宋 旭

廊坊市城鄉(xiāng)規(guī)劃局

論計算機三維立體造型技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用與發(fā)展

宋 旭

廊坊市城鄉(xiāng)規(guī)劃局

建筑是一門綜合學科，既是一件商品，也是一件藝術(shù)品。隨著建筑技術(shù)的發(fā)展，理念的更新，建筑設(shè)計的藝術(shù)造型趨于復(fù)雜，形式各異；復(fù)雜外立面的設(shè)計往往不是單純的平面形式，而是出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、雙曲等類型。常見的如各類場館的設(shè)計，此種項目的表達或系統(tǒng)的選型不是僅憑設(shè)計經(jīng)驗?zāi)軌蚪鉀Q的，更多的要借助于空間幾何模型的確立，對設(shè)計疑難問題進行評定，找到項目的特征規(guī)律，提煉設(shè)計要點，以達到減少非標設(shè)計的數(shù)量、提高工效的目的。

CAD；計算機三維立體造型技術(shù)；建筑設(shè)計；應(yīng)用與發(fā)展

近幾年，三維CAD在國內(nèi)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，建筑企業(yè)中三維CAD替代二維CAD的趨勢明顯，然而很多建筑企業(yè)對于三維CAD軟件的發(fā)展狀況缺乏足夠的了解。畢竟經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)外各種三維CAD軟件都產(chǎn)生了巨大變化，擁有了獨特的風格特色。本文將探討基于計算機CAD軟件的三維立體造型技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用與發(fā)展。

1 概述

隨著世界上計算機技術(shù)的飛躍發(fā)展，使得計算機的應(yīng)用深入到各個技術(shù)領(lǐng)域，在建筑設(shè)計中人們已經(jīng)看到了計算機對設(shè)計的變革性的影響，歷來習慣于用手工人腦進行建筑設(shè)計，如建筑方案結(jié)構(gòu)分析，人工模型制作及伏在圖板上進行策勞的施工圖繪制，都將由于引入了計算機的CAD先進技術(shù)而發(fā)生了根本性的變化。計算機CAD技術(shù)((Computer Aided Design)的發(fā)展從二維平面發(fā)展到了三維空間的變化，三維空間3Dimension成了計算機CAD深度發(fā)展的一個目標和內(nèi)容，計算機三維造型具有比二維平面更高的技術(shù)難度，其理論的發(fā)展和技術(shù)實現(xiàn)都比二維平面復(fù)雜，仍成為計算機高技術(shù)領(lǐng)域進行探素和開拓的目標。

計算機三維模型的建造，需要高速的計算CPU部件和大容量的內(nèi)外存儲器，三維元素的生成和三維空間變換都齋要處理大量的數(shù)據(jù)和信息，這是二維平面技術(shù)不能比擬的。人們在追求各種高效率的三維空間算法軟件的同時也考慮用硬件電路實現(xiàn)固化三維算法，即將三維空間的各種矩陣運算固化到集成電路，使其成為電子傳翰的速度，減少軟件運行的時各種交換過程和傳輸過程，從而大大地提高了計算機三維空間造型的運算速度，使得這種復(fù)雜的高技術(shù)能夠投入實際工程的應(yīng)用，產(chǎn)生出社會效益和經(jīng)濟效益。

2 建筑設(shè)計中使用計算機三維立體造型技術(shù)的重要意義

當今許多計算機程序都允許設(shè)計師模擬三維環(huán)境，在計算機內(nèi)存中創(chuàng)建其體的模型。計算機建模軟件允許設(shè)計師以交互的方式改變物體的形狀和維數(shù)，在三維場景中將它們重組，直到設(shè)計師滿意為止，這些模型可以以無窮無盡的形式進行再表現(xiàn)或重演。除了可以對現(xiàn)實的速描或夸張的世界進行重演，一些三維模型還可以進行栩栩如生的動畫模擬。它們的動作可以記錄在膠片或錄像帶上在建筑設(shè)計中，用計算機三維立體造型技術(shù)技術(shù)建立建筑模型有著積極的現(xiàn)實意義。例如在城市規(guī)劃中，設(shè)計與環(huán)境關(guān)系比較敏感。要進行可行性研究，這種可行性研究所考慮的環(huán)境影響因素一般有建筑密度、建筑日照、視線、陰影、高度控制、建筑色彩以及街道造型及形式等，試想用傳統(tǒng)的建筑棋型來體現(xiàn)上述因素，其建筑與環(huán)境間效果的表達不盡人意，因而，按傳統(tǒng)的設(shè)計思路，制作傳統(tǒng)的建筑棋型的方式，顯然已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代建筑設(shè)計的需求。而使用計算機三維立體造型技術(shù)技術(shù)，以上這些因素都可以加以形象的研究和控制?？傊糜嬎銠C三維立體造型技術(shù)技術(shù)來建立建筑模型較之傳統(tǒng)的建筑模型。能很好地反映規(guī)劃建筑的高度、位里、相互關(guān)系以及體盤和色彩設(shè)計。

3 計算機三維立體造型技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用與發(fā)展

3.1 環(huán)境基地建模

環(huán)境與基地的形態(tài)是我們從事建筑設(shè)計的限定條件，準確、直觀的環(huán)境基地模型有利于我們更好地分析和理解環(huán)境的關(guān)系。在方案構(gòu)思之前，將這一平面的圖形，通過電腦轉(zhuǎn)化為準確的三維環(huán)境模型，幫助建筑師從各個角度和更廣闊的范圍認識和理解環(huán)境空間的特征，有效地幫助我們進行建筑體形的構(gòu)思，為下一步電腦三維形體研究打下基礎(chǔ)。

3.2 虛擬技術(shù)的應(yīng)用

事實上，虛擬技術(shù)很早以前就已經(jīng)被應(yīng)用于建筑設(shè)計上了。虛擬現(xiàn)實實際上就是三維電腦模型進一步發(fā)展的結(jié)果。虛擬現(xiàn)實工具具有混合性，交互性的特點，這也使他們漸漸變成了虛擬空間的一種完美的表現(xiàn)形式。北京CBD的設(shè)計過程中就運用了三維立體造型技術(shù)，它保證了設(shè)計的“完全”性，能夠從各個角度以及位置來對設(shè)計作品進行觀察。在虛擬的環(huán)境當中，構(gòu)成整個建筑的每一個部分都不是固定下來的，它們一直處于可更改，可變化的階段。設(shè)計中的墻壁能夠建造也能夠“拆除”，地板的尺寸可以更改，樣式也能不斷變化。觀察的人能夠利用平面，立面，剖面圖來漫步于設(shè)計者的建筑設(shè)計之中，進行觀摩。所以，虛擬現(xiàn)實實際上是給與設(shè)計者一個溝通工具，幫助設(shè)計師和客戶進行溝通。

3.3 發(fā)展

現(xiàn)階段的三維模型，具有響應(yīng)性能比較差、速度比較慢、沒有辦法處理自由面的特點。在未來，應(yīng)該設(shè)計和研究具有一定判斷、推理性能的三維立體模擬技術(shù)。

綜上所述，二維環(huán)境向三維環(huán)境的轉(zhuǎn)換其實是工作方式和工作思路的轉(zhuǎn)換，這種全新模式將會推動我國建筑設(shè)計行業(yè)的繁榮興盛。過去的建筑設(shè)計過程過多依賴空間與時間，信息傳輸方式落后，導(dǎo)致信息在傳遞過程失真，嚴重阻礙建筑設(shè)計工作效率的提高。建筑信息模型在技術(shù)上解決了傳統(tǒng)信息傳輸問題，保證了在軟件或系統(tǒng)間信息的自動交流。三維建筑信息模型減少專業(yè)工具交流信息的失誤，設(shè)計過程中設(shè)計者能夠有效協(xié)同設(shè)計，并且能對建筑設(shè)計過程中的各種問題及時溝通交流。

[1]楊斯棋.計算機輔助軟件在建筑設(shè)計中的應(yīng)用研究[J].科技經(jīng)濟市場，2016，(07)：67-68.

[2]彭時礦.計算機輔助設(shè)計軟件在建筑設(shè)計中的研究與應(yīng)[D].上海交通大學，2009.

[3]蘇云.三維造型設(shè)計系統(tǒng)的研究[D].天津工業(yè)大學，2007.

[4]周寧祥.論計算機三維立體造型技術(shù)在建筑設(shè)計中的應(yīng)用與發(fā)展[A].中國土木工程學會計算機應(yīng)用學會.中國土木工程學會計算機應(yīng)用學會第六屆年會土木工程計算機應(yīng)用文集[C].中國土木工程學會計算機應(yīng)用學會：，1995：5.