,像泵井、水池位置这样的资料已有较简单的方法完成;而提地下室的混凝土水池预留防水套管位置就并非如此简单,要整理许多资料,且整理过程中有可能出错。使用一种各专业都能操作的工程数据库,整理资料的工作交给计算机完成,由数据库再形成条件图,简单快捷,不必要的错误很少。再如,施工图中的管道综合,情况可能更复杂,数据量也非常大,没有一种合理的数据集合方式和操作方法就不能完成这种工作,也就不能保证以更高的质量和更快的速度提交设计文件。5.3标准件设备资料库的使用在建筑给排水工程设计中,标准件主要是材料和设备。材料由图纸中的图例表示,而设备则牵扯到选型、计算和布置等较多方面。目前的软件产品一般提供了较完备的材料库,有的甚至提供能自行扩充维护的材料库,但设备资料相对较少。虽然一些软件将水泵等常见设备编入设备库,但是它们具有先天的缺点:不能提供完整的相关资料和及时的更新。其实,建筑给排水工程中有些设备的使用比较复杂,比如热交换、中水处理、游泳池等等,本身的信息量就决定了它们应当有专门的软件提供支持。这部分软件的开发者最恰当的人选应当是生产设备的企业,基本内容应当包括设备的性能特点、使用说明、选型计算方法、支持辅助形成计算书以及能被系统直接调用的文件。在支持多任务的操作平台上同时使用软件和设备选型软件,完成计算选型的设备被直接调入软件进行布置,这是使用设备资料库比较理想的方式虽然设备资料库是的必要组成部分,又是今后需要完善的部分,然而国内大多数中小型企业在意识和技术条件上还不具备开发它的能力。但相信随着建筑给排水计算机应用标准、规范的不断完善,使用设备资料