CAD在土木工程領域中的發展和應用

崔靜，鞠紅香

（四平職業大學，吉林 四平 136001）

CAD在土木工程領域中的發展和應用

崔靜，鞠紅香

（四平職業大學，吉林 四平 136001）

CAD技術在當今社會中的不斷發展以及進步使得其應用的范圍越來越廣，使傳統的CAD設計方法有了進一步的改進。傳統型的設計要求人們要按照相關的經驗設計出一定的方案。然而由于CAD結構本身具有一定的復雜性以及特殊性，所以只依賴于人為進行反復性的比較與選擇，將會對設計方案造成一定的阻礙。有效的利用計算機高速功能、大存儲功能以及邏輯判斷功能使理性設計代替經驗的設計，準確設計代替近似性設計。

CAD；土木工程；發展應用

因為計算機的運行速度以及計算機的容量在進一步的增長中，計算機體積和價格的不斷下降以及計算機容量的持續增長，使得計算機對于圖像的處理能力以及運行速度在進一步的增強。基于這種條件，以數據計算為主要任務的電子計算機逐漸成為了夠協助工程師在工程設計環節完成設計任務的處理工具。CAD技術作為計算機應用中的輔助設計以及制圖工具，主要指的是有效的運用計算機系統進行相應的輔助設計以及監理、圖層繪制修改等操作過程。

1 對于CAD技術在土木工程中應用范圍的分析

現階段，CAD技術在進一步的完善以及發展中，已經成為土木工程中應用較為廣泛并且發展較快的技術之一。隨著計算機的普及，CAD技術已經參與到土木工程建設中的規劃環節、設計環節以及施工環節等各個階段，針對于CAD技術的使用已經不單單局限于增強企業的技術能力，更重要的是成為了與其他企業之間競爭的有利手段。

1.1 CAD技術對于規劃的應用

在土木工程的建設中，對于項目前期的規劃是至關重要的，要考慮的因素相對較多，主要包含社會經濟因素、自然條件因素以及環境因素等。每一項規劃都與工程項目的成敗緊密相關。針對于這一階段的CAD系統的應用主要包含三種，其一指的是對于信息以及儲存系統的有效規劃，例如：地理信息系統以及城市政策信息系統等，這種信息系統的運行主要采用的是一種數據庫系統的形式。其二指的是信息化的分析系統，例如：針對于城市規劃信息分析系統。其三指得是規劃輔助的表現形式以及相應的制作系統，例如景觀式表現系統。

1.2 在設計中的應用

土木建筑設計的完整過程主要包括結構形式的選定、形狀尺寸的假定以及對結構驗算分析和模型化分析、材料計算和圖畫繪制等。因為在CAD技術中最先運用的就是結構設計，因此CAD技術的系統設計較為完善。例如：針對橋梁進行相應的結構設計環節，首先需要做到的就是充分利用CAD系統軟件對目標結構進行相應的實體建模操作，接下來對橋梁的受力情況和截面情況進行詳細的分析，并且在此基礎上，依據實際的情況對橋梁受力和截面進行準確的估算操作，以此為后期的工程建設質量提供最基本的保證。

1.3 施工中的積極應用

土木類建筑項目工程其主要的施工環節包括投標報價、施工的具體調查、組織施工設計、人員的調配、器材的準備和資金的有效配置、施工環節以及工程的施工環節管理、工程的后續驗收等等。在這些眾多的環節當中，CAD技術都進行了廣泛的應用，發揮出了自身獨特的作用。隨著對技術的不斷創新，我國已經逐漸實現了對投標報價系統、工程合同系統、項目管理綜合系統、網絡計劃系統的逐漸應用以及CAD技術的多層次運用，對企業的的綜合管理水平、綜合技術實力進行根本性的提高。

1.4 維護管理中的應用

建筑物隨著不斷的使用，會逐漸出現老化和功能下降的現象，為了提高建筑物的使用壽命，需要對其進行日常的管理以及定期的維護，可以將維修管理的內容主要概括為加固、檢查和維護。最早應用CAD技術進行日常的維護管理對象為煤氣以及上下水的管線設計，主要針對管線的埋設條件和位置進行分析設計。通過對維護管理信息系統的有效使用，對管路檢查和分析工作整體難度進行了降低，是維護管理工作的效率得到了極大的提升。并且CAD隨著技術的不斷發展，而日趨完善，逐漸的數據庫中心形式的，進行道路方面管理維護的CAD信息系統也逐漸得到運用，該系統在原有功能的基礎上，增加了定期檢測信息數據保存的基本功能，而且還可以進行規劃加固設計和維修輔助。

2 CAD技術的優缺點分析

2.1 CAD技術應用于土木工程中的優勢

較為傳統化的手工繪圖中一共需要十幾種繪圖工具，并且一旦出錯，就要在圖紙上進行修改以及涂抹，嚴重的影響圖紙整體的整潔以及美觀程度。CAD制圖的應用只需要帶有繪圖軟件的電腦、一臺打印機以及鼠標就可以完成一些相對復雜的圖紙的繪制，并且這個軟件能夠提供的UNDO功能可以有效的為工程設計人員的繪圖技術提供相應的保障，及時在繪圖過程中出現錯誤，也能返回到出錯之前的圖像界面上。并且通過參數化繪圖工具還能夠有效的為土木工程的設計人員提供獨特的表達方式，并且能夠提供廣闊性的四維空間。

通常情況下，土木工程的設計過程主要包括方案提出、方案設計、初步設計以及施工圖紙設計等幾個環節組成。較為傳統的制圖方式中，每個階段的不同設計成果要進行分時段制作，并且嚴重阻礙了工程設計人員之間的默契以及合作，對于制圖速度的提高也有了一定的制約。在利用CAD制圖的過程中，可以通過制圖資料的互換，即便工程的設計方案有所改動，工程的設計人員只需要對設計方案進行相應的調整以及修改即可，現代的CAD軟件中多數都提供了相應的分類圖庫，在需要的過程中直接進行查找即可，重復的工作越多，這種優勢就越加凸顯，有助于提高工程設計的整體工作效率。

2.2 CAD技術應用于土木工程中的劣勢

因為電腦的屏幕尺寸有一定的局限性，所以設計師在進行工程的設計以及繪圖修改時往往只能關注到局部的設計，這樣一來就不能宏觀的考慮問題，進而對工程的全局設計以及布置產生相應的不利影響，使得建筑的比例以及體量嚴重失衡。由于CAD技術對于數據的要求準確性很高，因此在進行制圖的過程中就要求CAD的每一筆都要有極為準確性的數據，而設計師本身只能遵從于電腦的機械操作以及準確性，這樣再設計的過程中就會容易忽略掉其模糊性以及隨機性，設計中一些具有意義的設計靈感也就忽視了。與此同時CAD軟件本身功能具有一定的局限性以及不完善性，以及建筑設計師對于CAD軟件的使用不夠熟練等，使得設計工程師的設計靈感以及創意不能通過CAD制圖來表達，造成極大的不便。

3 結語

綜上所述，CAD的制圖技術為工程設計師的工作帶來了極大的便利，但是也對設計師提出了新的要求，在對CAD技術進行合理的應用時，應該以辯證的態度，積極努力的學習CAD技術的相關知識，盡可能的減小CAD技術在使用過程中產生的負作用，要盡量發揮CAD技術的優勢，進而為設計工作的發展帶來更多的便利。

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1671-0711（2016）10（下）-0103-02