CAD在土木工程領域中的發(fā)展和應用

李磊磊

【摘?要】由于CAD技術具有快捷、存儲方便等諸多優(yōu)點，所以在工程設計中起著不可替代的重要作用。CAD應用在建筑設計、規(guī)劃、裝修、施工管理等方面應用極為廣泛，CAD軟件繪圖方便、整潔、輕松，CAD技術是工程設計人員必備的設計利器，也發(fā)揮了他們的設計才華

【關鍵詞】CAD;應用;發(fā)展

CAD是計算機輔助設計和繪圖，是指利用計算機系統(tǒng)輔助設計進行建立、繪制、修改和分析的過程。由于需要硬件支持，CAD系統(tǒng)應運而生。CAD系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。硬件部分包括處理設備、圖形顯示設備、外部存儲、輸入輸出設備、信息傳輸?shù)扔布脚_設備。軟件部分包括系統(tǒng)軟件、支持軟件和專業(yè)軟件軟件.CAD軟件不僅方便用戶使用，而且可以保持系統(tǒng)的擴展性和完善性。隨著CAD技術在PC機和工作站上大量應用的迅速發(fā)展，涉及的領域也越來越多，如工程設計項目管理、初步設計、計算分析、繪圖、三維動態(tài)仿真、優(yōu)化統(tǒng)計等等，CAD技術正在改變傳統(tǒng)的設計方法和設計生產(chǎn)管理方式。許多項目使用計算機輔助設計。計算機網(wǎng)絡輔助設計與管理系統(tǒng)建立后，有效地壓縮了設計周期，提高了設計質(zhì)量，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。隨著CAD技術在工程中的大量應用及其技術的成熟，其一些不足也逐漸顯露出來。建筑CAD應用過程復雜，信息處理量大，表達方式多，對計算機性能、處理速度和顯示分辨率提出了更高的要求。

隨著計算機性能的提高，以及國外高質(zhì)量圖形支持軟件的引進，國內(nèi)有許多基于CAD平臺的建筑與設備專業(yè)CAD軟件，可以進行三維建模，快速生成圖紙，渲染圖紙可以顯示光、影和紋理。由于專業(yè)軟件的強大功能和三維模型的應用，零件庫在CAD設計中的應用非常重要快速.CAD技術集成了設計的不同專業(yè)和階段，實現(xiàn)了技術集成。協(xié)同技術以技術集成為基礎，以網(wǎng)絡技術為支撐，可以方便地實現(xiàn)并行工程加工任務。始終以工程項目為核心，使跨區(qū)域生產(chǎn)的“虛擬群”可以隨時共享圖形數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫和豐富的網(wǎng)絡資源。由于項目描述的一致性，合作各方可以隨時跨區(qū)域和系統(tǒng)交換信息，以修改和評估CAD設計的各個方面。CAD系統(tǒng)采用了大量的智能技術和專家系統(tǒng)，使其具有學習、記憶和推理的能力，優(yōu)化了系統(tǒng)的性能，提高了穩(wěn)定性，具有較大的自由度，能夠適應復雜多變的工程設計的實際需要。CAD技術也要不斷創(chuàng)新，創(chuàng)新工作既要著眼于國際計算機技術的發(fā)展，又要適應國內(nèi)需求。軟件的所有功能和細節(jié)都應該給用戶一個良好的體驗。那么如何平衡它的優(yōu)缺點，如何更好地利用它，我們將從它的角度來分析二元性優(yōu)勢CAD技術在CAD中的應用

1.1高效、可重用的CAD復制功能，提高了設計效率。類似的工程設計，你可以簡單地在電腦里修改圖紙，甚至直接修改應用.CAD軟件可以快速地將施工圖轉(zhuǎn)換成設備基礎圖，方便設計人員繪制基礎圖。此外，許多CAD軟件提供了豐富的通用詳圖和分類圖庫，可以隨時調(diào)用。這使得建筑結(jié)構(gòu)的計算效率大大提高，一個普通的框架結(jié)構(gòu)，用CAD系統(tǒng)可以繪制一天左右，而且誤差小，可以同時進行計算工作和繪圖工作。

1.2為了降低工作強度，提高圖紙的清潔度，工作人員需要使用大量的工具，并不斷更換所用的工具。如果有一些錯誤，他們需要修改甚至重畫圖紙。有許多圖紙修訂。一個鼠標就夠CAD繪圖了。7、CAD零件提供統(tǒng)一的線型和字體，使圖紙整潔、美觀制服CAD軟件提供的撤銷功能更便于撤銷錯誤

1.3計算功能和精度的提高，對裂紋寬度、撓度等大量參數(shù)進行了修正，在建筑設計中應計算切削力和鋼筋面積。在實際工程中，應根據(jù)設計規(guī)范對梁、板、墻等各結(jié)構(gòu)構(gòu)件的外荷載進行計算，然后根據(jù)設計規(guī)范進行調(diào)整。如果計算結(jié)果有一點偏差或參數(shù)值不符合標準，就會導致產(chǎn)品設計問題。有了CAD技術的支持，這些問題將得到有效的避免。如果不把CAD應用到一些特殊、大型、復雜的建筑中，后果不堪設想。CAD在日照分析、室內(nèi)聲場分析、光照分析等方面具有很好的精度和速度。利用CAD繪圖可以同時自動計算工作量，減少設計人員的工作量。

1.4動態(tài)實時效果試驗在工程結(jié)構(gòu)設計中，還應考慮與相關專業(yè)的匹配程度，如管道設備的安裝應避開結(jié)構(gòu)梁或柱。由于工程從形狀上可以劃分為各種基本形式，因此在真彩色、真三維和光照的情況下，可以根據(jù)CAD繪圖中物體的運動軌跡構(gòu)造一個虛擬實體，并進行實時演示。設計結(jié)果的優(yōu)劣可以通過虛擬演示來檢驗CAD技術在

CAD應用中的優(yōu)劣

2.1 CAD技術限制了設計者的思維和創(chuàng)造。建筑學本身是一門集工業(yè)設計、科學技術、藝術文化、哲學于一體的交叉學科。建筑不僅是商品，也是藝術品。一些權(quán)威人士認為，CAD技術的濫用將使建筑設計工作從藝術創(chuàng)作走向工業(yè)化甚至機械化生產(chǎn)。常見的高效率的CAD復制和應用手段，使設計過程本身影響著設計者思想的發(fā)展。設計師對CAD技術的依賴程度越來越高，導致了設計師的慣性。設計師標榜技術無所不能，不再發(fā)掘自己的設計潛力。CAD技術使得建筑作品的抄襲和重復現(xiàn)象屢見不鮮，設計缺乏光環(huán)和個性。而最具藝術風格的手繪建筑效果也逐漸被電腦效果畫所取代。電腦效果畫雖然方便快捷，但沒有手繪的個性。

2.2 CAD技術造成的資源浪費由于CAD技術的高技術含量和多學科知識，設計師掌握CAD軟件及相關設備知識需要很長時間，因此在人才培養(yǎng)上的投入可視為一門課。隨著科學技術的飛速發(fā)展，設計師學習和進修的步伐只會滯后于計算機軟硬件的更新和升級。設計師要花很多時間學習。由于CAD技術的復雜性和難度，設計人員必須配備計算機操作和維護人員，甚至要成立專門的CAD部門。優(yōu)秀的設計師不一定是CAD專家，這會造成人力資源的浪費。其次，CAD需要耗費大量的物力和財力。為了實現(xiàn)CAD繪圖，大量的硬件設備，如PC、工作站、UPS、繪圖儀、復印機、掃描儀、服務器、數(shù)碼相機等都投入了大量的資金，但它們的折舊率很高，經(jīng)常需要更新。如果這些硬件配備了必要的正版軟件，這也是一項昂貴的投資。一套正版軟件要幾萬元，如果所有的專業(yè)軟件都是完整的，就要幾十萬元。

2.3 CAD技術的不穩(wěn)定性CAD技術使得設計師需要隨時面對計算機病毒、木馬、惡意軟件和CAD軟件的更新。計算機數(shù)據(jù)的保存有許多不可控的因素。也許是因為一個小小的設備故障，設計師不得不放下設計工作，去解決那些與設計無關、自己不熟悉的問題。也可能是由于設計人員操作失誤或缺乏計算機知識，導致幾天甚至幾年的設計成果被錯誤刪除和覆蓋浪費了。

綜上所述，CAD技術就像一把雙刃劍，在給設計者帶來便利的同時，也存在一定的局限性。但我們必須認識到CAD技術的優(yōu)點，正視其局限性，發(fā)揮其優(yōu)勢，避免其弊端。放眼世界，計算機技術的發(fā)展不會停止。作為一名設計師，我們應該善用先進技術，不斷挖掘自己的潛力，以專業(yè)精神和高質(zhì)量的設計為工程設計行業(yè)做出貢獻。

參考文獻：

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（作者單位：江西工程學院）