第一章 计算机在建设领域的应用

第一节 计算机与建设行业的历史

一、计算机在建筑设计中的重要性

1．引言

随着我国经济的发展、社会的进步，计算机技术在我国的各行各业得到了广泛应用，并给社会带来了便利。这场以计算机技术为代表的新技术革命产生了很多新兴产业，同时也促进了传统产业的更新改造。作为国民经济传统四大支柱产业之一的建筑业，是从事建造各类房屋和兴建各项土木工程的行业，而计算机模拟在建筑集成设计中业已得到了广泛应用，并促进了建筑设计的不断优化和整个建筑行业的规范和发展。

2．CAD技术

计算机辅助设计（CAD）是信息技术在工程设计领域的一种应用技术，而计算机辅助建筑设计（CAAD）则是CAD技术的一个分支，是信息技术在建筑设计领域的一种应用技术。

近年来，我国建筑结构的计算软件与CAD制图软件取得了突飞猛进的发展，已经比较好地解决了平面和空间结构分析计算问题。绝大多数的分析计算程序都设有CAD接口使计算结果图形化，将结构设计人员从繁重的结构计算中解脱出来。目前，国内已开发了建筑工程各专业的CAD制图软件，借助制图软件，设计人员可以轻松地完成施工设计。

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。CAD系统由硬件和软件组成。硬件包括数据图形输入输出设备以及有关的硬件平台设备；软件包括系统软件、支撑软件和专业应用软件。CAD软件是一个功能强大、易学易用，具有开放型结构的软件，不仅便于用户使用，而且系统本身可以不断地扩充和完善，因而被广泛地应用于计算机及设计工作中。

3．3D施工模拟

3D施工模拟可以不受时间、地点、时机及社会因素的限制。它的超现实功能，可以任意选择所需要的视角，甚至物体的内部，可以更醒目地用动画的方法模拟场景中人们应注意的地方。在建筑行业中，建筑设计投标动画、房地产促销动画，多采用3D Max软件制作，这将对施工动画的使用产生很大的影响。事实上，现在已有众多优秀施工动画是由3D Max软件制作的。

4．先进技术

计算机的不断发展，其性能不断地提高，带动了建筑产业水平的提高，其中出现的多种先进技术被积极应用于建设工程中，如虚拟现实技术和协同设计技术等。

1）虚拟现实技术

虚拟现实技术又称灵境技术，是近十几年悄然兴起的高新技术，它是一种可创建三维虚拟世界的计算机系统。这种由系统创建的虚拟环境，作用于用户的视觉、听觉、触觉，使用户产生身临其境的感觉，用户很自然地通过计算机进入这个环境并操纵系统中的对象进行交互，进而沉浸其中。虚拟现实技术作为一项实用技术，在建筑设计和城市规划领域有着广泛应用前景。

首先，虚拟技术能够展示建筑物的整体信息。传统阶段的二维、三维的表达方式，只能传递建筑物部分属性的信息，并且只能提供单一尺度的建筑物信息，而使用虚拟技术可以展示一栋活生生的虚拟建筑物，并且可以在里面漫游，体验身临其境之感。建筑设计不仅仅是设计者的事，住户、管理部门都可起到辅助决策的作用，而虚拟现实技术在设计者和用户之间起到一种沟通的桥梁作用。

其次，在过去的建筑设计过程中，一般都会对设计的建筑物提出不同的设计方案，对未来建筑物的形象作多种设想，在虚拟的建筑三维空间中，可以实时地切换不同的方案，在同一个观察点或同一个观察序列中感受不同建筑外观，这样有助于比较不同的建筑方案的特点与不足，以便进一步进行决策。事实上，利用虚拟现实技术不但能够对不同方案进行比较，而且可以对某个特定的方案做修改，并实时地与修改前的方案进行分析比较。

2）协同设计技术

传统的产品设计是在图纸上以手工设计为主，设计周期长，设计成本高，质量还不能保证。而现今常用的CAD技术目前基本限于平面和单人作业。随着并行工程的广泛推行与计算机支持的协同工作（CSCW）领域研究的迅速发展，人们正在寻求将建设设计技术与CSCW技术结合起来的方法，以开发计算机支持的协同设计系统。到目前为止，协同设计主要应用在CAD/CAM/CAE集成化、远程计算与设计、工作流管理与PDM、虚拟产品设计与可视化等方面。

5．计算机对建筑创作的积极影响

计算机可以帮助设计人员担负计算、信息存储和制图等多项工作。在设计中可用计算机对不同方案进行大量的计算、分析和比较，以决定最优方案；各种设计信息都能存放在计算机的内存或外存里，并能快速地检索和方便地修改；设计人员通常用草图开始设计，将草图变为工作图的繁重工作可以交给计算机完成。正因如此，计算机辅助设计已经被广泛应用到工程设计和产品设计中，在建筑设计行业更成为了必不可少的工具。

利用计算机辅助建筑设计是一种用来表现设计的媒介，掌握计算机的基本操作也是一种基本技能。它极大地丰富了表达的方式，提高了设计图面效果，在设计的技术手段方面首先具备了参与国际竞争的能力。

随着人们对建筑的要求越来越高，建筑设计的方式也必将由原来的粗放设计向集成化设计转变，建筑设计的计算机模拟技术也将会受到越来越多的人的关注，这是一个必然的趋势。但就目前的建筑市场来说，情况还不容乐观，在各建筑设计团队中，计算机信息模拟和性能模拟没有完全融会到建筑设计之中。与此同时，我们应该看到其好的一面。近年来，建筑集成化设计和计算机模拟的相关基础和理论已经取得了长足的发展，并将逐渐形成系统的学科，进而会建立一套完整的体系和规范化的框架。因此，计算机模拟在建筑集成设计中的应用前景是光明的，我们必须正确地走下去，把计算机技术完全融会贯通于建筑设计之中，使建筑设计不断发展和完善，从而为人们设计出更人性化、更舒适的建筑产品，服务人类，并造福于人类。