計算機輔助建築設計

使用計算機幫助建築設計師進行建築設計工作，就叫計算機輔助建築設計。應用最早也是應用最廣泛的是製圖。如建築圖紙生成系統就是一種已商品化的系統。它由一台計算機和一台繪圖儀組成，可自動生成整套詳細的建築圖紙，能繪製樓層的平面圖、傢俱和設備的安放位置等組合圖形。隨着計算機外部設備和圖形軟件的發展，計算機不但可繪製圖紙，而且可以在顯示屏幕上直接輸入或輸出圖形。也就是説，設計師可以利用光筆或數字化板之類的外圍設備在顯示屏幕上直接“畫”設計圖，輸入計算機保存起來。或許在顯示屏幕上顯示出二維圖形或三維圖形，不僅可顯示靜止不動的圖形，還能顯示旋轉的圖形。因此設計師可在建築設計階段，部建造之前看到他所設計的建築物，包括建築物的外形和內部任何部位。圖形可放大或縮小。三維圖形經過旋轉可從各個角度進行觀察，設計師認為不滿意的地方，可隨時使用鍵盤或光筆修改設計方案。

在建築設計方面，不僅是應用計算機輔助製圖，而且在設計的各個環節上都使用計算機。如英國曼徹斯特建工學院推出的房屋設計語言，只要匯去費用和告知工藝圖紙建築要求，就能用傳真電報把這項建築的全部結構圖紙和施工圖紙交給用户。有的系統還可提供多種設計方案，供選擇。 ^[1] 

計算機輔助建築設計，顧名思義它只是輔助建築師來完成設計工作，是有待於建築師掌握的一種現代化的建築設計方法。計算機能夠替建築師記憶大量的建築設計資料，並可以根據不同工程項目的需要隨時進行檢索；可以替建築師繪製大量的建築表現圖及施工圖；可以對建築設計方案進行多因素分析與比較，從而優化設計並快速交付施工圖紙，避免了大量的重複工作，縮短了設計過程。開發CAAD技術的目的就在於把建築師的創作才能和潛在的智力從傳統設計方法的束縛中解放出來。

現代化的技術所帶來的龐大信息量，使每個建築設計者單憑他的手、眼、腦是遠遠掌握不了的。房屋建築的發展，體量變得越來越大，功能變得越來越複雜。建築師經常碰到容納幾百人、幾千人甚至幾萬人的建築物設計。由於建築物的大型化、複雜化，就不得不去考慮比一般建築在建造技術、使用標準、功能要求等方面更為特殊的性質。此外，科學技術的發展，使每年都會有成千上萬種新材料、新技術、新設備出現，其中又有許多成果都可以用在建築工業上。藉助於電子計算機可以把這些廣泛的資料、數據、信息存貯起來，建成建築設計信息數據庫，建築設計人員可以根據需要隨時調用這些信息。如果把存貯這些信息的多個計算機連接成計算機網絡，那麼很多設計部門和設計人員就能共同享用這些信息。

現代化建設的重要特徵之一就是要使每個建設項目在付諸實現之前必須進行周密的計劃，尤其是針對較大型的工程項目要作可行性研究，使有限的投資發揮出最大的作用和效益。若採用計算機輔助設計的方法，從經濟分析的角度對該擬建項目進行分析，從而獲得有科學根據、較為準確的投資預算，為投資者在最快的時間內提供了比較精確的依據，從而大大減少由於資金中途發生短缺而影響施工進度或者由於資金過剩而造成浪費現象。

現代化建築日趨複雜的功能要求賦予建築物千變萬化的體型特徵。各種曲線、曲面、折線、折面的運用，豐富的建築立面表現形式，複雜的平面佈置，使建築師本來就已感到十分費力的繪圖工作又增加了更重的負擔，尤其是繪製建築透視圖，問題更為突出。計算機建築輔助設計解決了這個問題。 ^[2] 

CAAD系統按其工作方式可以分為自動化設計和交互式設計兩種方式。

一、自動化設計方式

在以自動化設計方式工作的CAAD系統中，一切都是按計算機內事先規定好的程式進行工作。除了必需的原始工程設計參數的輸入外，系統並不需要設計人員進行干預，就能自動進行分析、計算、繪圖等項工作，完成工程設計的全過程，直至獲得最終設計成品為止。這類以計算機為中心的自動化設計系統，對那些以小邏輯設計為主要對象、能用明確的日標函數來定量描述的問題，是十分迅速和有效的。因此，廣泛中用在諸如集成電路，精密機械零件等一些與不定因素無關的設計領域。

這種自動化設計系統的構成比較簡單，主要由定型灼標準構件庫，原始設計參數輸入系統，能提供選擇最傳標準構件的檢索系統和標準，定型化構配件的集合彙總組裝成型系統等幾部分組成。

儘管這類自動化設計系統精確度高，容易得到最優解，但欠靈活，難以適應一切場午和滿足使用者的特殊要求。它限制了建築師才智的充分發揮，抑制了他們的創作熱情和慾望，所設計出的作品也有千人一面之感，因此，並不受廣大設計者的歡迎。

二、交互式設計方式

交互式CAAD系統的工作方式則要求在建築師的不斷干預下，以人機對話的交互作業方式來完成工程設計。這類CAAD系統很容易適應錯綜複雜的，多因素決策的情況，適應於那些設計對象暫時還難以抽象為精確的數學模型、不能用簡單的目標函數來定量描述的工程設計問題。因此，需要建築師在整個工作過程中不斷地加以干預和指導，在工作站土分層描述設計對象，建立其教學模型（即項目數據庫），不斷修改、完善和優化設計。交互式系統並不排除其中包含有幾個較成熟的專門模塊採用自動化設計方式。相反，兩者的有機結合將使CAAD系統的應用提高到更高的層次上。大多數CAAD系統都是以這種工作方式工作的，它以建築師為中心進行設計，適應建築設計中相互關係複雜、定性問題多，定量問題少的特點。在模糊理論未得到普遍的實際應用之前，利用交互式CAAD系統去表達建築師的創作意圖，是解決建築設計問題行之有效的方法。 ^[3]