建筑设计中的新计算机辅助设计技术
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维普资讯
河南 省勘 察设 计注 册工 程师 管理 委员 会 樊
在Ｔ程设计 领域 ， 计算机辅助设计 Ｃ Ｄ（ ｏ ｐ ｔ Ａ Ｃ ｍ ｕｅ ｒ Ａｄｄ Ｄ ｓ ｎ）技术 的应用使建筑工 程设计 发生 了彻 ｉｅ ｅｉ ｇ 底革命 。 自上世纪 ８ ０年代后期开始推 广 Ｃ Ｄ应用 ， Ａ 已
世纪末才兴起 的一 门崭新的综 合性信息技术 ， 它融合 了
数学 图像处理 、 算机 图形学 、 计 多媒 体技 术 、 传感 器技 术、 并行处理技术等信息技术 ， 通过一定 的接 口设 备有矛盾 因得不到及时 仍
头盔 、 数据手套等 ， 使人在虚拟场景 中具有真实 的沉浸
计 算 机 支 持 的协 同工 作
Ｃ ｏ ｅａ ｖ Ｗｏｋ ｏｐ ｒｔ ｅ ｉ ｒ ，简称 Ｃ Ｃ ）是 １８ 由美 国的 ＳＷ ９ ４年 Ｉ ｎ Ｇ ｉ 和 Ｐｕ Ｃ ｓｍａ ｒ ｒ ｆ ａ ｌ ａｈ ｎ在一 个 专题讨 论会 上创 ｅ ｅ
造 的新 术语 ， 是指分 布在异地 的某群体 中的人们 ， 在计
的设计模式 。基于 Ｃ Ｃ 的 Ｃ Ｄ系统既具备协 同设计 ＳＷ Ａ 的协作优势 ， 又具备 Ｃ Ｄ系统的图形处理功能 ， Ａ 并保证
系统 的兼容性和开放性 。众所周知 ， 一个 完整的建筑设 计， 是各个专业密切配合完成的。设计 中可 能出现 的问 题主要表现在两个方 面 ： １ 同一工程项 目中不 同工种 （ ） 间 的相互配合与协作 问题 ； ２） （ 同一工种不 同成员 间的 相互配合与协作 问题 。 解决这些 问题的传统方法是将相 关人员召集在一起 ， 当面协调 、 解决问题。 因为问题或矛
溶
解 决 ， Ｔ程带来一 定的损失和延误 。协 同设计系统可 给ｌ 以较好地解决 以上问题。蓬勃 发展 的 Ｉｔ ｎｔ ｎｅ ｅ 使得设计 ｒ 人员摆 脱了空间 的限制 ， 网上设计环境使得设计团队逻
基本覆 盖了建筑工程设计的各个领 域 ，从 建筑设计 ， 到 结构 、 备 、 设 概预算等 ， 目前 全行业 Ｃ Ｄ出图率已达到 Ａ
、
协 同设计 （ ｏ ｐ ｔ Ｓ ｐｏ ｅ Ｃ ｍ ｕｅ ｕ ｐｒ ｄ ｒ ｔ
计系统采用 三维集成设计模型 ， 可从模型上直接获得 各 专业的设计信息 ， 大大提 高设计质量和效率 。各专业 设 计人员通过 中间模型处理器对模 型进行操作 ， 建立和修
改与本专业相关 的各种信息 ， 可使设计信息得到及时交
５ 河 科 ０ ． ６ 南 技２ ６ 上 ０９
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｛ ８￡ Ｂ ！ ｌ Ｇ ： ； Ｙ Ｒ Ｕ Ｉ 、 ｛
智 能 建 筑
灌注桩 因其具有承载力高 、 无挤土 、 无振动 、 能贴近 已建 建筑物 施工 、 适应 性强等优点 ， 已在桩 基工程 中得 到广 泛应用 ， 但是 大直径灌注桩 的质 量事 故时常 发生 ， 严重 影 响了其承载力的发挥。 近几年发展起来 的桩端注浆技 外加剂 ： 速凝剂常采用 水玻璃 ， 水玻璃 加量一般为 水泥用 量的 ２ ４ 采用双液进行 静压注浆时 ， ％一 ％。 水玻璃 用量可为水 泥用量 的 １％－ ０ ％。 ０ １０ 早强剂为氯化钙 和三 乙醇胺 ， 用量一般为水 泥用量 的 ２ ４ ％－ ％。 ２ ． 施工工艺参数 。 旋喷注浆压力 ： 采用单 管高压旋 喷法时 ： 浆液或清 水喷射压力 ：０ ３ ＭＰ ；采用二重管高压旋喷法 时 ： ２～ ０ ａ 空 气压 力为 ０７ Ｐ ， ．Ｍ ａ 浆液 压力 为 ２ ￣ ０ ａ采 用 三重管 ０ ３ＭＰ ； 高 压 旋 喷法 时 ：水 压 力 为 ：０ ３ＭＰ ，空气 压力 为 ２ －０ ａ ０７ ａ浆液压力为 ２ ５ ａ 在既有建筑物地基加 固注 ． ＭＰ ， — ＭＰ 。 浆时常采用单管 高压旋喷 ， 其压力常用 ２ ￣ ５ ａ 在对 ０ ２ ＭＰ ； 桩基缺 陷进行 加固补强注浆 时采用单管 高压旋 喷或三 重管高压旋喷 ， 注浆压力常用 ２ ～ ０ ａ ５ ３ＭＰ 。 喷射提升 速度 ：０ ２ ｃ ｍ ｎ ； １～ ０ ｍ・ ｉ～ 在既有建筑物地基 加 固注浆时采用 ２ ｃ ｍ ｎ ； ０ ｍ・ ｉ～ 在对桩 基缺陷进行加 固补 强注浆时采用 １￣ ５ ｍ・ ｎ 。 ０ １ｃ ｍｉ ～ 喷射旋转速度 ：０ ４ ｒｍ ｎ 。 ２ ～ ０ ・ ｉ～ 静压注浆压力 ： 在既有建筑物地基加固注浆 时采用 ０３ ２０ Ｐ ； ．— ．Ｍ ａ 对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用 ０３ －一 了极大方便 。 利用虚拟建筑的真实性 ， 建筑师以最直观的 方式 向用户呈现其设计意图，而用户通过在虚拟建筑模
作流程 。
一
辑 上处于 同一个 工作环境中 ， 不管是企业领导 、 目负 项 责人 、 还是专业负责人 、 普通的设计人员 ， 都能以最高效
的手段获得其他 成员的最新信息 和向其他人提供 自己 的信息。
在建筑工程 的设计阶段 ， 一般是各专业采用各 自相
应的 Ｃ Ｄ系统分别进行设计 。 Ａ 为完成一项设计任务 ， 需 要重复输入大量 的数据 ，而且很难保证数据 的一致性 。 虽然 目前也有部 分集成化软件能在不 同专业问实 现部 分数据的交流和传递 ， 但设计过程 中可能出现的各专业 问协调问题仍然无法解决。 而且 目前一般是采用直接绘 制二维图的方式来设计工程项 目， 这种方式在对建筑物 某一处进行修改时 ， 需要进行一系列相关修改。协同设
９ ％以上 ， ５ 不仅彻底把设计人员从传统的设计计算和绘 图 中解放 出来 ，可以把更多 的时 间和精力放 在方案优 化、 改进和复核上 ， 而且提高设计效率十几到几十倍 ， 大 大缩短 了设 计周期 ， 提高 了设计质量 ， 经济效 益十分显 著 。据 ２ ０ ０ ３年统 计 ，全行业 完成施 工 图设计投 资额 １８ ３ 元 ， ８６ 亿 实现勘察设计总收入 ９ 亿元。 ３ １ 计算机软硬件技术发展 日新月异 ， 许多正在 发展 中 的新技 术将 对建筑设计有重要影 响 。尤其 下述 几项技 术， 在不久 的将来可能会改变设计人员 的工作方式和 ＿ ＿ ［
盾 总 是 在 不 断地 出现 ， 个设 计 期 间也 就 需 要 不 断 地 交 整
造、 有限元分析 、 信息管理系统 等有机地结合起来 ， 用统
一
的执行控 制程序规范各种信息的传递 ， 保证系统内信
二 、 拟 现 实 技 术 虚
息流的畅通 ， 并协调各 Ｃ Ｄ子系统有效地运行 。 Ａ 虚拟 现 实 （ ｉｕ ｌ Ｒ ａ ｔ， Ｖｒ ａ ｔ ｅｌｙ 简称 Ｖ 技 术 是 ２ ｉ Ｒ） ０
流和传递 ， 更好地解 决协 同设计 中不同专业问的相互协
作 问题 。
协作设计 系统 的另一 个技术关键 是数据转换 和共 享 。它主要包括两方面的含义 ： 一是异地设计采用不同 应用软件时 ， 生成文件之 间的数 据转换与共 享 ； 是不 二 同工种之 间的数据传递和共享 ， 即把不 同专业 、 不同功 能的 Ｃ Ｄ系统 ， Ａ 如建筑 、 结构 、 给排水 、 暖通设计以及制
算机的帮助下 ， 得到一个虚拟 的共享环境 ， 交互磋 商 ， 快 速高效地完成一个共 同任务 。 自它问世以来 ， 直受 到 一 人们的关注 ， 至今 已成为发展最快 的研究方 向。 在工程设计 领域 ，Ｓ Ｗ 技术 的发展为传统 的 Ｃ Ｄ ＣＣ Ａ 技术赋予了新的设计理念 与技术 内容 ， 正在改变着现有
河南 省勘 察设 计注 册工 程师 管理 委员 会 樊
在Ｔ程设计 领域 ， 计算机辅助设计 Ｃ Ｄ（ ｏ ｐ ｔ Ａ Ｃ ｍ ｕｅ ｒ Ａｄｄ Ｄ ｓ ｎ）技术 的应用使建筑工 程设计 发生 了彻 ｉｅ ｅｉ ｇ 底革命 。 自上世纪 ８ ０年代后期开始推 广 Ｃ Ｄ应用 ， Ａ 已
世纪末才兴起 的一 门崭新的综 合性信息技术 ， 它融合 了
数学 图像处理 、 算机 图形学 、 计 多媒 体技 术 、 传感 器技 术、 并行处理技术等信息技术 ， 通过一定 的接 口设 备有矛盾 因得不到及时 仍
头盔 、 数据手套等 ， 使人在虚拟场景 中具有真实 的沉浸
计 算 机 支 持 的协 同工 作
Ｃ ｏ ｅａ ｖ Ｗｏｋ ｏｐ ｒｔ ｅ ｉ ｒ ，简称 Ｃ Ｃ ）是 １８ 由美 国的 ＳＷ ９ ４年 Ｉ ｎ Ｇ ｉ 和 Ｐｕ Ｃ ｓｍａ ｒ ｒ ｆ ａ ｌ ａｈ ｎ在一 个 专题讨 论会 上创 ｅ ｅ
造 的新 术语 ， 是指分 布在异地 的某群体 中的人们 ， 在计
的设计模式 。基于 Ｃ Ｃ 的 Ｃ Ｄ系统既具备协 同设计 ＳＷ Ａ 的协作优势 ， 又具备 Ｃ Ｄ系统的图形处理功能 ， Ａ 并保证
系统 的兼容性和开放性 。众所周知 ， 一个 完整的建筑设 计， 是各个专业密切配合完成的。设计 中可 能出现 的问 题主要表现在两个方 面 ： １ 同一工程项 目中不 同工种 （ ） 间 的相互配合与协作 问题 ； ２） （ 同一工种不 同成员 间的 相互配合与协作 问题 。 解决这些 问题的传统方法是将相 关人员召集在一起 ， 当面协调 、 解决问题。 因为问题或矛
溶
解 决 ， Ｔ程带来一 定的损失和延误 。协 同设计系统可 给ｌ 以较好地解决 以上问题。蓬勃 发展 的 Ｉｔ ｎｔ ｎｅ ｅ 使得设计 ｒ 人员摆 脱了空间 的限制 ， 网上设计环境使得设计团队逻
基本覆 盖了建筑工程设计的各个领 域 ，从 建筑设计 ， 到 结构 、 备 、 设 概预算等 ， 目前 全行业 Ｃ Ｄ出图率已达到 Ａ
、
协 同设计 （ ｏ ｐ ｔ Ｓ ｐｏ ｅ Ｃ ｍ ｕｅ ｕ ｐｒ ｄ ｒ ｔ
计系统采用 三维集成设计模型 ， 可从模型上直接获得 各 专业的设计信息 ， 大大提 高设计质量和效率 。各专业 设 计人员通过 中间模型处理器对模 型进行操作 ， 建立和修
改与本专业相关 的各种信息 ， 可使设计信息得到及时交
５ 河 科 ０ ． ６ 南 技２ ６ 上 ０９
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｛ ８￡ Ｂ ！ ｌ Ｇ ： ； Ｙ Ｒ Ｕ Ｉ 、 ｛
智 能 建 筑
灌注桩 因其具有承载力高 、 无挤土 、 无振动 、 能贴近 已建 建筑物 施工 、 适应 性强等优点 ， 已在桩 基工程 中得 到广 泛应用 ， 但是 大直径灌注桩 的质 量事 故时常 发生 ， 严重 影 响了其承载力的发挥。 近几年发展起来 的桩端注浆技 外加剂 ： 速凝剂常采用 水玻璃 ， 水玻璃 加量一般为 水泥用 量的 ２ ４ 采用双液进行 静压注浆时 ， ％一 ％。 水玻璃 用量可为水 泥用量 的 １％－ ０ ％。 ０ １０ 早强剂为氯化钙 和三 乙醇胺 ， 用量一般为水 泥用量 的 ２ ４ ％－ ％。 ２ ． 施工工艺参数 。 旋喷注浆压力 ： 采用单 管高压旋 喷法时 ： 浆液或清 水喷射压力 ：０ ３ ＭＰ ；采用二重管高压旋喷法 时 ： ２～ ０ ａ 空 气压 力为 ０７ Ｐ ， ．Ｍ ａ 浆液 压力 为 ２ ￣ ０ ａ采 用 三重管 ０ ３ＭＰ ； 高 压 旋 喷法 时 ：水 压 力 为 ：０ ３ＭＰ ，空气 压力 为 ２ －０ ａ ０７ ａ浆液压力为 ２ ５ ａ 在既有建筑物地基加 固注 ． ＭＰ ， — ＭＰ 。 浆时常采用单管 高压旋喷 ， 其压力常用 ２ ￣ ５ ａ 在对 ０ ２ ＭＰ ； 桩基缺 陷进行 加固补强注浆 时采用单管 高压旋 喷或三 重管高压旋喷 ， 注浆压力常用 ２ ～ ０ ａ ５ ３ＭＰ 。 喷射提升 速度 ：０ ２ ｃ ｍ ｎ ； １～ ０ ｍ・ ｉ～ 在既有建筑物地基 加 固注浆时采用 ２ ｃ ｍ ｎ ； ０ ｍ・ ｉ～ 在对桩 基缺陷进行加 固补 强注浆时采用 １￣ ５ ｍ・ ｎ 。 ０ １ｃ ｍｉ ～ 喷射旋转速度 ：０ ４ ｒｍ ｎ 。 ２ ～ ０ ・ ｉ～ 静压注浆压力 ： 在既有建筑物地基加固注浆 时采用 ０３ ２０ Ｐ ； ．— ．Ｍ ａ 对桩基缺陷进行加固补强注浆时采用 ０３ －一 了极大方便 。 利用虚拟建筑的真实性 ， 建筑师以最直观的 方式 向用户呈现其设计意图，而用户通过在虚拟建筑模
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盾 总 是 在 不 断地 出现 ， 个设 计 期 间也 就 需 要 不 断 地 交 整
造、 有限元分析 、 信息管理系统 等有机地结合起来 ， 用统
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的执行控 制程序规范各种信息的传递 ， 保证系统内信
二 、 拟 现 实 技 术 虚
息流的畅通 ， 并协调各 Ｃ Ｄ子系统有效地运行 。 Ａ 虚拟 现 实 （ ｉｕ ｌ Ｒ ａ ｔ， Ｖｒ ａ ｔ ｅｌｙ 简称 Ｖ 技 术 是 ２ ｉ Ｒ） ０
流和传递 ， 更好地解 决协 同设计 中不同专业问的相互协
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协作设计 系统 的另一 个技术关键 是数据转换 和共 享 。它主要包括两方面的含义 ： 一是异地设计采用不同 应用软件时 ， 生成文件之 间的数 据转换与共 享 ； 是不 二 同工种之 间的数据传递和共享 ， 即把不 同专业 、 不同功 能的 Ｃ Ｄ系统 ， Ａ 如建筑 、 结构 、 给排水 、 暖通设计以及制
算机的帮助下 ， 得到一个虚拟 的共享环境 ， 交互磋 商 ， 快 速高效地完成一个共 同任务 。 自它问世以来 ， 直受 到 一 人们的关注 ， 至今 已成为发展最快 的研究方 向。 在工程设计 领域 ，Ｓ Ｗ 技术 的发展为传统 的 Ｃ Ｄ ＣＣ Ａ 技术赋予了新的设计理念 与技术 内容 ， 正在改变着现有