摘要：CAD技術(shù)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣。對(duì)CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述，對(duì)國(guó)內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行了說(shuō)明，并對(duì)應(yīng)用中存在的問(wèn)題以及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了分析和研究。
　　關(guān)鍵詞：CAD技術(shù)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；PKPM；TBACCA
　　計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）系統(tǒng)在建筑設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。尤其是近年來(lái)高層建筑結(jié)構(gòu)分析理論的逐步成熟，極大地推動(dòng)了我國(guó)高層建筑的發(fā)展。
　　1．CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用特點(diǎn)
　　1．1CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的優(yōu)點(diǎn)
　　CAD的智能化將部分取代設(shè)計(jì)師的一些設(shè)計(jì)工作，而CAD對(duì)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)業(yè)化起著巨大的推動(dòng)作用。隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，跨地區(qū)合作設(shè)計(jì)，異地招投標(biāo)、設(shè)計(jì)評(píng)審也將普及。
　　建筑設(shè)計(jì)的精度一般標(biāo)注到毫米，結(jié)構(gòu)計(jì)算的精度也不是很高，施工時(shí)的精度更低，但對(duì)于一些特型或規(guī)模大、復(fù)雜的建筑離開(kāi)了CAD困難將成倍增長(zhǎng)。CAD在日影分析、室內(nèi)聲場(chǎng)分析、燈光照度分析等方面的計(jì)算精度、速度也是手工計(jì)算無(wú)法比擬的。
　　一些相近、相似的工程設(shè)計(jì)，圖紙只要簡(jiǎn)單修改一下就行了，或者直接套用，CAD軟件可以將建筑施工圖直接轉(zhuǎn)成設(shè)備底圖，使水暖、電氣的設(shè)計(jì)師不會(huì)在描繪設(shè)備底圖上浪費(fèi)時(shí)間。而且現(xiàn)在流行的CAD軟件大多提供豐富的分類圖庫(kù)、通用詳圖，設(shè)計(jì)師需要時(shí)可以直接調(diào)入。
　　CAD制作的建筑效果圖其透視關(guān)系、光影關(guān)系、建筑材料的質(zhì)感，都可真實(shí)再現(xiàn)，惟妙惟肖。CAD制作效果圖優(yōu)勢(shì)還在于，只要建筑的三維模型搭建完成，就可以任意指定透視角度，模型材質(zhì)，快速生成多張效果圖而無(wú)需從頭做起，這是傳統(tǒng)手繪效果圖無(wú)法比擬的。
　　1．2CAD技術(shù)在建筑工程設(shè)計(jì)中的缺點(diǎn)
　　CAD技術(shù)在給建筑設(shè)計(jì)業(yè)帶來(lái)巨大效益的同時(shí)其負(fù)面作用也日益顯現(xiàn)，值得深思。
　　由于電腦屏幕尺寸的限制，設(shè)計(jì)師關(guān)注的往往是設(shè)計(jì)的局部，對(duì)全局的把握有一定影響，使得整個(gè)建筑物的比例、體量失控。CAD的精確性要求其每一筆都要有準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，使得方案設(shè)計(jì)中需要的模糊性、隨機(jī)性被扼殺，設(shè)計(jì)缺乏靈感。另一方面CAD軟件自身功能的局限性以及設(shè)計(jì)師對(duì)CAD軟件掌握的熟練程度，使得建筑師好的靈感、創(chuàng)意不能通過(guò)CAD表達(dá)出來(lái)，建筑師的思想、思路、靈感被束縛。
　　建筑是一門(mén)融科技、藝術(shù)、文化、哲學(xué)于一體的學(xué)科。建筑既是一件商品，也是一件藝術(shù)品。CAD的標(biāo)準(zhǔn)化、工業(yè)化使得建筑作品千篇一律，缺乏靈氣、缺乏個(gè)性和人情味，建筑已經(jīng)變?yōu)榧兇獾纳唐贰６�最有藝術(shù)氣息的手繪建筑效果圖，也將要被電腦效果圖取代，電腦效果圖雖然正式可信，快捷方便，但它缺少手繪圖所體現(xiàn)的個(gè)性，以及設(shè)計(jì)師筆下流露的特有的感覺(jué)。
　　CAD技術(shù)使得設(shè)計(jì)師不得不面對(duì)計(jì)算機(jī)病毒，CAD軟件本身的更新升級(jí)，電腦資料的保存等一些不可靠因素。由于上述一個(gè)或幾個(gè)原因設(shè)計(jì)師就得停止工作，去解決與設(shè)計(jì)無(wú)關(guān)的問(wèn)題，或者由于設(shè)計(jì)師的誤操作和對(duì)CAD知識(shí)掌握不夠，可能辛苦幾天甚至幾年的設(shè)計(jì)成果被誤刪、覆蓋付之東流。
　　2．建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要分析軟件
　　2．1PKPM系列
　　PKPM系列結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪圖軟件,由中國(guó)建科院結(jié)構(gòu)所研制開(kāi)發(fā),采用FORTRAN語(yǔ)言編寫(xiě),以AUTOCAD做繪圖支持軟件。主要軟件有:（1）鋼筋混凝土框、排架及連續(xù)梁結(jié)構(gòu)計(jì)算與繪圖軟件；（2）PMCAD結(jié)構(gòu)平面設(shè)計(jì)及軟件；（3）TATSATWE高層建筑結(jié)構(gòu)三維分析計(jì)算程序；（4）EF彈性地基梁筏板基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)CAD；（5）JLQ剪力墻結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)；（6）STS鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)。
　　其優(yōu)點(diǎn)是:這批軟件既可接力運(yùn)行,亦可獨(dú)立操作,使用相當(dāng)方便,稍具CAD基礎(chǔ)知識(shí)及有一定的結(jié)構(gòu)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的人員均可使用。由于其較強(qiáng)的人機(jī)交互功能和繪圖功能,以及適應(yīng)性很好的前后處理功能,可以實(shí)現(xiàn)從結(jié)構(gòu)分析到施工圖繪制的全過(guò)程。其不足之處是:尺寸標(biāo)注及梁柱斷面圖太多,且難以人工調(diào)整,計(jì)算結(jié)果亦太保守。
　　2.2TBACCA系列
　　TBACCA系列建筑工程輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件,由北京建筑工程設(shè)計(jì)軟件研究院開(kāi)發(fā),其主要軟件有:（1）TBSACAD多層及高層建筑結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)；（2）TBTS高層及多層建筑結(jié)構(gòu)空間分析系統(tǒng)；（3）TBFECAD輔助地基設(shè)計(jì)系統(tǒng)；（4）TBLBLTCAD梁板樓梯輔助設(shè)計(jì)軟件；（5）TBSSCAD鋼桁架輔助設(shè)計(jì)。
　　此外該系統(tǒng)尚含有建筑、城規(guī)、電氣、水、暖等專業(yè)軟件。這批軟件的特點(diǎn)是編制緊湊,操作簡(jiǎn)單,適用范圍廣泛,同樣可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分析到施工圖繪制的全過(guò)程。但它不能用于計(jì)算多塔樓結(jié)構(gòu),同時(shí)由于在現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)計(jì)算中未考慮樓板對(duì)梁抗扭剛度的影響,因而計(jì)算結(jié)果一般難以滿足抗扭要求。
　　3．結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中存在的主要問(wèn)題及解決方法
　　（1)一些軟件使用較為復(fù)雜,用戶不易掌握,而且出圖質(zhì)量不高,很多情況下設(shè)計(jì)人員必須對(duì)設(shè)計(jì)出的圖形進(jìn)行一些修改,才能滿足設(shè)計(jì)要求。由于這些軟件大都基于AUTOCAD軟件平臺(tái),所以如果設(shè)計(jì)者不熟練掌握CAD技巧,那么對(duì)設(shè)計(jì)圖形進(jìn)行編輯修改是非常困難的。
　�。�2)國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)軟件大都是單機(jī)版,資源浪費(fèi)嚴(yán)重。各設(shè)計(jì)院對(duì)同一套軟件需要重復(fù)購(gòu)買(mǎi),而軟件比較昂貴,使得設(shè)計(jì)部門(mén)投入較大,對(duì)普及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)帶來(lái)了一定的困難,所以建立網(wǎng)絡(luò)CAD系統(tǒng)勢(shì)在必行。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是近年來(lái)飛速發(fā)展的一個(gè)領(lǐng)域,它的最大特點(diǎn)是資源共享、信息傳遞,在一些發(fā)達(dá)國(guó)家,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)遍布各個(gè)行業(yè),而在建筑設(shè)計(jì)方面更為普遍。
　　（3)近年來(lái),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了革命性的變化,隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件的進(jìn)步,CAD自動(dòng)化程度越來(lái)越高,工程師們可以很快的完成復(fù)雜結(jié)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。正因如此,使得一部分人忽略、淡化了重要的設(shè)計(jì)概念,過(guò)分依賴于計(jì)算機(jī),以至于在計(jì)算中出現(xiàn)差錯(cuò)。所以為了避免此類問(wèn)題的發(fā)生要做到以下幾點(diǎn):首先,必須以概念設(shè)計(jì)為主導(dǎo),根據(jù)建筑物的功能、高度和結(jié)構(gòu)自身受力特性等來(lái)選擇合適的結(jié)構(gòu)體系,如框架結(jié)構(gòu)、剪力墻結(jié)構(gòu)、框剪、筒體結(jié)構(gòu)等。其次,了解程序的基本假定、適用范圍,根據(jù)不同的工程選擇不同的模型進(jìn)行分析計(jì)算。隨著社會(huì)的發(fā)展,設(shè)計(jì)思想不斷更新,結(jié)構(gòu)體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來(lái)越復(fù)雜。第三,正確選擇軟件。高層建筑結(jié)構(gòu)三維空間分析軟件常見(jiàn)的有薄壁桿件模型、殼元模型,如等平面框架、排架軟件的底層框架空間分析程序等。設(shè)計(jì)人員應(yīng)根據(jù)工程受力特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)形式正確選用相應(yīng)力學(xué)模型的分析軟件。對(duì)于一些大中型重要工程應(yīng)采用兩種以上不同理論模型進(jìn)行比較,選擇更合理的計(jì)算結(jié)果。
　　4．CAD在建筑工程應(yīng)用中的發(fā)展方向
　�。�1)科學(xué)計(jì)算可視化�？茖W(xué)計(jì)算可視化是發(fā)達(dá)國(guó)家于20世紀(jì)90年代后期提出并發(fā)展起來(lái)的新興技術(shù),是指將科學(xué)計(jì)算過(guò)程和產(chǎn)生數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖形及圖像信息,在屏幕上顯示并進(jìn)行交互處理。作為科學(xué)發(fā)現(xiàn)與理解的強(qiáng)有力工具,在土木工程領(lǐng)域中,可視化研究有廣闊的應(yīng)用前景。
　　（2)向設(shè)計(jì)的全過(guò)程拓展,實(shí)現(xiàn)一體化和智能化。國(guó)外建筑工程領(lǐng)域在20世紀(jì)80年代已開(kāi)始了設(shè)計(jì)全過(guò)程一體化的研究。美國(guó)和西歐一些國(guó)家曾聯(lián)合組成專門(mén)委員會(huì),致力于開(kāi)發(fā)通用服務(wù)系統(tǒng),支持全球建筑設(shè)計(jì)信息交換,并研究了建筑工程模式與圖形數(shù)據(jù)交換統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。人工智能輔助設(shè)計(jì)是CAD的另一個(gè)重要發(fā)展方向,帶有內(nèi)置專用知識(shí)的人工智能,能完成面向?qū)ο蟮膮��?shù)設(shè)計(jì),能方便地評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)的完善性,提供易于使用的工具,在全過(guò)程設(shè)計(jì)中,引導(dǎo)設(shè)計(jì)人員在較高層次上自動(dòng)完成分析及設(shè)計(jì),同時(shí)保證在遵守現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)允許的范圍內(nèi)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案,改善分析及設(shè)計(jì)的質(zhì)量。
　　參考文獻(xiàn):
　　[1]劉堂華.結(jié)構(gòu)CAD應(yīng)用技術(shù)的幾個(gè)問(wèn)題[J]工程建筑與檔案,2002(2):29230.
　　[2]邵乘勝.AutoCAD輔助建筑裝飾設(shè)計(jì)及工程制圖的技巧[J]山西建筑,2008，3.
　　[3]邱巖,曾魁.我國(guó)建筑CAD系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]青島建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào),2006(2).