计算机仿真技术在建筑综合设计中的应用前景

来源:华文易迅 时间:2023-07-28 09:00:02

一.引言

伴随着我国经济的发展，社会的进步，计算机技术在各行各业中被广泛应用，给社会带来了许多好处。这种以计算机技术为代表的新技术革命，既催生了许多新兴产业，又推动了传统产业的更新和改造。建筑业是国民经济传统的四大支柱产业之一，是从事各种房屋建设及各种土木工程建设的行业，其中电脑模拟也已广泛应用于建筑综合设计中，推动了建筑设计的不断优化，推动了整个建筑行业的规范与发展。

二.电脑仿真。

仿真是一种过程，是一种建立真实和虚拟系统的模型，在这种模型上进行试验的过程，在这个过程中，模拟实验旨在了解系统行为或对系统运行策略的合理、有效的评估。实践中，它根据系统指令，做出一定程度的假设，并运用数学方法和逻辑关系来描述这些假设，从而形成能够揭示系统工作过程的模型。在一个简单的系统中，可以用解析的方法来表达模型，并将其求解。如面积=(长×)的简单关系等式，即为解析的结果。但实际上，我们所关心和遇到的问题并不像上面提到的那样简单，它们往往十分复杂，以致于我们无法用简单的数学模型将其表达出来。如果是这样的话，就必须使用仿真来估计系统的行为。纵然已知，模拟计算技术将随着计算机的产生和应用而更进一步。通过计算机，几乎每一种能够虚拟的系统，如工厂.通讯和计算机网络.集成电路.高速公路系统.飞行动力学.国家经济.社会关系，虚拟世界等等。以上每个系统的实施环境表明，系统模型的性能价格要高.危险较小.速度快或比在实际系统上做试验更具操作性。

根据状态变量的变化模拟一般分为：离散事件模拟和连续模拟。离散性事件仿真中，状态变数在时间离散点处瞬时发生变化；连续仿真时，变数不断变化，常常表现为时间变量的函数。在实际应用中，模拟通常是将离散事件模拟与连续模拟同时使用，其中只有一个具有支配地位，支配着整个系统。

计算机仿真在建筑综合设计中起着重要作用。

综合建筑设计是一种涉及多专业、多学科、多学科共存的设计过程，它一方面要求设计者具有跨学科的丰富知识，同时也要求有较高的效率、可靠性和可靠性。集成建筑整体设计，计算机仿真是实现建筑一体化设计的重要环节。集成化建筑设计离不开计算机仿真，取得良好的效果。目前，如电子、汽车、仪表等主流制造业，长期以来依靠先进的计算机软件来完成从粗放型设计向一体化设计的转变，实现设计和生产的数字化集成。但对于建筑行业来说，这方面还需要进一步的开发和完善。一体化建筑设计要求各系统密切配合，分阶段、逐级深入、逐步细化；各专业要循序渐进地进行设计，做到信息及时反馈。通过软件模拟预测，在每一阶段，将生态建筑的概念贯穿整个设计过程，使建筑生态节能效果最大化。

四.计算机仿真在建筑综合设计中的作用。

1.应用于规划与城市设计。

计算机仿真技术能够有效地分析建筑与周围环境之间的相互作用，从而达到规划设计和城市设计的目的。所以许多建设之后的不利因素都可以直观的展现在设计师面前，供设计师做出决策。这其中包括建筑物的阳光.噪音.建筑物的视觉效果.整体风环境等。电脑仿真可直接对这些设计因素进行量化计算，并据此调整规划。

举例来说，在规划设计中，要求某一标志性建筑对整个区域环境具有良好的可视性，也就是说，在该区域的大多数环境中，都能很好地观察到一个标志性建筑。此时需要在规划中做一栋建筑的视觉分析，用名Ecotect即可有效地进行视觉分析。利用Ecotect进行可视化分析，可以让设计师在分析结果基础上找出环境中不可见的地方，然后有针对性地修改计划，再送回软件进行分析，直至模拟结果达到规划或城市设计的标准。

2.施工方案的对比、预测和优化。

使用建筑物性能分析软件(热环境.光环境.声环境.风环境)建筑师可反复推敲并优化方案，确定好建筑物的内部材料，内部人员的活动等条件之后，电脑可将建筑物运行时的各项性能，例如耗能、风压、日照等参数量化，在此基础上，整体设计能够整合各种建筑的生态科技，经过现场优化.设备优化.装饰优化及施工方案优化等，将其打造成一个有机系统，发挥各子系统的优势。

3.适用于各种节能评估标准。

对生态建筑进行评价是一项复杂的工作，用计算机软件进行建筑物性能预测，可以大大减轻评估工作的工作量，举例来说，美国LEEDCS2.2标准明确规定，电脑模拟表明，建筑物主体空间75%的自然光线照度为270LX。目前国际上公认的能较准确地模拟室内自然光线的光学模拟软件是由美国伯克利实验室研制的计算机光学仿真软件Radiance，在LEED评价标准中，常使用该软件进行模拟。

4.为各个专业的协作设计提供一个平台。

在建筑功能与技术日益复杂化的今天，建筑设计已不再是个人所能完成的任务，在生态建筑中，更需要利用各种生态技术来达到节能环保的要求，而且许多时候，各种看似有效的节能手段叠加起来却没有起到相应的生态效应，有时候反而事与愿违，一些节约能源的措施与建筑的其它方面发生冲突。为了避免这种情况的发生，一体化设计需要建筑师、结构工程师、设备工程师等多个专业人员在同一平台上进行有效的协作设计。

RevitArchitectureSoftware是一款用来构建建筑信息模型的软件，Revit提供了一个接近真实世界的设计模式，Revit建立的建筑三维信息模型几乎包括了建筑从设计到使用的全部信息参数；即使在建筑使用周期结束之后，建筑学各专业.施工方.业主.政府部门等可基于同一三维建筑信息模型进行协同设计。采用建筑信息模型为平台的集成设计，大大提高了设计效率。

五.结束发言。

伴随着人们对建筑的要求不断提高，建筑设计方式也必将从最初的粗放设计转向集成设计，建筑设计的计算机仿真技术也将得到越来越多人的重视，这已成为一种必然的趋势。但是，从目前的建筑市场来看，形势并不乐观，在各个建筑设计队伍中，集成设计方法并没有完全被有效地运用，更没有把计算机信息模拟与性能模拟融为一体。同时，我们也应看到它积极的一面。近几年来，有关建筑集成化和计算机仿真的基础理论有了很大的发展，并逐步形成系统化的学科体系和规范的架构。所以，计算机仿真技术在建筑综合设计中的应用前景十分广阔，今天我们必须走上正确的道路，在建筑的整体设计中充分融入计算机技术，使建筑设计不断发展与完善，从而使人的设计更加人性化，为人类和人类带来更舒适的建筑产品。