摘要：以三维形式的思维方式为理论依托，提出三维数字模型作为另一种思维载体而应用在建筑设计中；并阐述三维数字模型的特殊优势，在建筑设计中的具体应用以及其应用对设计思维方式的改变。 关键词：三维数字模型；建筑设计；思维方式
1实体模型在设计中的作用与局限
模块化机组制作模型是建筑师用于研究构思和表现方案的重要手段，并分为概念模型和最终用于表现用途的正式模型。这种设计方式自文艺复兴时期已开始。以佛罗伦萨大教堂穹顶设计竞赛为例，设计师不仅制作最终表达设计构思并与教皇交流的正式木制模型，而且制作了若干针对特定研究目的，而省略材质、细部的木质概念模型，以达到在设计过程中研究构思效果。直到近代，制作实体模型一直在设计中发挥重要的作用。然而由于制作实体三维模型需消耗大量时间，不便于实时修改调整，并且无法深入进行非线性曲面形体的空间设计，导致模型与设计者之间的互动反馈时间间隔及难度加大，降低了工作效率，甚至影响设计结果，并直接 无菌车间影响了到这种三维形式设计方式所起到的作用。目前，在我国，在设计过程中制作工作模型来研究推敲设计并不普及，导致无法以三维的状态进行设计，在一定程度上影响我国建筑设计水平及发展。
2建立三维数字模型进行建筑设计
2.1数字模型的分类
数字模型可以分为三类。
(1)线框模型：设计对象的空间框架全部用线条表示。
(2)表面模型：如同用卡片纸封起来的空间模型，模型能够进行消隐，接受着、光影，但无质量属性。
(3)实体模型：已由基本几何形体的组合运算发展到盐面造型控制。主要形成方式有边界集(BRep)，构造(Constructive SolidGeometry)及塑性变形(Primitive Instantiation)等。可以进行剖切及相互Boolean运算。适合方案造型的推敲工作。
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2.2思维方式上与传统设计方法的比较
传统的设计方式可以概括为：从2D一3D一2D，即从二维平面开始，通过把平面拉伸生成得到三维形象，再由此得出二维图样；从3D---，2D，即从三维形式出发构成方案的大致体量，再由此导出二维平面、立面等。在两种方式中，使用图纸、模型对构思进行物质化的反映，以对建筑进行一种形式的虚拟。然而通过建立数字化模型，形成对建筑的另一种虚拟方式，导致在思维方式上的转变，即由三维形式出发，通过建立三维数字模型发展设计。数字模型本身已经包含有建筑的二维图样，并且与数字模型同步变换，可以随时导出，并可与CAD类软件包进行数据交换，使得二维图样不再是专门的设计步骤，而与三维模型整合为一体进行设计。在设计过程中建立数字化模型导致设计方式转变为从3D一3D的思维过程。
2.3建立三维数字模型的方式
目前，被建筑界广泛采用的三维建造软件有通用CAD类；商业动画类如3DStudio；专业建筑类比如Form。Z，Micro station，Archi CAD等。以商业动画3D类软件为例有以下三种方式建立三维数字模型：
(1)使用Shape面版中各项命令生成二维图样，其中Line命令可以生成各种形式的二维图样，或由CAD文件导人二维图样，使用extrude等命令对二维图样进行拉伸得到基本三维形体。
(2)使用Gemotry面版中的各项命令直接形成三维形体，并通过调整参数控制形体。使用Nurbs(Non—Uniform Rational Bspline System，不均匀有理B样条曲线造型系统)工具帮助生成非线性的曲面三维形体。
(3)先制作概念化实体模型，使用数字化仪对其进行全息扫描，并将数据导入计算机，得到其对应的数字化三维形体。由这些方式生成三维形体后，再通过形体编辑命令(如editmesh，FFD)对其进行编辑调整，形成三维数字模型。分动器油
2.4三维数字模型在建筑设计中的应用方法
在建筑设计过程中，主要活动是基于图形的图解思维，这就要求将不同的想法形象化，并通过载体加以反映。而数字模型在方案设计、初步设计以及深入设计这三个阶段成为非常有优势的工具。结合本人工作实践，以在方案设计中的应用方法为例：
(1)依据环境资料建立拟建建筑物场地周边环境的三维数字模型，包括地形、街道系统、主要市政设施；临近建筑体量样式，及周边重要建筑形体；重要观察点之相对位置等。
(2)以手绘图解草图为基础，建立概念数字模型，探究空间关系、建筑体量以及与场地周边环境的关系。并通过3D软件的阳光模拟系统，模拟日照效果，分析建筑所产生的阴影情况。以此为基础寻求各种体量组合、建筑物高度控制的可能性。
(3)在第二步确定大致体量的基础上，通过调整Gemotry参数，editmesh及Boolean等物体编辑方法，精确确定各体量形态。对于曲面形体，主要控制关键节点坐标，对其余部分采用模糊控制。
(4)在参照明确的形体基础上，进行深入设计。深入建立模型：一般而言，对于较为常见的规则建筑形体，依据第三步模型基础，对各个独立部分(各部分体量、入口、屋顶等)进行深入研究以及精确建模，其中涉及到对非标准层的各层分别建立数字模型。独立部分的设计都以整体模型为参照的，随时以整体模型为背景，对各独立部分进行观察。整个设计过程都是以整体数字模型为基础。最终模型是由分层模型和各独立部分模型综合而成。设计要素研究：①利用分层模型，配合周边环境模型，对交通节点如入口、核心筒、楼梯等进
行配置。并对建筑与环境、建筑内部交通流线进行分析，以研究建筑的交通骨架系统，并产生相应的图形。②对不同系统的建筑构件进行分离，以研究相互关系及潜在可能性。将现有建筑及场地移开，单独检验数字模型所形成的形态和空间。例如将结构系统单独分离，了解并寻求结构空间的可能性；分离人口体系，研究入口空间形态。
mcu解密3建立三维数字模型进行建筑设计的主要优势
(1)强大的可视化交流性。
一个数字模型一旦建立，可以从任意角度对形体以及内部空间进行观察；对一处进行的修改可以实时反映在其他方面并从任意角度观察其效果，帮助设计者做出正确的判断。以Graphisoft公司提供的ArehiCAD为例，以建立三维数字模型为开始，融合制图功能。建筑师可以直接修改三维模型，也可以修改平、立、剖面图，而所作修改都会同时反映在三维模型上。
(2)易于建立及其编辑性。
目前市场上提供的三维软件产品，大多提供直观的建立模型的方法。辅助各种建模工具，
设计者可以方便地修改模型的形式，以比较不同的构思；通过调节模型材质的参数及纹理贴图，可模拟不同材质产生的效果。陶瓷咖啡壶
(3)三维空间自由变化的性质。
通过调整三维数字模型，可以生成任意三维曲面形体，激发设计师的想象空间，使得设计师有可能探求更多的形体塑造的可能性。从而改变了传统依靠二维图形和实体模型设计的方式，消除了这种方式对设计思维造成的限制。使建筑形式不再局限于垂直的墙、平或斜的屋顶，并为今后建筑形态向曲面化方向发展提供可能性。例如：由武汉大学城建学院赵冰教授主持、作者参与设计的河南南阳中华玉文化中心即是根据书法“玉”的草书，在三维软件中建立三维数字模型，再对其按构思进行编辑、修改，最后形成似与非似的空间上的“书法建筑”，借助三维数字模型使中国传统书法以建筑形体方式由=维平面形式转化为三维空间形态。
(4)真实光照模拟。
通过设置日光系统(sunlight system)，能根据经纬度及时间计算准确的日光效果。通过模拟
日照，研究模型在特定地点、时段的光影效果；通过软件包(如Light scape)提供的照明灯具的模拟灯具库，将灯具放置在模型的适当位置，便可模拟真实的室内光照效果。
4三维数字模型设计应用中的误区
目前国内对数字技术在建筑设计层次的应用尚不普及。较多数的设计单位还处于将数字化技术应用于数字化绘图的阶段。设计人员使用数字化手段仅仅用来加快绘图过程。三维数字模型在更多情况下是在设计结束后，基于专门为制作渲染图的目的而根据二维图纸建立，并且由于目的的原因，模型通常只被建立图纸所需表达部分。这样建立的数字模型所具有的价值非常低。数字化技术并没有成为设计的手段，而仅仅作为绘图的工具使用。
5结语
建立数字模型进行建筑设计只是数字化技术在建筑设计中的一个方面的运用。在数字化技术成为最热门的词汇的时代，应该认识到数字化技术必然会影响今后建筑设计的方式，但要注意到重点不是的使用数字化软件，而要注重发展数字化技术在高层次领域的作用。
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