杜国荣
苏州市相城城市建设发展有限公司，江苏 苏州 215131
摘要：建筑设计在建筑工程中发挥着重要作用，现阶段，建筑设计中计算机辅助技术得以广泛应用。在设计的过程中全方位把握工程设计的各项细节，可促进建筑工程施工技术的有序发展。本文主要分析了从二维走向三维的计算机辅助建筑设计，以供借鉴。
关键词：二维；三维；计算机辅助；建筑设计；
我国社会前行中，计算机技术成为评价国家综合实力的指标。计算机辅助建筑设计有利于促进建筑行业的发展。建筑设计者也应在计算机辅助技术的支持下严格控制工程设计的每一个细节，以推动建筑工程技术的持续、稳定发展。
1二维建筑设计的基本概念与评价标准
1.1二维建筑设计的基本概念
伴随计算机技术的快速发展，计算机辅助设计逐步成为建筑设计领域不可或缺的重要手段。经过大量的理论探究与实践积累，我国在计算机辅助建筑设计方面取得了有目共睹的成绩。当前，应用较为广泛的计算机技术主要包括Auto CAD、CRODRAW等。但这些技术仅仅局限于二维环境下使用。建筑设计主要包括初级方案设计和施工图编制两个重要阶段。在初级方案设计阶段，设计人员往往会结合自身的想法和经验提出多个设计方案。施工图编制阶段所形成的施工图，往往可以作为施工的参考依据。此阶段涉及的内容较多，影响因素也相对较多。
尽管CAD技术可以进一步精确图纸信息，而且还可以重复操作和修改信息，但CAD技术仅局限在二维设计平台上使用，无法全面满足人们的三维立体空间设计需求。
1.2二维设计的评价
二维设计的设计创意与建造相互独立，而且无法在计算机上完美呈现设计思维。这对于建筑设计行业的发展是不利的。通常情况下，设计人员会在整体规划指导下，结合设计目标，拟定相应计划，详细绘制施工图纸。由于整个过程缺乏明确的设计目标，以及客观的评价指导，使得实际设计成果不理想。建筑设计工作并不是一蹴而就的，需要各环节协调配合。如果单纯在二维环境下展开设计，必定会影响建筑设计成果。
2三维设计应用基础
2.1提出建筑信息模型
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图1 建筑信息模型
建筑信息模型在建筑行业得到广泛应用，该模型融合了几何模型信息、功能要求和模型的性能等，同时也整合了建筑生命周期内的所有信息，做到建筑动态控制，如图1。建筑信息模型是新型的建筑学和工程学建设工具，其基于三维立体图形完成建筑电脑辅助设计。基于建筑信息模型，有利于实现价值用户模型向数码形态转化。除模型的几何形态外，建筑信息当中也融入了建筑工程数据，这也可为工作人员提供计算依据，基于数据内容计算各项指标，信息可以平面、立面和剖面等方式加以表达，促进后续建筑设计的顺利进行。
2.2建筑设计信息标准化建设的推进
BIM标准化建设中，主要涉及信息模型数据标准化和建筑模型标准化，前者主要涵盖数据结构、数据管理及数据输入输出。后者主要涵盖了材料配件及设计标准等，建立明确的标准后，可有效解决信息交换和共享的问题，有利于增强数据的兼容性，如图2。CAD技术发展中，部分企业和设计人员产生了矛盾，业内需要基于电子绘图逐渐转变为数字模型，从而促进信息共享和数据交换。若无上述标准的默契配合，BIM技术也无法发挥自身的作用。
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图2 BIM模型
2.3建筑生命周期管理的有效落实
传统建筑设计中，不同阶段产生的信息有所不同，且信息的复杂性较强。BIM技术推动了信息创建工具的全面发展，创建出一致性和兼容性较强的内容，构建系统的建筑模型。另外，在建筑设计中，不同阶段所要解决的问题各不相同。设计工作深入发展，前期的设计结果关系到后续设计工作的开展。为完善计算机辅助设计，设计人员需结合工程实际调整设计方案，并利用各阶段间密切的联系做好整合工作，提高建筑物生命周期设计的合理性。BIM技术的发展与应用使人们基于建筑设计创建更为科学和完整的数字化建筑信息，促进建筑信息数据模型创建方式和创建过程的转变。
3三维环境下的建筑设计
3.1二维到三维的设计核心
古代社会生产力较低，建筑构造相对简单，人类通常借助土石和草木材料构建简易房屋。设计中无设计图纸，基于建筑实体建造房屋。科技的进步和纸张的出现促使人类使用草图以二维图纸表达设计理念。
古希腊、古罗马时期的建筑空间可采用二维方法加以描述，但中世纪后期，设计的复杂性明显提升，建筑师也更加注重创新，并创造出更多具有个人特色的建筑空间。对此，建筑设计师需要基于原有的几何空间加工调整，或细化建筑形式，从总体上来看，当时建筑物的内在空间形式依旧相对简单，设计工具的局限性日益明显。自文艺复兴起，设计方式发生了较大变化，建筑结构更为复杂，模型也成为了建筑设计中的重要工具与辅助，为研究三维空间提供了重要的技术支持，提升了设计水平。
建筑设计中应用计算机技术的初期，CAD极大地改变了建筑绘图，电脑三维模型也为建筑工程师提供了更为简洁的建模方式。这也有利于表达更为复杂的思想理念，但是建筑设计方法并未发生实质性变化，设计中依然以二维图纸为主，无法应对更为复杂的建筑设计，无法表现建筑师的创作理念。
从本质上看，建筑是3D的，建筑项目复杂性较强，但工期日益缩短，工程造价压力明显增大。二维建筑设计环境也是出现上述现象的主要原因。目前，虚拟现实技术、多媒体技术和网络技术的应用和建筑节能设计均需要三维价值用户信息模型的支撑，BIM只有充分融合上述方法，方可营造全新的三维设计环境。
BIM技术有效解决了二维设计中的问题，还原了建筑工程的自然属性，建筑信息模型改变了传统的设计思维，建筑师在工程设计中创建了融合所有建筑信息的虚拟模型，该模型可在计算机中搭建建筑，从模型中生成分项工程图纸，且可快速调整模型数据，所有的环节均由电脑完成，建筑师可将更多的时间和精力放在建筑设计本身。
三维建筑设计中，设计师能够随时看到工程设计的整体效果，可模拟创建工程中的重要空间场景、造型和空间效果。在工程设计中，建筑师也可确定材料和色彩是否和谐，可灵活地观察模型，根据建筑空间的形体关系，建筑师可从外部的所有角度来审视建筑，也可以使用者的角度感受建筑的空间效果，掌控工程的每一个细节。
在BIM基础上的虚拟建筑设计能够充分展现设计师的创造力，完善建筑设计效果。创建建筑信息模型较动画软件中的模型还原度更高，软件中操作的几何形体与建筑构件一一对应，且存在特定的逻辑关系，有效减轻了建筑建模的压力。基于信息流动性，三维CAD系统有效简化了二维图纸设计，设计人员可推动三维场景和二维场景的信息交互，提高工程的设计效率。
3.2三维环境下的建筑空间设计
二维建筑空间设计中，设计人员的空间想象力成为了空间设计的核心，其无法结合实际感受建筑内部空间。建筑设计具有连续性，二维空间无法完全展现空间序列，而计算机技术发展中，人们可利用虚拟空间表现视觉和听觉效果，可更好地展现材料属性。虚拟与现实之间相互影响的过程中也可展示表面材质和材料属性，可验证建筑构件中的信息材料。设计中，工作人员可根据方案体验建筑空间的细节，虚拟材质的光影效果，第一时间发现设计方案的不足，并采取有效的解决措施。建筑信息模型的出现推动了虚拟现实技术的发展，使建筑设计与建筑互动，相互促进。
3.3基于三维环境的建筑造型设计
建筑设计信息化改变了传统的设计过程，基于二维设计模式，设计人员也可结合实际确定表现图纸。设计中，设计人员要及时调整造型设计，完善造型设计的精确度，使其满足设计的标准要求。技术发展中也拓展了设计的思路，为更好地展现丰富的设计内容，设计人员可落实方案绘制和造型表达的有机结合，创新原有的设计方案。
3.4计算机辅助节能设计
建筑节能设计以增大资源利用率为主要目标，推动建筑行业的可持续发展。建筑行业发展中会消耗大量的能源、资金，对生态环境构成威胁。受科学发展观的影响，建筑行业应在内外层构造设计中节约建筑材料，构建人与自然和谐共处的关系，完善生态系统的循环性能，将建筑设计与绿建材有机结合，全方位展现计算机辅助节能设计的总体效果。
4结束语
二维CAD技术的应用中，一方面为建筑设计提供了诸多的便利，另一方面也引发了较为明显的问题。科学技术前行中，建筑设计的复杂性明显加强，凸显出二维设计平台中的问题，三维设计模型则可有效弥补上述不足，密切多个设计环节的联系，生动呈现设计效果，进而增大建筑工程的综合效益。
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