CAD技術在我國土木工程領域的應用和發展

李友韋

摘要：CAD應用在真實感的建筑設計、建筑規劃、建筑裝修行業、建筑施工和施工管理等方面，CAD軟件繪圖真正做到方便、整潔、清潔、輕松，CAD技術的應用使土木工程設計人員如虎添翼，在更加廣闊的天地里施展才華。

關鍵詞：CAD技術;土木設計;優點;發展

CAD（Computer Aided Design）它是利用計算機強有力的計算功能和高效率的圖形處理能力來進行工程的設計和分析的一種技術，它是綜合計算機技術和土木工程設計方法的一門新興學科，是與計算機軟硬件及工程設計方法的發展而發展起來的。

一、CAD在土木工程中的應用：

1、建筑與規劃設計：用于繪制建筑、規劃類圖紙，如建筑施工圖、效果圖，規劃效果圖，橋梁的造型設計等，其軟件有天正建筑軟件、中國建筑研究院的APM（PKPM的建筑模塊）、QXCAD（一種橋型設計軟件）、3 D M A X、M A Y A、計，構造設計指根據結構計算的結果，完成構件和截面的選配筋的構造設計，繪制施工圖是用CAD取代傳統的手繪來完成施工圖紙的繪制;

2、給排水設計：用于給水、排水方面的計算與繪圖;

3、暖通設計：用于取暖與通風方面的設計;

以上所列只是CAD技術在土木工程上應用的主要方面，在實際工程中，還有很多的邊緣的、交叉的的新興的應用技術在開花結果，日新月異。

二、CAD技術在土木工程應用中的優點：

1、勞動強度降低，圖面清潔

手繪繪圖，工作人員常常手里拿著幾只不同粗細的墨筆，丁字尺、三角板、曲線板等工具不停的在手里更換，而且一旦畫錯，修改非常費事，甚至從頭來過，圖面修修補補顯的臟亂。用CAD繪圖則可以一只鼠標做你想做的任何事情。它有統一的線型庫、字體庫，圖面整潔統一。CAD軟件所提供的UNDO功能讓你不必擔心畫錯，它可以使你返回到你畫錯之前的那一步。你更可以在電腦系統后臺運行一些音樂播放軟件，一邊聽音樂一邊工作。

CAD軟件繪圖真正做到方便、整潔、清潔、輕松。

2、提高設計工作效率

土木設計過程一般經過提條件、方案設計、初步設計、施工圖設計。各工種之間的配合默契與否，條件與方案改變大小都直接影響著制圖的速度。傳統的手工制圖方式下，各階段各工種之間的不同設計成果要分時制作;在CAD制圖中，實現了各工種間的圖紙資料互換，即使方案有所調整，設計人員只需在原有的設計圖紙上加以調整，從而減少大量重復勞動，提高了工作效率。

3、增強計算功能，提高精確度

土木工程設計不同于其他領域的設計，它需要正確無誤地計算出裂縫寬度、撓度、承載力、配筋面積。而且在實際工程中，要先符合設計規范地對各個結構構件如梁、板所承受的各種外部荷載，再根據《混凝土結構設計規范》規定進行計算和調整，如果計算數值稍有偏差或參數取值不符合規范要求，便會造成設計出的產品不合設計規范、不經濟，嚴重的還會造成人民生命、財產的巨大的損失。

4、提供動態的檢驗效果

結構的板、梁、柱、墻的設計要考慮其他專業的相容性、相配性。如管道、設備不能和梁、柱相碰等。從實踐中可知道任何工程都可以從形態上拆分為圓柱體、斜圓柱體、圓錐、圓臺、斜圓臺、球體、球冠體、圓形斷面環體、矩形斷面環體以及多面體等基本形體。

5、資料管理

CAD軟件制作的圖形、圖像文件可直接存儲在軟盤、硬盤或刻成光盤存儲，從而避免資料因受潮、蟲蛀以及破壞性查閱造成的不必要損失，電子數據的保存年限可以延長至50年。一個設計院的整柜整柜的資料被幾張光盤所替代，查找和管理都比較方便

三、CAD技術在土木工程應用中的缺陷：

CAD技術在給土木設計業帶來巨大效益的同時，其劣勢也隨之發揮作用，也不可避免地滯緩了其發展，具體表現如下：

1、CAD技術促使土木設計領域中人、財、物浪費加劇

CAD技術需要相關的軟件，運轉速度較快的電腦以及熟練掌握電腦的設計師、網絡維修人員等。購買任何正版的工程建筑軟件都要花費1～2萬元。設計師們還要開展專門培訓工作，總之，備齊所需的人力和財力則價值不菲。

2、工種配合默契與否及信息傳遞的速度影響工作效率

眾所周知，土木工程設計是一個系統工程，它涉及到許多專業和步驟。每個設計師在設計任何圖紙時不僅要考慮自身設計的合理性，還要考慮與本專業和其他專業設計人員設計上的協調性。完整的土木工程設計流程從合同簽定起點經過測量數據、地質調查數據、設計說明、打印圖紙、施工管理計劃等步驟，其所需的數據量是非常大。任何數據變動，就會造成設計方案的變化。

綜上所述，CAD的使用提高了土木設計中的高效率、高質量和高水平，同時也顯示了不完善的方面。因此，設計師們在使用過程中總結經驗，注意克服CAD帶來的負面影響，努力提高自身的計算機知識和對土建規范的使用，促進CAD的健康發展。

四、發展趨勢：

在上世紀末，美國曾將CAD，CAM技術評為當時最具影響的十大科技成就之一。目前CAD技術的發展趨勢主要圍繞在標準化、開放式、集成化、智能化四方面。CAD技術具有廣闊的應用前景。

（一）標準化除了CAD支撐軟件逐步實現IS0標準和工業標準外，面向應用的標準構件（零部件庫）、標準化方法也已成為CAD系統中的必備內容，且向著合理化工程設計的應用方向發展。傳統形式的手畫工程圖已經有了成熟的國際標準，相互都能理解。而存儲在磁盤、光盤上的形形色色的CAD二進制數字記錄，要想實現標準化就復雜、困難得多。

目前標準有兩大類：一是公用標準，主要來自國家或國際標準定單位;另一是市場標準，或行業標準，屬私有性質。前者注重標準的開放性和所采用技術的先進性，而后者以市場為導向，注重考慮有效性和經濟利益。后者容易導致壟斷和無謂的標準戰。

（二）開放性CAD系統目前廣泛建立在開放式操作系統窗口95/98/NT和UNIX平臺上，在Java LINUX平臺上也有CAD產品，此外CAD系統都為最終用戶提供二次開發環境，甚至這類環境可開發其內核源碼，使用戶可定制自已的CAD系統。

國際CAD商品系統開發的另一個趨勢是在全球范圍內優選最成功的功能構件，進行集成。至今最成熟的幾何造型平臺有兩家：Parasolid和ACIS;幾何約束求解構件有一家，它的主要產品是2D和3D DCM。

（四）智能化設計是一個含有高度智能的人類創造性活動領域，智能CAD是CAD發展的必然方向。從人類認識和思維的模型來看，現有的人工智能技術對模擬人類的思維活動（包括形象思維、抽象思維和創造性思維等多種形式）往往是束手無策的。因此，智能CAD不僅僅是簡單地將現有的智能技術與CAD技術相結合，更要深入研究人類設計的思維模型，并用信息技術來表達和模擬它。這樣不僅會產生高效的CAD系統，而且必將為人工智能領域提供新的理論和方法。CAD的這個發展趨勢，將對信息科學的發展產生深刻的影響。

五、結語

技術的發展永無止境，沒有哪一種技術是常青樹，CAD技術也一直處于不斷地發展與探索之中，并不斷地擴展它的應用范圍。正是這種此消彼長的互動與交替，造就了今天CAD產業的興旺與繁榮，也使得越來越多的人認識到CAD是一種巨大的生產力，促進了工業的高速發展。

參考文獻：

[1] AUTOCAD建筑工程設計繪圖????? 唐 海? 編著? 清華大學出版社

[2] AUTOCAD2002建筑工程設計繪圖??? 李香敏? 主編? 電子科技大學出版社

[3] AUTOCAD2000建筑工程設計繪圖入門? 張敏胡? 主編? 北京大學出版社

（作者身份證號碼：320911198505136018）