建筑协同设计的CAD专业标准应用研究

　　建筑协同设计是促进勘察设计企业信息化建设的关键因素，而CAD 专业标准的建立是实施建筑协同设计的前提和基础。由此，论文针对建筑CAD 专业标准进行了系统性的研究，阐述了国内建筑CAD 专业标准的发展与现状，指出其中存在的各种问题，并结合上海华东发展城建集团在推广建筑协同设计平台过程中成功应用CAD 专业标准的案例，给出了具体的解决方法。最后对CAD 专业标准在建筑协同设计中的应用做出了总结，并对未来基于BIM 的建筑协同设计平台进行了展望。

　　上世纪70～80 年代，个人计算机的出现及计算机图形学理论的完善，使CAD 技术得到了跨越式的发展，建筑工程设计领域开始广泛应用和推广CAD 技术。工程设计CAD 技术的应用历经以下几个阶段：结构分析计算、前后处理结构计算、结构CAD 及其系列化、建筑CAD 及其系列化，逐步从单一的结构计算拓展到工程设计的各专业。“九五”期间，国家科委在全国范围内推广以实现绘图设计自动化为目标的“甩图板”工程，使计算机辅助设计在勘察设计领域得到普及，建筑设计行业完成了一次变革。

　　随着建筑 CAD 设计的普及，计算机技术、网络技术的飞速发展，计算机支持协同工作(CSCW)的概念被引入到建筑设计当中。所谓协同工作，是指在计算机支持的网络环境中一个团队通过一定的信息共享、转换和相互协同机制，有效地完成一项工作任务。建筑CAD 协同设计是协同工作在设计领域的分支，通过构建基于局域网的协同设计环境，建立统一的专业标准和协同设计的软件系统，实现设计数据的及时与准确的共享，以进一步提高设计企业的设计效率。建筑协同设计是建筑CAD 由单人应用向群体应用的一次跨越。早在1996 年，中国建筑科学研究院电子计算中心就对建筑协同设计进行研究并开发了BICAD 系统，但在实际工程中应用较少。具体实践中，一些致力于勘察设计信息化的IT 企业与研究机构先后推出了相应的二维协同设计平台，比如纬衡科技与北京建筑设计研究院合作开发了纬衡协同设计平台，涵盖了二维的CAD 设计工具及协同管理平台;北京理正软件设计研究院提出了基于协同设计平台、图纸管理和协同设计工具3 个层次的协同设计整体解决方案。另一方面，设计企业自身也不断进行探索与尝试，具有代表性的是由上海现代建筑设计集团有限公司与上海交通大学合作进行的“大型建筑设计企业协同设计平台”及“建筑协同设计关键技术研究”等课题，于2010 年实现了在集团内部局域网下的协同工作平台的开发与应用推广。

　　在探索建筑 CAD 协同设计的过程中，最基本最重要的就是建立统一的CAD 专业标准。协同设计强调数据与信息的交换共享，而共享的基础就在于标准，以标准规范设计信息，为信息的重复利用及快速处理信息变更提供条件。针对CAD 专业标准， 国际ISO 委员会前主席Bo-Christer Björk、英国标准委员会前主席RobHoward 专门介绍了国际CAD 图层标准ISO13567的背景，目标和产生的作用以及关于CAD 图层的组织与命名，并对ISO 标准在北欧国家实施与应用中的出现的问题进行了分析[7]。在国内，早期中国石化北京设计院就提到了图形文件名、图层、样式标准化的问题。中国电子工程研究院在探索协同设计的过程中也特别指出了CAD 标准是建筑协同设计的关键点，从企业的角度介绍专业标准的编制情况。不过，目前国内针对CAD 专业标准的研究大多数只是在单一的推广应用层面，缺少系统性的研究。这使得我国建筑设计企业的CAD 专业标准没有得到真正的普及，从而阻碍了我国建筑设计行业协同设计的应用与推广。本文正是总结了上海交通大学近几年在承担“十一五”国家科技支撑计划子课题《建筑协同设计关键技术研究》，并与上海现代建筑设计集团、上海核工程院、华东发展城建等多家大型设计企业合作定制企业CAD 专业标准推广协同设计的成功经验，从国内CAD 专业标准的发展状况、存在的问题及在建筑协同设计中的具体应用等多个角度对CAD 专业标准进行系统性的阐述，为建筑CAD 专业标准的制定与研究提供参考。

1、国内建筑CAD 专业标准发展与现状

　　1986 年到1988 年间，当时的城乡建设环境保护部对《建筑制图标准》GBJ 1-73 进行修订，划分为6 册，先后发布了《房屋建筑制图统一标准》GBJ 1-86、《总图制图标准》GBJ 103-87、《建筑制图标准》GBJ 104-87、《建筑结构制图标准》GBJ 105-87、《给水排水制图标准》GBJ 106-87和《暖通空调制图标准》GBJ 114-88，对建筑设计各专业的图例、表达方式和制图规则进行了统一规定。由于当时计算机辅助设计在国内建筑设计领域尚未起步，所以标准中并未提到CAD 制图规则。

　　2000 年，随着计算机辅助设计的普及，国家质量监督局发布了《房屋建筑CAD 制图统一规则》GB/T18112-2000，作为《CAD 通用技术规范》GB/T17304-1998 中《CAD 技术制图通用标准》总标题下的分标准，其中规定了房屋建筑计算机辅助设计过程中的制图统一规则，主要包括定义、二维制图、三维图形、图层和文件交换格式。规则中第一次对于建筑行业CAD 图层的命名格式、编码标准做出了规定，并提供了建设性的意见。

　　2001 年，《房屋建筑制图统一标准》进行修订。新的标准《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2001，主要是对过时的图例、表达方式和制图规则进行修改、删除或增补，其中没有增加涉及CAD 专业标准的具体内容。

　　2010 年，住房和城乡建设部与国家质量监督检验检疫总局联合发布了《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2010。标准在原《房屋建筑制图统一标准》GB/T50001-2001 的基础上进行修订，同时结合《房屋建筑CAD 制图统一规则》GB/T18112-2000，特别增加了计算机制图文件、计算机制图图层和计算机制图规则等内容，明确提到协同设计的工作方式，对于制图文件的图层名进行了详细的说明，并且提供了更为完整的图层名称举例。

　　而上述标准均属于推荐性的国家标准，在实际工作中没有得到广泛的实施与应用。由于国内工程设计企业都是综合性的全专业设计企业，一些大型设计企业为了规范设计和管理，制定了企业CAD 标准。这类企业的CAD 制图规则是在参考和引用相关的国家标准的基础上，结合企业设计规模及内部设计人员的绘图习惯制定得到的。然而由于缺少CAD 标准的检查与强制措施，大多数企业的CAD 标准也并未得到执行。

　　在实际工作中，设计人员普遍使用各类专业软件如天正建筑、水暖电系列，探索者结构，鸿业暖通等，而这类软件都设置有专门的图层管理功能。软件内部预定义了一套专业标准，创建的各类专业对象会自动地置于相应的图层。专业软件的CAD 标准在实际中得到了最为广泛的使用，但它与国家标准之间却都是割裂的。

　　由此，国家的建筑 CAD 专业标准还处于起步，需要不断完善的阶段，而企业、软件的CAD标准，缺少一致的指导规则，彼此之间缺少联系。这种规则与联系的缺失，使得目前已制定的企业的、专业软件的CAD 标准存在着一系列的问题，最终造成各专业在进行协同设计时图纸信息共享和交换困难，严重阻碍了建筑设计企业协同设计的应用推广。

4、结论与展望

　　建筑工程协同设计是勘察设计企业信息化建设，提高核心竞争力的关键因素，而CAD 标准是进行建筑协同设计的前提。CAD 专业标准要发挥最大效益，需要国家、企业及专业软件商等多方的配合。完善CAD 图层命名标准，增强专业软件与国家标准及企业标准的联系，是目前CAD 标准应用与推广的核心问题。而最终专业标准要得到落实，需要与协同设计平台紧密结合。通过协同的工作模式，创建标准化的协同设计环境，限定设计人员必须摒弃一些个人绘图习惯，严格执行企业的CAD 专业标准。同时，协同设计模式下，由于交流与共享的需求，对图元的分类及细化程度可能与传统模式不同，因此，CAD 专业标准在协同设计的过程中需要不断的完善与优化，适应协同设计的需求。而随着BIM(building information modeling，建筑信息模型)技术的发展与完善，未来基于BIM 的协同设计平台同样需要对各专业的图元和对象给以合理的分类、命名，并制定相应的企业或行业标准，才能有效的实现基于BIM 技术的协同设计平台的应用与推广。