CAD技术在我国土木工程领域的应用和发展

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2024年7月4日发(作者：)

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CAD技术在我国土木工程领域的应用和发

展

作者：李友韦

来源：《科学导报·学术》2019年第38期

摘要：CAD应用在真实感的建筑设计、建筑规划、建筑装修行业、建筑施工和施工管理

等方面，CAD软件绘图真正做到方便、整洁、清洁、轻松，CAD技术的应用使土木工程设计

人员如虎添翼，在更加广阔的天地里施展才华。

关键词：CAD技术;土木设计;优点;发展

CAD（Computer Aided Design）它是利用计算机强有力的计算功能和高效率的图形处理能

力来进行工程的设计和分析的一种技术，它是综合计算机技术和土木工程设计方法的一门新兴

学科，是与计算机软硬件及工程设计方法的发展而发展起来的。

一、CAD在土木工程中的应用：

1、建筑与规划设计：用于绘制建筑、规划类图纸，如建筑施工图、效果图，规划效果

图，桥梁的造型设计等，其软件有天正建筑软件、中国建筑研究院的APM（PKPM的建筑模

块）、QXCAD（一种桥型设计软件）、3 D M A X、M A Y A、计，构造设计指根据结构计算

的结果，完成构件和截面的选配筋的构造设计，绘制施工图是用CAD取代传统的手绘来完成

施工图纸的绘制;

2、给排水设计：用于给水、排水方面的计算与绘图;

3、暖通设计：用于取暖与通风方面的设计;

以上所列只是CAD技术在土木工程上应用的主要方面，在实际工程中，还有很多的边缘

的、交叉的的新兴的应用技术在开花结果，日新月异。

二、CAD技术在土木工程应用中的优点：

1、劳动强度降低，图面清洁

手绘绘图，工作人员常常手里拿着几只不同粗细的墨笔，丁字尺、三角板、曲线板等工具

不停的在手里更换，而且一旦画错，修改非常费事，甚至从头来过，图面修修补补显的脏乱。

用CAD绘图则可以一只鼠标做你想做的任何事情。它有统一的线型库、字体库，图面整洁统

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一。CAD软件所提供的UNDO功能让你不必担心画错，它可以使你返回到你画错之前的那一

步。你更可以在电脑系统后台运行一些音乐播放软件，一边听音乐一边工作。

CAD软件绘图真正做到方便、整洁、清洁、轻松。

2、提高设计工作效率

土木设计过程一般经过提条件、方案设计、初步设计、施工图设计。各工种之间的配合默

契与否，条件与方案改变大小都直接影响着制图的速度。传统的手工制图方式下，各阶段各工

种之间的不同设计成果要分时制作;在CAD制图中，实现了各工种间的图纸资料互换，即使方

案有所调整，设计人员只需在原有的设计图纸上加以调整，从而减少大量重复劳动，提高了工

作效率。

3、增强计算功能，提高精确度

土木工程设计不同于其他领域的设计，它需要正确无误地计算出裂缝宽度、挠度、承载

力、配筋面积。而且在实际工程中，要先符合设计规范地对各个结构构件如梁、板所承受的各

种外部荷载，再根据《混凝土结构设计规范》规定进行计算和调整，如果计算数值稍有偏差或

参数取值不符合规范要求，便会造成设计出的产品不合设计规范、不经济，严重的还会造成人

民生命、财产的巨大的损失。

4、提供动态的检验效果

结构的板、梁、柱、墙的设计要考虑其他专业的相容性、相配性。如管道、设备不能和

梁、柱相碰等。从实践中可知道任何工程都可以从形态上拆分为圆柱体、斜圆柱体、圆锥、圆

台、斜圆台、球体、球冠体、圆形断面环体、矩形断面环体以及多面体等基本形体。

5、资料管理

CAD软件制作的图形、图像文件可直接存储在软盘、硬盘或刻成光盘存储，从而避免资

料因受潮、虫蛀以及破坏性查阅造成的不必要损失，电子数据的保存年限可以延长至50年。

一个设计院的整柜整柜的资料被几张光盘所替代，查找和管理都比较方便

三、CAD技术在土木工程应用中的缺陷：

CAD技术在给土木设计业带来巨大效益的同时，其劣势也随之发挥作用，也不可避免地

滞缓了其发展，具体表现如下：

1、CAD技术促使土木设计领域中人、财、物浪费加剧

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CAD技术需要相关的软件，运转速度较快的电脑以及熟练掌握电脑的设计师、网络维修

人员等。购买任何正版的工程建筑软件都要花费1～2万元。设计师们还要开展专门培训工

作，总之，备齐所需的人力和财力则价值不菲。

2、工种配合默契与否及信息传递的速度影响工作效率

众所周知，土木工程设计是一个系统工程，它涉及到许多专业和步骤。每个设计师在设计

任何图纸时不仅要考虑自身设计的合理性，还要考虑与本专业和其他专业设计人员设计上的协

调性。完整的土木工程设计流程从合同签定起点经过测量数据、地质调查数据、设计说明、打

印图纸、施工管理计划等步骤，其所需的数据量是非常大。任何数据变动，就会造成设计方案

的变化。

综上所述，CAD的使用提高了土木设计中的高效率、高质量和高水平，同时也显示了不

完善的方面。因此，设计师们在使用过程中总结经验，注意克服CAD带来的负面影响，努力

提高自身的计算机知识和对土建规范的使用，促进CAD的健康发展。

四、发展趋势：

在上世纪末，美国曾将CAD，CAM技术评为当时最具影响的十大科技成就之一。目前

CAD技术的发展趋势主要围绕在标准化、开放式、集成化、智能化四方面。CAD技术具有广

阔的应用前景。

（一）标准化除了CAD支撑软件逐步实现IS0标准和工业标准外，面向应用的标准构件

（零部件库）、标准化方法也已成为CAD系统中的必备内容，且向着合理化工程设计的应用

方向发展。传统形式的手画工程图已经有了成熟的国际标准，相互都能理解。而存储在磁盘、

光盘上的形形色色的CAD二进制数字记录，要想实现标准化就复杂、困难得多。

目前标准有两大类：一是公用标准，主要来自国家或国际标准定单位;另一是市场标准，

或行业标准，属私有性质。前者注重标准的开放性和所采用技术的先进性，而后者以市场为导

向，注重考虑有效性和经济利益。后者容易导致垄断和无谓的标准战。

（二）开放性CAD系统目前广泛建立在开放式操作系统窗口95/98/NT和UNIX平台上，

在Java LINUX平台上也有CAD产品，此外CAD系统都为最终用户提供二次开发环境，甚至

这类环境可开发其内核源码，使用户可定制自已的CAD系统。

国际CAD商品系统开发的另一个趋势是在全球范围内优选最成功的功能构件，进行集

成。至今最成熟的几何造型平台有两家：Parasolid和ACIS;几何约束求解构件有一家，它的主

要产品是2D和3D DCM。

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（四）智能化设计是一个含有高度智能的人类创造性活动领域，智能CAD是CAD发展的

必然方向。从人类认识和思维的模型来看，现有的人工智能技术对模拟人类的思维活动（包括

形象思维、抽象思维和创造性思维等多种形式）往往是束手无策的。因此，智能CAD不仅仅

是简单地将现有的智能技术与CAD技术相结合，更要深入研究人类设计的思维模型，并用信

息技术来表达和模拟它。这样不仅会产生高效的CAD系统，而且必将为人工智能领域提供新

的理论和方法。CAD的这个发展趋势，将对信息科学的发展产生深刻的影响。

五、结语

技术的发展永无止境，没有哪一种技术是常青树，CAD技术也一直处于不断地发展与探

索之中，并不断地扩展它的应用范围。正是这种此消彼长的互动与交替，造就了今天CAD产

业的興旺与繁荣，也使得越来越多的人认识到CAD是一种巨大的生产力，促进了工业的高速

发展。

参考文献：

[1] AUTOCAD建筑工程设计绘图;;;;; 唐 海; 编著; 清华大学出版社

[2] AUTOCAD2002建筑工程设计绘图;;; 李香敏; 主编; 电子科技大学出版社

[3] AUTOCAD2000建筑工程设计绘图入门; 张敏胡; 主编; 北京大学出版社

（作者身份证号码：326018）

本文标签： 设计技术软件应用计算