建筑大二下caad方法复习提纲

1、CAAD第一讲 绪论计算机辅助建筑设计包含的主要内容参数化设计（设计、结构分析、光照分析）定义： 建立可以用参数驱动的几何关联模型，方便设计的调整与修改使用场地条件、功能需求等作为输入条件，构建参数化模型，生成设计。优点：建筑的新范式数字化设计的新语境无处不在的运算高度精确，高度的关联高度灵活的适应性非线性设计调节机制数据关联与共享3计算机辅助制图 Computer Aided Architectural drawing设计与建模的环境 Design and Ming Tools参数化与生成式设计 Parametric and Generative Design建筑性能模拟、检验与优化 Sim

2、ulation, Test, Optimization信息集成与协同设计 Building Information M虚拟建成环境 Visual Reality数字化加工与建造 Digital Fabrication and Construction数字控制的建成环境 Building Automation,4计算设计研究与教育计算设计分析生成式、参数化和演进设计数控加工与建造协同与集群设计设计过程的使用者参与形态研究设计认知设计创新的数字辅助新的数字设计概念和策略虚拟/增强现实、交互环境虚拟建筑与城市建模人机交互普适与移动计算基于实践的跨学科计算设计研究计算设计研究的理论、哲学和方法论CAA

3、D 的特点从 2D 到 3D，发展的必然方向elligent Building设计中的感性，建筑设计的特点精确性与创造性，不同设计阶段的不同要求多、多目标的优化，建筑设计的本质人工智能方法虚拟现实技术图像处理（PS）建筑信息模型（BIM）数控加工与建造（激光切割）CAAD 未来的发展方向计算能力的飞速发展硬件：更加智能和人性化互联网：快速的信息传递、集群与涌现云计算：基于网络的软硬件服务人与计算机更密切的合作与融合知识获取、生活方式、信息、经济、社会摩尔定律当价格不变时，集成电可容纳的晶体管数目，约每隔 18 个月便会增加一倍，性能也将一倍。换言之，每一所能买到的电脑性能，将每隔 18 个月翻

4、一番以上。这一定律揭示了进步的速度。第二讲 计算机图形学（打印）坐标系 左手右手 球世界坐标与局部坐标：几何场景：定义在一个世界坐标系中，由许多物体组成。 物体的几何描述与空间坐标系密切相关。 对于相同的几何物体，在不同的坐标系中会有不同的表示形式。 选择空间坐标系，使得几何物体的表示最简单。该坐标系称为局部坐标系。体素、八叉树体素： Voxel, volumetric pixel/Volumetric Picture Element用小立方体集合（数组）表示。数据结构简单，但数据量大。体素是体积元素(volum 阈值轮廓的多边形等值面八叉树xel)的简称，包含体素的来。可以通过渲染或者提取给

5、定（用大小不同的立方体集合表示）求出形状的包围盒（立方体）；沿长、宽、高向二等分，得 8 个立方体判断每个立方体：(A) 在形状，(B)在形状外部，(C) 交于形状边界；对于(C) 情况，进一步 8 等分，反复进行，直到分的小立方体小于某设定值。CSG 原体的集合运算CSG 树：将简单的原体通过一系列几何操作组合起来原体：立方体、球、圆柱、圆锥等。几何操作 布尔运算：并、交、差、补等。几何变换：平移、旋转、放缩、剪切等边界表示是通过点、棱、面及连接信息表示的 点：由坐标(x,y,z)确定几何信息；棱：曲线、直线的数学公式和由哪个端点的连接信息面：由数学公式及面和棱之间的连接信息表示。两种方法：

6、多边形 与曲面三角形网格表示的半边结构注意半边的概念曲线、曲面的参数表示任意曲面参数表示的一般形式： P(t )( x(t ), y(t ), z(t ) )P(u,v)( x(u,v), y(u,v), z(u,v) )由控制点生成曲线（曲面）的一般表达式，以及权函数需满足的条件第三讲 参数化设计方法参数化设计方法的不同定义通过特定的计算机编程设计工具去应对设计过程中的一系列设计变量，这样的设计能够对形态，功能，以及环境变量保持敏感。Patrik Schumacher建筑的外部影响及用决定设计结果。要求可以看作一个复杂系统，众多外部及内在的综合作可以把各种影响看成参变量（Parameter）

7、，并在对场地及建筑性能（Performance）研究的基础上，找到联结各个参变量的规则，进而建立参数模型（Parametricm），运用计算机技术生成建筑体量、空间、或结构，且可以通过改变参变量的数值，获得多解性及动态性的设计方案。参数化设计的关键环节设计需求信息的数字化。对周边环境特征和人的活动行为数据的收集整理和数字化，作为计算机内形态生成的基础。设计参数关系的确立。找到影响设计的某些主要来的行为或现象，并用某些关系或规则来模拟这些行为或现象的特征，这样就有了基本的设计参数关系。计算机中参数化模型的建立。用计算机语言描述参数关系，形成参数化模型。当对参数化模型输入一定的参数信息时，就得到了

8、设计雏形。设计雏形的进化。从某些主要，设计雏形还需要在其他成为令人满意的设计结果。得到的设计雏形一般只解决了复杂系统的主要的作用下进化，从而发生形态优化变形，并发展最终设计形体的参数化结构系统及构造逻辑。通过深化上述生形步骤的内在逻辑，或者结构应力分析和构造研究，或者向自然生物结构学习等途径，完成不规则非线性体的结构系统及构造逻辑设计。设计成果的测试与反馈。参数化设计过程的终极目标是要获得最高程度满足使用要求的设计结果。通过模拟以使设计结果更趋完善。参数化设计的特点等对设计结果进试，并反馈到以上各个环节，参数化过程设计的起点在于对人及环境的尊重；设计策略在于通过判断和取舍对过程的控制决定设计结

9、果；设计过程遵循前后连续的因果逻辑关系以获得与设计起点相对应的设计结果；结构逻辑及构造逻辑的研究保证了设计结果的可实施性常用逻辑（生成途径）：功能 流线 物理数学模型 生物 多系统常用参数化设计工具的特点GrasshopperRhinoceros 中的一种图形化、模块化的编程工具RhinoScript一种简单的计算机编程语言，提供与 Rhinoceros 的工具相对应的众多Method以计算机程序的方式，调用Rhinoceros 中的三维建模功能第五讲 BIM 与协同设计理解BIM 的定义(AIA 专业版)及BIM 是以三维模型为载体的项目信息数据库（数字化的建筑三维几何模型）。理解：1、既是

10、一种工具和方法，更重要的是一种和理论；2、既是表达的结果和形式，更重要的是表达的过程和体系；3、归根结底是信息，是信息的载体和系统，是创建、管理和使用信息的过程；4、是从根本上建筑行业模式的动因；BIM 是全面数字化、高度集成化、系统化的建筑全生命周期信息创建、管理和使用模式，它将从根本上全周期已有的设计表达范式和行业模式。BIM 的主要优点协同工作模式新的设计表达范式新的行业模式3D 与 2D 的比较（表达）集成高效（节约时间）直观可观（所见即所得，建筑的模型与建造都很直观）协同设计（虚拟现实的资料库是协同设计的基础）缺陷预查（通过日照模拟、通风模拟、施工模拟）智能运维完整交互（通过bim

11、翻译，节约翻译时间）BIM 的1.建模及其特点建模方案设计几何造型可持续机电结构可视化深化设计综合碰撞检查造价管理运营管理二维绘图发布审核民用建筑主要用Autodesk Revit, ArchiCAD;工厂设计和基础设施主要用Bentley;单专业建筑选择ArchiCAD、Revit、Bentley 都可以;项目完全异形、 Project 或CATIA ;比较充裕的可以选择DigitalBIM 实践现状与问题1.相关专业滞后，本地化推进不力由于及本地化的原因，BIM 设计还无法实现全专业的协同设计。比如结构的 BIM至今无法与PKPM 计算进行模型交换，机电设计缺乏本地化的开发等等，从而造成B

12、IM 的协同设计优势远远没有发挥出来。与过度2.BIM 设计当前有两种形式:设计院位。的BIM 设计部门与的“BIM 顾问”单对于前一种，设计费在合同洽谈时常常受到质疑，因为还没有出台相关的 BIM 设计取标准。对于后一种，大量没有设计资质和经验的团队充斥市场，一方面将 BIM“成万能灵药，另一方面以低的价格提供缩水的 BIM 翻图服务，在一定程度上对刚刚起步的BIM 推广造成了很，影响了第一批尝鲜的建设对BIM 的评价。此外，对于投入了多时间、金钱和精力，致力发展BIM 的BIM 服务供应者也是非常3.施工企业的缺失。与推的施工由总包推动不同，我国的施工企业还处于一种生存和竟争模式之中。难有

13、进BIM 应用的原动力。而施工企业的缺失造成了BIM 的后期效益难以发挥。第六讲 人工智能方法人工智能的定义人工智能是指研究如何用计算机去模拟、延伸和扩展人的智能；如何使计算得更聪敏、更能干；如何设计和制造具有更高智能水平的计算机的理论、方法、技术及应用系统的一门新兴科学技术。人工智能的研究及应用领域问题求解；机器学习；系统；模式识别；自动定理证明；自动程序设计；自然语言理解；机器人学；人工神经网络；智能检索建筑设计问题的特点软计算传统计算（硬计算）的主要特征是严格、确定和精确。但是硬计算并不适合处理现实生活中的许多问题，例如驾驶汽车。软计算通过对不确定、不精确及不完全真值的容错以取得低代价的

14、解决方案和鲁棒性。它模拟自然界中智能系统的生化过程（人的感知、脑结构、进化和免疫等）来有效处理日常工作。软计算包括几种计算模式：模糊逻辑、人工神经网络、遗传算法和混沌理论。这些模式是互补及相互配合的，因此在许多应用系统中组合使用。多目标求解维在建筑十书中提出了建筑的“坚固、适用、美观（firmitas, utilitas, venustas）”的原则。从问题求解的角度来看，可以将建筑设计看作是一个多目标问题的求解过程，建筑师必须在设计中同时处理“坚固、适用、美观”及其他设计要求，实现最好的综合效益。多目标问题中的各目标采用了不同的评价体系，有的时候它们会相互促进，有的时候则相互制约。人工神经原

15、网络的基本模型，多层人工神经原网络的信息传递多多细胞自系统的基本特点，细胞自的规则和演化方式系统(MAS)是由多个相互作用的智能主体(Agent)组成的系统。是由一些特定规则的格子所组成，每个格子看做是一个细胞；每一个细胞可以具有一些状态，但是在某一时刻只能处一种状态之中。随着时间的变化（称作迭代过程），格子上的每一个细胞根据周围细胞的情形，按照相同的法则而改变状态，换句话说，一个细胞的状态是由上一个时刻所围绕的细胞的状态所决定。以的角度来看，细胞自可以视为一个让许多单细胞生物生活的世界，在设定好这个世界的初始状态之后，它们便按照同一个规则做演化。遗传算法的定义，演化流程（图表），二进制编码、

16、交叉、变异遗传算法是计算数学中用于解决最优化的搜索算法，是进化算法的一种。进化算法最初是借鉴了进化生物学中的一些现象而发展起来的，这些现象包括遗传(inheritance)、突变(muion)、自然选择(selection)以及杂交(muion)等。第八讲 数控建造方法CNC 机床的加工方式是一种由程序控制的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，通过计算机将其译码，从而使机床执行规定好了的动作，通过刀具切削将毛坯料加工成半成品成品零件快速成型技术的特点，以及三种不同的快速成型工艺RP 系统可以根据零件的形状，每次制做一个具有一定微小厚度和特定形状的截面，然后

17、再把它们逐层粘结起来，就得到了所需制造的的零件。当然，整个过程是在计算机的控制下，由快速成形系统自动完成的。不同公司制造的 RP 系统所用的成形材料不同，系统的工作原理也有所不同，但其基本原理都是一样的，那就是分层制造、逐层叠加。这种工艺可以形象地叫做增长法或加法。三维印刷(3DP)工艺是麻省理工学院 EmanualSachs 等人研制的。3DP 工艺与 SLS 工艺类似，采用粉末材料成形，如陶瓷粉末，金属粉末。材料粉末通过喷头用粘接剂(如硅胶)将零件的截面“印刷”在材料粉末上面。用粘接剂粘接的零件强度较低，还须后处理。具体工艺过程如下：上一层粘结完毕后，成型缸下降一个距离（等于层厚：0.01

18、30.1mm）,供粉缸上升一高度，推出若干粉末，并被铺粉辊推到成型缸，铺平并被压实。喷头在计算机控制下，按下造截面的成形数据有选择地喷射粘结剂建造层面。如此周而复始地送粉、铺粉和喷射粘结剂，最终完成一个三维粉体的粘结。未被喷射粘结剂的地方为干粉，在成形过程中起支撑作用，且成形结束后，比较容易去除。熔融挤出成型(FDM)工艺的材料一般是热塑性材料，如蜡、ABS、PC、尼龙等，以丝状供料。材料在喷头内被加热熔化。喷头沿零件截面轮廓和填充轨迹运动，同时将熔化的材料挤出，材料迅速，并与周围的材料粘结。每一个层片都是在上一层上堆积而成，上一层对当前层起到定位和支撑的作用。随着高度的增加，层片轮廓的面积和形状都会发生变化，当形状发生较大的变化时，上层轮廓就不能给当前层提供充分的定位和支撑作用，这就需要设计一些辅