CAD技术在我国土木工程领域的应用与发展.docx
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CAD技术在我国土木工程领域的应用与发展
郑州大学现代远程教育《土木工程CAD》课程论文
CAD技术在我国土木工程领域的应用与发展
学号：
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完成时间：
2014.10.11
CAD技术在我国土木工程领域的应用与发展
摘要：
随着计算机的迅猛发展,AutoCAD技术在建筑行业中得到了广泛应用。
给建筑设计带来了巨大的改革，改进了传统建筑设计的不足，大大的提高了建筑设计的能力和速度。
利用AutoCAD软件进行建筑设计使得设计不再局限于以纸为主要载体，而扩展为计算机为主体的磁、光、电载体，这些载体的信息容量都有极大地提高。
用三维彩色虚拟现实空间技术和图文声一体化的演示直观、逼真，使得建筑设计方案一目了然。
建筑CAD技术的应用是建筑设计的一次革命性变化，发展前景可观，当然AutoCAD软件进行建筑设计还存有一些不足，需要不断地改进和完善。
文章主要简述了CAD在我们的发展应用情况，从图层模块，外部参照，三维渲染和网络协同技术四个方面介绍了CAD给我们建筑工程设计中带来的优势。
关键词：
CAD技术；工程设计；CAD技术的优缺点；CAD技术的前景和发展；
Abstract：
Withtherapiddevelopmentofcomputer,AutoCADtechnologyhasbeenwidelyusedintheconstructionindustrytothearchitecturaldesignareofgreatreform,Itimprovethedeficiencyofthetraditionalarchitecturaldesign,greatlyimprovetheabilityofbuildingdesignandspeed.usingAutoCADsoftwarearchitecturedesignmakesthedesignisnolongerconfinedtopaperasthemaincarrier,andextendedtothecomputerasthemainbodyofthemagnetoopticalelectriccarrier,thecarrieroftheinformationcapacityhavegreatlyimprovewiththree-dimensionalcolorspaceofvirtualrealitytechnologyandgraphicintegrationdemointuitivevivid,makeconstructiondesignplanbeclearataglanceBuildingtheapplicationofCADtechnologyisarevolutionarychangeinarchitecturaldesign,developmentprospects,AutoCADsoftwarearchitecturedesign,ofcourse,alsoexistssomeshortage,needtocontinuouslyimproveandperfectThepapermainlydescribestheapplicationofCADinourdevelopment,fromthelayermodule,externalreference,the3DrenderingandnetworkcollaborativetechnologyintroducedfouraspectsthebenefitsofsuchbuildingsinCADtous.
Keywords:
CADtechnology;Engineeringdesign;TheadvantagesanddisadvantagesofCADtechnology.ThefutureofCADtechnologyanddevelopment
第一章CAD的基本介绍
1.1CAD技术的定义
1.2CAD技术在建筑设计中应用的优势
1.3计算机CAD软件系统应用分析
第二章CAD技术在工程设计中的实施情况
2.1CAD技术在工程设计中的应用
2.2工程CAD技术的实施情况
第三章CAD技术在工程设计中存在的优缺点
3.1CAD技术在工程设计中的优点
3.2CAD技术在工程设计中的缺点
第四章CAD技术在建筑工程中的应用前景
4.1在建筑规划中的应用
4.2在建筑设计中的应用
4.3在建筑施工中的应用
4.4在维护管理中的应用
6总结9
参考文献10
致谢11
第一章CAD的基本介绍
1.1CAD技术的定义
CAD（ComputerAidedDesign）的含义是计算机辅助设计，是计算机技术的一个重要的应用技术领域，它是美国Autodesk公司开发的一个人机交互式绘图软件，是利用二维和三维设计绘图系统工具，设计人员可以用它进行创建、浏览、管理、打印、输出以及共享设计图样等工作。
CAD技术由于其具有完善的图形绘制功能，强大的图形编辑功能，可以采用多种方式进行二次开发，进行多种图形格式转换，较强的数据交换能力，支持多种操作平台、硬件设备，具有通用性、简单化，适合各类用户使用的特性，使得CAD软件系统在世界上得到广泛应用。
建筑设计人员可以通过CAD操作界面将繁琐的工程设计图纸绘制的计算机上，并进行图纸设计、编辑、修改、放缩及重复工作，从而减少图纸设计时间，提供建筑工程设计效率。
随着版本的不断升级更新和完善，使CAD系统从绘图功能非常有限逐渐发展到功能强大、性能稳定、市场占有率位居世界第一，在城市规划、建筑、绘图、机械、电子、造船、汽车等行业得到了广泛的应用。
图1：
CAD功能示意图
1.2CAD技术在建筑设计中应用的优势
建筑工程图纸设计是工程量较大而繁琐的过程，需要通过各种技术方案比较、修改进而选择经济效益较高的方案，由于建筑工程绘图工程量大、计算精度要求高、设计过程单向化等特点，决定了不能通过手工设计，但通过采用CAD软件技术可以方便快捷的完成设计任务，计算机CAD软件设计具有一下几方面的优点：
1、CAD软件进行图纸设计可以提供设计效率。
由于CAD系统软件具有方便快捷的绘图功能，软件内有各种绘图工具库，在进行图纸绘制时可以直接调用各种线性，并进行修改，如果有相似的设计图纸，在设计时，程图纸不需要进行重新设计，而是对已有图纸进行简单的修改，就可以达到预想的效果，如建筑工程施工图稍作修改就可以转变成水暖图、电气设备图、结构施工图等，与手工绘图相比大大减少了工程设计人员的工作量，节约了时间，提高了工程设计的效率。
2、CAD软件进行图纸设计的劳动强度低、图纸清洁。
通过CAD软件设计，可以轻松的拿去设计人员手中各种铅笔、丁字尺、画板、三角板、橡皮等手工绘图工具，避免画错时的修修补补工作而导致的脏乱，通过CAD软件中的各种工具库，实现方便、快捷、干净、轻松的绘图，使设计人员不必担心画错而进行繁琐的修改，从而使图纸干净整洁。
3、通过CAD软件可以妥善管理设计资料。
建筑工程设计图纸往往较多，如果全部打印出来，占用空间大且不方便保管，而CAD软件绘制的各种资料可以直接存储的各种移动磁盘、电脑硬盘或刻录成光盘，保管安全方便，容易调用，进而避免资料出现各种损失。
4、采用CAD软件进行图纸设计可以提供建筑工程设计精度。
建筑工程设计精度要求较高，一般要标注到毫米单位，尤其是对设计上的细部结构要求较为严格，但在施工过程中精度可以适度降低，但如果进行大规模、结构复杂的工程进行设计时，离开CAD软件，工程设计量将成倍增加，尤其是CAD在室内声场分析、三维模型搭建、建筑效果模拟、灯光照明、日影分析等方面的优越性是手工设计无法逾越的。
1.3计算机CAD软件系统应用分析
CAD软件系统的普及使建筑工程设计发生了质的飞跃和根本性的革命，使设计人员丢掉手工绘图用的各种工具，从图板上解放出来，进入计算机模拟系统，提高了设计的工作效率，节约时间和资源，但是，在建筑设计中有关CAD软件应用方面出现的问题也不少，主要有以下几点：
1.标准化强度低。
现如今我国有关CAD方面的软件设计缺乏统一的标准，工程图纸尺寸标注方式和绘图标准不统一致使各专业之间的数据衔接困难，用不同软件或不同版本的软件绘图时，在打开过程中容易出现数据丢失或是数据乱码等现象，给建筑工程设计人员带来许多不必要的麻烦，这将严重影响着CAD技术在建筑工程方面的发展和推广。
2.CAD软件集成化强度低。
虽然建筑工程图纸设计已经实现计算机普遍设计，但由于计算机设计人员基本上都停留在单向用户设计阶段，甚至有些软件基本停留在单机版，不能支持支持协同设计工作，造成设计中数据繁多、不协调以及疏漏等情况普遍存在。
在各种新技术、新材料、新设计方法不断更新的前提下，只有尽快实现计算机CAD软件设计的集成化技术，才能不断提供工程设计效率和质量。
3.CAD软件智能化程度相对落后，在设计过程中虽然已经实现轴线、墙体、门窗、标准等图形自动生成，但是在自动生成后依然存在不少缺陷，不够合理实用，建筑技术设计人员往往需要进行大量修改，各种立面图、剖面图、大样图等设计方面，如果出现一时疏忽就会给工程带来巨大损失。
第二章CAD技术在工程设计中的实施情况
2.1CAD技术在工程设计中的应用
CAD即计算机辅助设计与制图,是指运用计算机系统辅助一项设计的建立、修改、分析或优化的过程。
随着CAD技术的不断发展,其覆盖的工作领域也不断地扩大,如工程设计CAD项目的管理、初步设计、分析计算、绘制工程、统计优化等。
CAD技术的应用正在有力而迅速地改变着传统的工程设计方法和设计生产的管理模式。
我国主要使用的CAD软件是美国AUTODESK公司开发的AUTODESK软件,它是一个功能强大、易学易用、具有开放型结构的软件口不仅便于用户使用,而且系统本身可不断地扩充和完善,它被广泛地应用于微机及工作站上。
因此,国内外软件开发商在此基础上进行有关工程设计专业的二次开发,如建筑行业:
华远的HOUSE软件、建研院的ABD集成化软件和BICAD软件、天正的CAD软件、方圆公司的方圆三维室内设计系统等。
现阶段，BIM工程正在日益成熟，BIM工程所使用的AutoDeskRevit正是CAD软件新一代的产品形式，基础CAD的基础上做出了更大的优化，使得工程设计过程更加的简洁、客观、明了。
2.2工程CAD技术的实施情况
我国是在1990年才开始引用CAD技术进行工程设计的,为更好的推广计算机应用及CAD技术,使之能较好地协助各生产科室完成生产,真正做到“洋为中用”,在此平台上既可进行文字汉化及软件开发、引进、消化、提高、软硬件的维护管理……。
也可根据本单位的具体情况采用“以引入为主,自己开发为辅"的原则。
以中国建筑研究院为例,他们先后购置了美国公司的工作站、微机、绘图仪、打印机等硬件设备,又从台湾引进了建筑工程集成化软件CAD系统,同时制定了《机房管理制度》、《计罚权衡作人员守则》、《计算机管理人员守则》等相应的管理制度以保证计算机设备的正常运转。
为了使设计人员尽快掌握CAD技术,他们对各专业工程设计人员进行了计算机基础和CAD应用技术的培训。
CAD技术经过1年试行,2年～3年的推广应用,很快达到CAD技术应用的第一阶段,即实现建筑建模、分析计算、方案优化、施工图绘制。
现第二阶段也已初见成效。
由于AUTOCAD软件具有很强的功能和特点,使得我们工程设计人员应用起来得心应手,能够充分发挥最佳效能。
AUTOCAD软件最基本的功能就是绘图和编辑修改功能,可在计算机上实现各种实体的绘制并且可以对其进行编辑,生成新的实体,这些新实体做成图块后保存在图库中,随时调用、方便快捷、重复使用性高。
一个设计项目从方案到设计过程中的多次变动（这是经常发生的）,应用CAD技术后就不再是件麻烦的事情了。
你只需打开微机,在屏幕上利用编辑命令删删改改,直到满意后保存起来,由绘图仪绘出,从图纸上看完美得无可挑剔,这是原来传统的设计方式元法比拟的。
另外,建筑专业给其它专业的条件不再是晒好的蓝图了,而是一张软盘,上面可以有你所需要的全部条件图,你的工作就是打开这张软盘上的文件,然后把你的设计加上去就行了。
如果建立了网络系统那就更容易了,你在微机上直接就可调用网上的任何一台微机上的内容,简单得只需输人一个命令或点一下鼠标。
所以CAD技术的应用的确给我们带来了极大的效益,提高了工程设计水平、缩短了工程设计周期、降低了工程设计成本,在激烈的市场竞争中立于不败之地,在竞争中求生存、谋发展。
第三章CAD技术在工程设计中存在的优缺点
3.1CAD技术在工程设计中的优点
1.设计工作的高效及设计成果的重复利用：
CAD之所以高效，因其最伟大的功能之一：
“COPY”。
一些相近、相似的工程设计，图纸只要简单修改一下就行了，或者直接套用，而你只需按几下键盘、鼠标。
CAD软件可以将建筑施工图直接转成设备底图，使水暖、电气的设计师不会在描绘设备底图上浪费时间。
而且现在流行的CAD软件大多提供丰富的分类图库、通用详图，设计师需要时可以直接调入。
重复工作越多，这种优势越明显。
结构计算的高效，一个普通的框架结构，以往手工计算需要一个星期左右时间，用CAD快的一天就可以完成。
2．精度提高：
建筑设计的精度一般标注到毫米，结构计算的精度也不是很高，施工时的精度更低，但对于一些特型或规模大、复杂的建筑离开了CAD困难将成倍增长。
CAD在日影分析、室内声场分析、灯光照度分析等方面的计算精度、速度也是手工计算无法比拟的。
3．资料保管方便：
CAD软件制作的图形、图象文件可以直接存储在软盘、硬盘上，资料的保管，调用极为方便。
你可以将设计项目刻录成光盘，数据至少可以保存50年。
你可以将以前的图纸通过扫描仪，数字化仪输入电脑，避免资料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失。
资料的管理更有科学性，只要一台电脑就可以管理的井井有条，资料室也将告别成排的资料柜，这也是CAD在建筑设计上最出风头的。
CAD制作的建筑效果图其透视关系、光影关系、建筑材料的质感，都可真实再现，惟妙惟肖，在加上真实的树木、人、天空、汽车配景，几可乱真。
如果在加上现场环境照片融合更有说服力。
CAD制作效果图优势还在于，只要建筑的三维模型搭建完成，就可以任意指定透视角度，模型材质，快速生成多张效果图而无需从头做起，这是传统手绘效果图无法比拟的。
这一切都让设计师在建筑设计上收益非浅，在向甲方推销自己的设计成果时也更有说服力。
4．设计理念的改变：
CAD的智能化将部分取代设计师的一些设计工作，而CAD对设计的标准化、产业化起着巨大的推动作用。
随着信息技术、网络技术的发展，跨地区合作设计，异地招投标、设计评审也将普及。
在第一时间接受科技信息，与世界同步。
通过一根电话线“在家工作”将成为可能。
3.2CAD技术在工程设计中的缺点
1．CAD技术对设计思想的束缚：
由于电脑屏幕尺寸的限制，设计师关注的往往是设计的局部，对全局的把握有一定影响，使得整个建筑物的比例、体量失控。
CAD的精确性要求其每一笔都要有准确的数据，使得方案设计中需要的模糊性、随机性被扼杀，设计缺乏灵感。
另一方面CAD软件自身功能的局限性以及设计师对CAD软件掌握的熟练程度，使得建筑师好的灵感、创意不能通过CAD表达出来，建筑师的思想、思路、灵感被束缚。
2．CAD技术扼杀建筑艺术：
建筑是一门融科技、艺术、文化、哲学于一体的学科。
建筑既是一件商品，也是一件艺术品。
有关人事认为CAD技术的滥用会使建筑设计工作从一种艺术创作变为一种工业化生产，CAD引以为荣的复制、套用的高效率手段，使得设计过程本身就伤害了这一学科，而CAD的标准化、工业化使得建筑作品千篇一律，缺乏灵气、缺乏个性和人情味，建筑已经变为纯粹的商品。
而最有艺术气息的手绘建筑效果图，也将要被电脑效果图取代，电脑效果图虽然正式可信，快捷方便，但它缺少手绘图所体现的个性，以及设计师笔下流露的特有的感觉。
3．CAD浪费资源：
CAD是一项科技含量很高的技术，通常一名设计师要用半年到一年的时间才能熟练掌握CAD软件及电脑知识。
可是在科技飞速发展的今天你学习的步伐永远追不上电脑、外设、CAD软件的更新、升级步伐。
设计师不得不花费大量时间应付这些变化。
CAD的复杂、难懂使得设计师望而却步，一些院所专门设立、配备电脑操作维修人员，甚至设立一个专门的CAD工作部，因为一个优秀的设计师不一定是CAD高手，反之亦然。
CAD对人力、时间的浪费可见一斑。
4．CAD技术存在不可靠性：
CAD技术使得设计师不得不面对计算机病毒，CAD软件本身的更新升级，电脑资料的保存等一些不可靠因素。
由于上述一个或几个原因设计师就得停止工作，去解决与设计无关的问题，或者由于设计师的误操作和对CAD知识掌握不够，可能辛苦几天甚至几年的设计成果被误删、覆盖付之东流。
国内某结构软件早期版本的程序错误让人汗津，岁为造成重大损失并且在后续版本得到修正，但谁又能保证现行的软件不存在问题呢。
第四章CAD技术在建筑工程中的应用
在建筑工程当中，CAD技术是发展最快的技术之一，已经应用到从基本规划设计到投标报价、施工、数据管理等各个方面，建筑企业单位纷纷对应聘人员提出了CAD设计的技能要求。
因此，许多工科院校都开设了CAD课程，并将其应用与课程设计、毕业设计等教学环节。
下面就主要阐述下CAD技术在建筑行业当中的应用。
4.1在建筑规划中的应用
对任何工程项目，规划工作都是十分重要的，一般土木建筑工程的规划都需要考虑众多的因素。
例如土地利用、经济、交通法律、景观等有关社会经济的因素；气象、地质、地形、水文等有关自然的因素，任何一项规划都是一项决策。
对应于该阶段的CAD系统主要有三类。
第一类是有关规划信息的存储和查询系统，例如土质数据库系统、地域信息系统、地理信息系统、城市政策信息系统等，这一类系统多采用数据库的形式；第二类为信息分析系统，例如规划信息分析系统等；第三类为规划的辅助表现及制作系统，例如景观表现系统、交通规划辅助系统等。
4.2在建筑设计中的应用
一般土木建筑结构的设计都包含结构形式的选定、形状尺寸的假定、模型化结构分析、验算、图面绘制、材料计算等过程。
CAD技术在土木建筑中最早的就是应用在结构设计中的，所以有关CAD设计的历史较长，发展比较成熟。
由于CAD技术强大的设计功能，使得我们工程设计人员应用起来得心应手，能够将设计意图表达的淋漓尽致。
CAD最基本的设计功能就是绘图和编辑修改功能，可以在计算机上实现各种实体的绘制，并且可以在相应的图层上方便的进行编辑，生成新的实体，这些新的实体做成图块后保存在图库中，随时调用、方便快捷、重复使用性高。
一个设计项目从方案到设计的过程往往要经过多次变动，应用CAD技术后就很方便了，你只需打开计算机，在屏幕上利用编辑命令进行修改，直到满意后保存起来，由绘图仪绘出、打印出的图纸质量高、成本低，这是传统的设计方式无法比拟的。
另外、建筑设计师进行设计讨论时，所用的不再是晒好的蓝图了，而是直接在计算机上完成。
如果有网络系统，设计师甚至不用坐在一起，就可以进行设计讨论。
CAD技术的应用的确提高了工程设计书评、缩短了工程设计周期、降低了工程设计成本。
图2：
CAD协同设计示意图
4.3在施工中的应用
在建筑工程施工中，一般都包含以下几个过程，即投标报价-施工组织设计-人员、器材和资金的调配-具体施工及项目工程管理-验收等。
目前CAD技术在每个技术中均有应用，在我国已经出现了投标报价与合同管理、工程项目管理、网络计划、质量与安全的评价与分析、劳动人事工资、材料物资、机械设备、财务会计和行政管理、施工图的绘制等系统。
首先在投标报价过程中，建筑安装工程量的计算成为耗时最多、任务最繁重的一项工作，但如果我们运用CAD绘制的平面图或结构图，导入到一些工程造价软件当中（如广联达、神机妙算软件等），进行计算机的智能化算量，这将大大节省时间，减轻工作负担；其次，应用CAD编制网络计划图已成为参与国际投标的必要条件之一。
CAD技术的应用，有效的提高了企业的工作效率和管理水平。
4.4在维护管理中的应用
像人的生老病死一样，土木建筑物在使用期内也会出现老化、功能下降等，因此对其必须进行适当的维护和管理，一般包括定期检查、维修和加固。
CAD技术在维护管理中最早的应用是煤气、上下水管线图的计算机管理，其中包含管线的位置以及管线的埋设条件。
近年来，出现了以数据库为中心的道路设施维护管理CAD系统，这种系统具有两重作用：
一方面用于保存定期检查结果等信息，另一方面是用于辅助维修和加固的规划和设计。
参考文献
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