摘要：CAD技術在建筑設計領域得到越來越廣。對CAD技術在建筑工程設計中的應用的優缺點進行了闡述，對國內應用較為廣泛的設計軟件進行了說明，并對應用中存在的問題以及發展趨勢進行了分析和研究。
　　關鍵詞：CAD技術；結構設計；PKPM；TBACCA
　　計算機輔助設計（CAD）系統在建筑設計領域得到越來越廣泛的應用。尤其是近年來高層建筑結構分析理論的逐步成熟，極大地推動了我國高層建筑的發展。
　　1．CAD技術在建筑工程設計中的應用特點
　　1．1CAD技術在建筑工程設計中的優點
　　CAD的智能化將部分取代設計師的一些設計工作，而CAD對設計的標準化、產業化起著巨大的推動作用。隨著信息技術、網絡技術的發展，跨地區合作設計，異地招投標、設計評審也將普及。
　　建筑設計的精度一般標注到毫米，結構計算的精度也不是很高，施工時的精度更低，但對于一些特型或規模大、復雜的建筑離開了CAD困難將成倍增長。CAD在日影分析、室內聲場分析、燈光照度分析等方面的計算精度、速度也是手工計算無法比擬的。
　　一些相近、相似的工程設計，圖紙只要簡單修改一下就行了，或者直接套用，CAD軟件可以將建筑施工圖直接轉成設備底圖，使水暖、電氣的設計師不會在描繪設備底圖上浪費時間。而且現在流行的CAD軟件大多提供豐富的分類圖庫、通用詳圖，設計師需要時可以直接調入。
　　CAD制作的建筑效果圖其透視關系、光影關系、建筑材料的質感，都可真實再現，惟妙惟肖。CAD制作效果圖優勢還在于，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，快速生成多張效果圖而無需從頭做起，這是傳統手繪效果圖無法比擬的。
　　1．2CAD技術在建筑工程設計中的缺點
　　CAD技術在給建筑設計業帶來巨大效益的同時其負面作用也日益顯現，值得深思。
　　由于電腦屏幕尺寸的限制，設計師關注的往往是設計的局部，對全局的把握有一定影響，使得整個建筑物的比例、體量失控。CAD的精確性要求其每一筆都要有準確的數據，使得方案設計中需要的模糊性、隨機性被扼殺，設計缺乏靈感。另一方面CAD軟件自身功能的局限性以及設計師對CAD軟件掌握的熟練程度，使得建筑師好的靈感、創意不能通過CAD表達出來，建筑師的思想、思路、靈感被束縛。
　　建筑是一門融科技、藝術、文化、哲學于一體的學科。建筑既是一件商品，也是一件藝術品。CAD的標準化、工業化使得建筑作品千篇一律，缺乏靈氣、缺乏個性和人情味，建筑已經變為純粹的商品。而最有藝術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的個性，以及設計師筆下流露的特有的感覺。
　　CAD技術使得設計師不得不面對計算機病毒，CAD軟件本身的更新升級，電腦資料的保存等一些不可靠因素。由于上述一個或幾個原因設計師就得停止工作，去解決與設計無關的問題，或者由于設計師的誤操作和對CAD知識掌握不夠，可能辛苦幾天甚至幾年的設計成果被誤刪、覆蓋付之東流。
　　2．建筑結構設計主要分析軟件
　　2．1PKPM系列
　　PKPM系列結構設計繪圖軟件,由中國建科院結構所研制開發,采用FORTRAN語言編寫,以AUTOCAD做繪圖支持軟件。主要軟件有:（1）鋼筋混凝土框、排架及連續梁結構計算與繪圖軟件；（2）PMCAD結構平面設計及軟件；（3）TATSATWE高層建筑結構三維分析計算程序；（4）EF彈性地基梁筏板基礎結構CAD；（5）JLQ剪力墻結構計算機輔助設計；（6）STS鋼結構輔助設計。
　　其優點是:這批軟件既可接力運行,亦可獨立操作,使用相當方便,稍具CAD基礎知識及有一定的結構知識和經驗的人員均可使用。由于其較強的人機交互功能和繪圖功能,以及適應性很好的前后處理功能,可以實現從結構分析到施工圖繪制的全過程。其不足之處是:尺寸標注及梁柱斷面圖太多,且難以人工調整,計算結果亦太保守。
　　2.2TBACCA系列
　　TBACCA系列建筑工程輔助設計系統軟件,由北京建筑工程設計軟件研究院開發,其主要軟件有:（1）TBSACAD多層及高層建筑結構輔助設計系統；（2）TBTS高層及多層建筑結構空間分析系統；（3）TBFECAD輔助地基設計系統；（4）TBLBLTCAD梁板樓梯輔助設計軟件；（5）TBSSCAD鋼桁架輔助設計。
　　此外該系統尚含有建筑、城規、電氣、水、暖等專業軟件。這批軟件的特點是編制緊湊,操作簡單,適用范圍廣泛,同樣可實現結構分析到施工圖繪制的全過程。但它不能用于計算多塔樓結構,同時由于在現澆結構計算中未考慮樓板對梁抗扭剛度的影響,因而計算結果一般難以滿足抗扭要求。
　　3．結構設計過程中存在的主要問題及解決方法
　　（1)一些軟件使用較為復雜,用戶不易掌握,而且出圖質量不高,很多情況下設計人員必須對設計出的圖形進行一些修改,才能滿足設計要求。由于這些軟件大都基于AUTOCAD軟件平臺,所以如果設計者不熟練掌握CAD技巧,那么對設計圖形進行編輯修改是非常困難的。
　　（2)國內設計軟件大都是單機版,資源浪費嚴重。各設計院對同一套軟件需要重復購買,而軟件比較昂貴,使得設計部門投入較大,對普及計算機輔助設計帶來了一定的困難,所以建立網絡CAD系統勢在必行。計算機網絡是近年來飛速發展的一個領域,它的最大特點是資源共享、信息傳遞,在一些發達國家,計算機網絡遍布各個行業,而在建筑設計方面更為普遍。
　　（3)近年來,計算機輔助設計給結構設計帶來了革命性的變化,隨著計算機硬件和軟件的進步,CAD自動化程度越來越高,工程師們可以很快的完成復雜結構的分析與設計。正因如此,使得一部分人忽略、淡化了重要的設計概念,過分依賴于計算機,以至于在計算中出現差錯。所以為了避免此類問題的發生要做到以下幾點:首先,必須以概念設計為主導,根據建筑物的功能、高度和結構自身受力特性等來選擇合適的結構體系,如框架結構、剪力墻結構、框剪、筒體結構等。其次,了解程序的基本假定、適用范圍,根據不同的工程選擇不同的模型進行分析計算。隨著社會的發展,設計思想不斷更新,結構體系日趨多樣化,建筑平面布置與豎向體型也越來越復雜。第三,正確選擇軟件。高層建筑結構三維空間分析軟件常見的有薄壁桿件模型、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。設計人員應根據工程受力特點及結構形式正確選用相應力學模型的分析軟件。對于一些大中型重要工程應采用兩種以上不同理論模型進行比較,選擇更合理的計算結果。
　　4．CAD在建筑工程應用中的發展方向
　　（1)科學計算可視化。科學計算可視化是發達國家于20世紀90年代后期提出并發展起來的新興技術,是指將科學計算過程和產生數據轉換為圖形及圖像信息,在屏幕上顯示并進行交互處理。作為科學發現與理解的強有力工具,在土木工程領域中,可視化研究有廣闊的應用前景。
　　（2)向設計的全過程拓展,實現一體化和智能化。國外建筑工程領域在20世紀80年代已開始了設計全過程一體化的研究。美國和西歐一些國家曾聯合組成專門委員會,致力于開發通用服務系統,支持全球建筑設計信息交換,并研究了建筑工程模式與圖形數據交換統一標準。人工智能輔助設計是CAD的另一個重要發展方向,帶有內置專用知識的人工智能,能完成面向對象的參數設計,能方便地評價設計的完善性,提供易于使用的工具,在全過程設計中,引導設計人員在較高層次上自動完成分析及設計,同時保證在遵守現有標準允許的范圍內優化設計方案,改善分析及設計的質量。
　　參考文獻:
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