论计算机三维立体造型技术在建筑设计中的应用与发展

宋 旭

廊坊市城乡规划局

论计算机三维立体造型技术在建筑设计中的应用与发展

宋 旭

廊坊市城乡规划局

建筑是一门综合学科，既是一件商品，也是一件艺术品。随着建筑技术的发展，理念的更新，建筑设计的艺术造型趋于复杂，形式各异；复杂外立面的设计往往不是单纯的平面形式，而是出现扭转、双曲等类型。常见的如各类场馆的设计，此种项目的表达或系统的选型不是仅凭设计经验能够解决的，更多的要借助于空间几何模型的确立，对设计疑难问题进行评定，找到项目的特征规律，提炼设计要点，以达到减少非标设计的数量、提高工效的目的。

CAD；计算机三维立体造型技术；建筑设计；应用与发展

近几年，三维CAD在国内得到了越来越广泛的应用，建筑企业中三维CAD替代二维CAD的趋势明显，然而很多建筑企业对于三维CAD软件的发展状况缺乏足够的了解。毕竟经过多年的发展，国内外各种三维CAD软件都产生了巨大变化，拥有了独特的风格特色。本文将探讨基于计算机CAD软件的三维立体造型技术在建筑设计中的应用与发展。

1 概述

随着世界上计算机技术的飞跃发展，使得计算机的应用深入到各个技术领域，在建筑设计中人们已经看到了计算机对设计的变革性的影响，历来习惯于用手工人脑进行建筑设计，如建筑方案结构分析，人工模型制作及伏在图板上进行策劳的施工图绘制，都将由于引入了计算机的CAD先进技术而发生了根本性的变化。计算机CAD技术((Computer Aided Design)的发展从二维平面发展到了三维空间的变化，三维空间3Dimension成了计算机CAD深度发展的一个目标和内容，计算机三维造型具有比二维平面更高的技术难度，其理论的发展和技术实现都比二维平面复杂，仍成为计算机高技术领域进行探素和开拓的目标。

计算机三维模型的建造，需要高速的计算CPU部件和大容量的内外存储器，三维元素的生成和三维空间变换都斋要处理大量的数据和信息，这是二维平面技术不能比拟的。人们在追求各种高效率的三维空间算法软件的同时也考虑用硬件电路实现固化三维算法，即将三维空间的各种矩阵运算固化到集成电路，使其成为电子传翰的速度，减少软件运行的时各种交换过程和传输过程，从而大大地提高了计算机三维空间造型的运算速度，使得这种复杂的高技术能够投入实际工程的应用，产生出社会效益和经济效益。

2 建筑设计中使用计算机三维立体造型技术的重要意义

当今许多计算机程序都允许设计师模拟三维环境，在计算机内存中创建其体的模型。计算机建模软件允许设计师以交互的方式改变物体的形状和维数，在三维场景中将它们重组，直到设计师满意为止，这些模型可以以无穷无尽的形式进行再表现或重演。除了可以对现实的速描或夸张的世界进行重演，一些三维模型还可以进行栩栩如生的动画模拟。它们的动作可以记录在胶片或录像带上在建筑设计中，用计算机三维立体造型技术技术建立建筑模型有着积极的现实意义。例如在城市规划中，设计与环境关系比较敏感。要进行可行性研究，这种可行性研究所考虑的环境影响因素一般有建筑密度、建筑日照、视线、阴影、高度控制、建筑色彩以及街道造型及形式等，试想用传统的建筑棋型来体现上述因素，其建筑与环境间效果的表达不尽人意，因而，按传统的设计思路，制作传统的建筑棋型的方式，显然已经不能适应现代建筑设计的需求。而使用计算机三维立体造型技术技术，以上这些因素都可以加以形象的研究和控制。总之用计算机三维立体造型技术技术来建立建筑模型较之传统的建筑模型。能很好地反映规划建筑的高度、位里、相互关系以及体盘和色彩设计。

3 计算机三维立体造型技术在建筑设计中的应用与发展

3.1 环境基地建模

环境与基地的形态是我们从事建筑设计的限定条件，准确、直观的环境基地模型有利于我们更好地分析和理解环境的关系。在方案构思之前，将这一平面的图形，通过电脑转化为准确的三维环境模型，帮助建筑师从各个角度和更广阔的范围认识和理解环境空间的特征，有效地帮助我们进行建筑体形的构思，为下一步电脑三维形体研究打下基础。

3.2 虚拟技术的应用

事实上，虚拟技术很早以前就已经被应用于建筑设计上了。虚拟现实实际上就是三维电脑模型进一步发展的结果。虚拟现实工具具有混合性，交互性的特点，这也使他们渐渐变成了虚拟空间的一种完美的表现形式。北京CBD的设计过程中就运用了三维立体造型技术，它保证了设计的“完全”性，能够从各个角度以及位置来对设计作品进行观察。在虚拟的环境当中，构成整个建筑的每一个部分都不是固定下来的，它们一直处于可更改，可变化的阶段。设计中的墙壁能够建造也能够“拆除”，地板的尺寸可以更改，样式也能不断变化。观察的人能够利用平面，立面，剖面图来漫步于设计者的建筑设计之中，进行观摩。所以，虚拟现实实际上是给与设计者一个沟通工具，帮助设计师和客户进行沟通。

3.3 发展

现阶段的三维模型，具有响应性能比较差、速度比较慢、没有办法处理自由面的特点。在未来，应该设计和研究具有一定判断、推理性能的三维立体模拟技术。

综上所述，二维环境向三维环境的转换其实是工作方式和工作思路的转换，这种全新模式将会推动我国建筑设计行业的繁荣兴盛。过去的建筑设计过程过多依赖空间与时间，信息传输方式落后，导致信息在传递过程失真，严重阻碍建筑设计工作效率的提高。建筑信息模型在技术上解决了传统信息传输问题，保证了在软件或系统间信息的自动交流。三维建筑信息模型减少专业工具交流信息的失误，设计过程中设计者能够有效协同设计，并且能对建筑设计过程中的各种问题及时沟通交流。

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