计算机在土木工程中的应用

12.1计算机辅助设计

12丄1计算机辅助设计的概述，以及其起源和发展

计算机辅助设计(Computer Aided Design,简称CAD)是一种利用计算机硬、软件系统辅助人们对产品或工程进行设计的方法和技术，是一门多学科综合应用的新科学。到目前为止计算机应用己经渗透到了机械、电子、建筑等领域当中，利用计算机，人们可以进行产品的计算机辅助制造(Computer Aided Make,简称CAM)、计算机辅助工程分析(Computer Aided Engineering,简称CAE)、计算机辅助工艺规划(Computer Aided Processing Planning,简称CAPP)> 产品数据管理(Product Data Management,简称PDM)> 企业资源计划(Enterprise Resource Planning,简称ERP)等等。CAD系统准确地讲是指计算机辅助设计系统,其内容涵盖产品设计的各个方面。把计算机辅助设计和计算机辅助制造集成在一起，称为CAD/CAM系统。习惯上工程界把CAD/CAM系统甚至CAD/CAM/CAE系统仍然叫做CAD系统，这样CAD系统的内涵就在无形中被扩大了

CAD的起源应追溯到二十世纪50年代中期，由麻省理工大学林肯实验室为美

国空军研发的SAGE (Semi Automatic Ground Environment)防空系统，该系统使用CTR显示器展现经过计算机处理的雷达以及其他信息

其后，CAD/CAM之父的PatrickJ.Hanratty在1957年开发了PRONTO,世界上

第一个数控编程系统

紧接着在1959年Ivan Sutherland在麻省理工大学林肯实验室使用TX-2计算机开发了SKETCHPAD系统，这套能够通过使用光笔在屏幕上与计算机系统进行人机交互

作业的系统被人们认为是CAD工业迈出的第一步

进入二十世纪70年代之后，计算机硬件性能和计算机图形学都有了很大的发展, 建筑设计人员开始与软件设计人员密切配合，促使专业化的计算机辅助建筑设

计(CAAD)软件诞生

二十世纪80年代到90年代，计算机性能的提高以及个人电脑的出现使CAD系统发展的格局有了不小的变化，从当初针对大型机转向对PC的开发

二十世纪末二十一世纪初，国际CAD产业进入了一个联合、收购、兼并频繁的时期, 迄今制造业的CAD产品已经被兼并成四大谱系:IBM/Dassault. EDS/Unigraphics>

Patrick J.Hanratty

因对计算机辅助设计与制造赢域作出突

破性贡献而被公认为CAD/CAM之父Ivan Sutherland

1959年在麻省理工大学林肯实验室使用TX

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2计算机开发了SKETCHPAD系统，这套能

够通过使用光笔在屏幕上与计算机系统进

行人机交互作业的系统被人们认为是CAD

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在TX-2计算机上运行的Sketchpad 系统

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12.1.2 CAD 在我国建筑工程领域的应用

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使用AutoCAD R14作为平台的理正建筑设计软件图 从三维实体到二维投影的思维方式

早期的AutoCAD 针对的主要是二维图形的绘制，但是从其R12版本开 始从平面到立体的思维方式转变成了从立体到平面。从前设计者们往往绘 制的就是建筑物的三向投影图，但今天设计者们可以首先将脑海中建筑物 的形体直接在

AutoCAD 的绘图空间中表达出来，然后再针对不同的平面获 取这个形体的投影图或是轴测图

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使用AutoCAD 进行设计前首先要掌握的是其对象捕捉、对象跟踪、图 层、控制点、坐标系这些重要的概念，对象实际上是指在绘图空间中 的一切图素，如一个圆、一条多义线甚至是一个实体，而对象捕捉则 是指光标在靠近对象的时候，由AutoCAD 自动的将焦点聚于对象上符 合捕捉模式的控制点之上

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对象捕捉、跟踪，以及橡皮筋与拖拽

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