建築CAD設計方略：建築建模與分析原理（簡體書）

作者：（英國）彼得·沙拉帕伊（Szalapaj P.） 譯者：吉國華

彼得·沙拉帕伊，博士，曾學習數學和計算機科學，后從事建筑設計，先后成為加的夫威爾士建筑學院的研究員和愛丁堡大學建筑學院的研究生和研究員。1992年后在謝菲爾德大學建筑學院任CAD講師。

《國外高等院校建筑學專業教材:建筑CAD設計方略:建筑建模與分析原理》可供高等院校建筑專業的師生以及建筑設計單位的設計研究人員參考使用。

譯序
序
前言
致謝
第一部分緒論
第1章范圍和目的
制圖對建模
多學科設計教育的新模式
第二部分CAD建模和分析
第2章CAD建模中的分析的重要性
分析的標準
第3章CAD與結構分析
第4章CAD與照明分析
第5章CAD與聲學分析
第6章CAD與熱工分析
第7章CAD與生物氣候分析
第8章CAD與空間分析
空問句法
形狀文法
第9章CAD與設計理論
黃金分割
模數
塑數
第三部分CAD物體
第10章二維物體
線
網格
二維符號
標注
第11章三維物體
平面
體積
來自于圓錐截面的二次曲面
球
橢球
雙自面
拋物面
三維符號
第四部分CAD操作
第12章幾何變換
移動
旋轉
縮放
反射
剪切變形
第13章拓撲變換
拉伸
掃描
放樣
第14章布爾操作
加
減
交
第15章邏輯操作
組合
分類
分層
第五部分由CAD物體發展建筑形式
引言
第16章折板結構
三段折板
Z形殼
以墻支撐的殼
雨篷
錐形折板
折板屋架
第17章筒形拱
多筒
不帶邊梁的殼
北向采光的殼體
波形殼體
第18章穹隆
半球形穹隆
其他形式的穹隆
折板穹隆
錐形元素的穹隆
正方形平面的穹隆
多面穹隆
第19章相交殼體
相交穹隆
扁平的相交穹隆
十字折板
十字筒拱
交叉拱
多邊形交叉拱
第20章直紋曲面
直紋曲面中布爾操作的運用
圣家族教堂立柱的主要斷面
圣家族教堂立柱的主要拉伸
完整的圣家族教堂立柱
圣家族教堂剖面
圣家族教堂平面
歷史演變
建造分析
第21章以CAD物體和CAD操作建模
第六部分參數化設計
第22章通過參數表達而產生的形式傳播
參數化表達
第23章CAD功能的用戶定義
第七部分設計協同能力
第24章對通常項目模型的參照
第25章實物模型和計算機模型的關系
實物模型
CAD模型
視線分析
聲學分析
第26章CAD項目的跨學科特性
多學科CAD
面向對象和互聯網
國際標準
從多學科設計到一體化CAD
建筑設計人員
設備和結構工程師
建筑公司
建筑業主
使用者
軟件開發者
第27章CAD和建造的一體化
第28章一體化CAD
第八部分總結
一體化CAD
CAD與建造的一體化
CAD工程發展的多學科性
實物模型制作和計算機模型制作的關系
對通常項目模式的參照
CAD功能的用戶定義
參數化表達產生的形式傳播
從CAD物體發展建筑形式
CAD操作
CAD物體
CAD建模和分析
后記
CAD專業術語

對于這座橋梁的設計而言，其意義重大之處在于設計師本身實際上是有意識地采用了來自于其他學科的軟件的建模和分析能力，如將飛機設計領域的軟件用于建筑和工程設計。例如，用于分析飛機穩定性的計算機分析方法使得將相互作用的幾種系統結合在一起的結構得以出現，這在以前的建筑設計中還是不可思議的事情，而我們現在可以發現，蓋里在畢爾巴鄂古根海姆美術館的設計中使用的正是這類軟件。
橋梁設計是近年來體現了建筑學和工程學之間的相互協作的一個設計領域，例如由西班牙建筑師圣地亞哥·卡利特拉瓦（Santiago Calitrava）設計的橋梁就非常強烈地說明了這一點。我們可以十分清楚地發現，那些方案不僅很好地解決了工程上的問題，而且也很好地表達了建筑意圖，盡管在橋梁設計中結構系統的形式的影響一直是決定性的。為了成功地做到這一點，要求設計師能夠將建筑的景象——即在CAD環境中可以可視化地表現出來的景象——與以結構、構造方面的技術知識為基礎的分析功能結合起來。
通過使用新興的CAD環境，可以非常容易地對以三維形式出現的建構理念的表達和所需結構分析之間的互動提供支持。即使是在概念性設計階段，強大且易于使用的結構分析軟件現在都可以與CAD系統結合在一起。這主要是由于近年來在不同的軟件環境之間交換信息的能力大大地提高了，從而使分析軟件可以數據化地處理更為幾何化的信息，這些幾何信息一般都是由CAD系統提供的。不同軟件平臺之間的這種交流水平的提高促進了對更為迅速的分析一綜合一評價的循環過程的重視，這反過來又支持了朔恩認為的“行動中的反思”’模式（朔恩，1983年），在“行動中的反思”中，設計師的意圖與意圖的圖形表達之間進行著對話。
大多數CAD用戶都十分熟悉日益精良的渲染軟件，它們可以模擬物體表面的光線效果。CAD渲染軟件讓用戶可以設置各種各樣的光源（如點光源、聚光燈、環境光源等），可以定義顏色、紋理、亮度以及各個表面上的其他各種屬性。一旦確定了所有的這些因素，一系列的渲染“算法” （計算機計算程序），如高氏著色（Gourand shading）、方氏著色（Phong shading）、光線跟蹤（ray tracing）和光能傳遞（radiosity）等都可以應用到CAD模型上。大多數的渲染軟件都允許用戶選擇他們希望使用的渲染方法，而用戶應該明白，渲染算法越精細，對渲染場景進行計算所需要的運算強度就越高。高氏著色具有消除由CAD建立的曲線表面上的許多小面的效果；方氏著色處理鏡面反射（即來自高度拋光的表面的反射）的效果強于高氏著色；光線跟蹤對從CAD模型到視點產生的每條光線進行計算，還可以用來突出陰影和反射，它還具有渲染透明和半透明物體的能力；而最先進的渲染形式則是光能傳遞，在光能傳遞算法中，每一個CAD物體的表面屬性都是根據它放射出來的光能的多少以及它反射的光能的多少來定義的。雖然每一種渲染算法都是建立在非常明確的數學模型的基礎之上的，但是，學生往往只用這些渲染技術來創建他們所感知的那種“真實”CAD模型的渲染圖。對這類軟件比較具有分析性的用法是少關注一些復雜的算法，而更多地關注隨時間推移而產生的陰影變化，如不同日期和不同年份的陰影變化，這樣，并不十分高深的渲染技術就足以產生所需的結果了。關于日光路徑的信息現在已經普遍地建立在大多數的CAD軟件中，便于用戶進行“光影研究”。