论计算机辅助建筑设计现状和应用方案分析.doc

论计算机辅助建筑设计现状的与应用方案分析

摘　要:通过对计算机辅助建筑设计现状的分析,提出了计算机在推敲建筑方案方面的应用还不够充分的问题.分析了运用数字模型推敲方案的优势.阐述分析了各种计算机技术在推敲建筑方案中的应用,即:照片的数字化技术、计算机生成草图技术、光能传递技术、动画及虚拟现实技术等.

关键词:计算机辅助建筑设计 计算机辅助建筑绘图 数字模型 虚拟现实

计算机辅助建筑设计(CAAD)是一项有着巨大发展前途的技术,它的出现使建筑设计这个古老的行业发生了巨大的变化.根据国外的实践,一个好的CAAD系统,除了能提高设计的综合质量外,还可以节省方案设计时间90%,投标时间30%,设计费用15%,建筑费用15%,重复作业绘图费用90%,设计和生产效率都极大地得到了提高.

1　现状分析从1985年以来,我国大多数大中型建筑设计单位都已引进了计算机设备.但是从国内大部分建筑设计单位的实际应用情况看,计算机辅助建筑设计(ComputerAided Architecture Design)还仅局限于计算机辅助建筑绘图(Computer Aided Ar-chitecture Drawing)的水平上,表现在设计单位的应用主要集中在后期绘图上(尤其是施工图),而在前期方案推敲阶段,计算机却应用较少.建筑师只用计算机软件辅助绘图,只注重设计的成果,不注重它对思考和推敲方案的辅助作用(如用Au-toCAD绘制平面、立面及剖面,用3DS渲染效果图,用Photoshop处理后期成果),这样做事实上,计算机只被看作是一种高级绘图工具,建筑师的创作和工作模式没有发生 本质的变化.其实,我们应该充分发挥计算机的强大优势,将其应用到整个设计中去,尤其应发挥其在推敲方案方面的优势.

2　运用数字模型推敲方案的优势在计算机出现之前,建筑师主要用制作工作模型的方式来推敲和优化自己的方案,这种方法的确很有效,而且现在仍被广泛使用.但是利用计算机3D软件制作出来的数字模型与传统模型相比却有更多优势:(1)观察的视点不受限制,设计者可以以人的正常视点来观察模型,这样可以充分了解建筑的比例和尺度关系是否合适,这一点非常重要;(2)传统建筑模型的细部受材料和比例的限制,而数字模型就没有这个限制,设计者可以根据情况做出任何比例的细部;(3)修改和复制等操作在计算机中进行十分容易.制作数字模型比传统模型节省成本,同时也节省时间.建筑师利用这种数字模型可以对建筑的形体,材料,色彩等诸多方面进行推敲和比较.

3　各种计算机技术在推敲方案阶段的应用　　

在建筑设计中,一项工程一般包括策划,方案设计,初步设计,深入设计,施工图设计等几个阶段.在方案设计,初步设计,深入设计这三个阶段中,是建筑师使自己的想法不断形象化具体化的过程,也是推敲方案的过程.随着计算机辅助建筑设计技术的发展,建筑师在计算机的帮助下可以运用各种方法做出自己的选择.

(1)照片的数字化合成.也就是将计算机生成的图像放在实际的环境照片中,可以快速验证和表现设计方案.在一些改建或扩建项目中,这种方式十分有用.新建的部分与原有的建筑及周围环境的关系是否恰当,很容易就能判断出来.设计者可以事先拍摄一些环境照片,然后在3Dviz等三维软件中根据这些照片,将计算机中的摄像机与照片的视点相匹配,再将渲染出来的模型图片在Photoshop中与原环境照片相融合.同样方式还可以生成许多不同角度的合成图像.利用这种融合的图像有利于确定最后的方案.在国家大剧院的投标过程中,许多设计单位都运用这种方式,取得了很好的效果.

(2)计算机生成草图技术.建筑师作设计是从草图开始的,草图中包括了设计者的灵感和创造力,但由于草图的模糊性,使计算机辅助生成草图技术的发展一直很缓慢,CAAD系统在这方面的应用也非常少.但软件技术人员在这方面的努力从没有停止过.SketchUp是@Last. Software公司研制的一种设计草图软件.它在易用性及和其它建筑软件的配合上,都有所突破.在方案设计阶段,它能很好地帮助建筑师推敲建筑的体量关系(见图1).在做规划方案方面更是很好的工具.如果愿意还可以输出到其它程序如3Dmax, Form·z等软件中做进一步处理.著名的AutoDesk公司也推出了类似功能的产品AutoDesk ArchitecturalStudio(AAS).有理由相信,在这种竞争中,用不了

多长时间,这种设计草图技术将会有更大的突破和发展,而建筑师将是最终的受益者.　　

(3)光照模拟及光能传递技术.对于建筑师来说,建筑的各种光影效果也是在推敲方案阶段所关注的问题之一.许多CAAD软件系统在怎样模拟真实的光照效果方面做了很多有益的尝试.Lightscape软件在1995年发布了它的2.0NT版本.它是首次在PC机领域的软件中实现了光能传递技术.这种技术能够对场景中的漫射光线进行精确模拟,可以让物体把光线反射到周围环境和其它物体上,从而产生柔美的阴影.Lightscape不仅能计算太阳光,还能计算天空光,它只

(4)动画及虚拟现实技术.动画在设计成果演示阶段的应用现在已经很普遍了,尤其是许多大型设计项目,但在设计初期阶段运用较少.其实利用3Dmax等三维软件制作一些分析和研究性的动画,有利于建筑师思考和对比各种可行性方案.笔者曾利用动画技术来推敲某一方案的各种细部与整体的关系,效果不错(见图2).虚拟现实(Vir-tual Reality)技术,是由美国VOL Research公司的创始人Jaron Lanier命名的.这种技术实际上是一种交互式的多媒体技术,使用者可以在其中随心所欲的虚拟漫游,作为建筑师可以从多个角度观察建筑方案.所以说虚拟现实技术不仅可以使用于建筑表现,而且也是一种推敲方案的有利手段.在东南大学与其他几所院校进行的“长江中下游沿江景观的理论及再开发研究”项目中,设计人员运用了虚拟现实技术,研究与比较历史上曾经存在的和现存的沿江景观.运用虚拟现实技术突破了以往纯粹依靠文献和古代绘画来研究景观,而是将其以三维的形象加以时间的进程展现,效果更加逼真.　　

(5)新的交流方式.网络技术的发展,使世界真正变成一个地球村,交流无处不在.对于建筑师来说远程的交流与合作也变得很方便.通过国际互联网(Internet),可以使影像及声音在世界上任

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