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四维设计在现代建筑工程中运用 　　摘要：本文从四维设计理论出发，阐述了四维设计的目标及主要技术要求，并给出了四维设计在建筑设计中的应用。 　　关键词：四维设计；技术要求；建筑设计 　　 　　1四维设计的目标 　　 　　所谓四维设计，是在建筑三维空间模型的基础上引进时间轴度量的第四维度来协助完成建筑的设计与建造， 通常借助计算机技术用四维数字模型即4D模型来表达。在建筑业,4D模型作为设计和建筑施工计划工具有崭新的含义，并不简单等同于我们经常看到施工企业用计算机虚拟现实技术做的施工过程模拟效果图。相比之下，4D模型需要达到更深入的技术水平，它要求空间和时间的元素在四维的环境下被更加有机整合，其中空间的建筑元素为三维模型，而时间序列指的是工程建设项目的施工进度，四维模型将空间元素在时间维度上展开以拟定合理的施工方案并确定工程各个施工过程的施工顺序、施工持续时间以及相互衔接穿插配合关系。 　　不应单纯认为4D模型仅仅起到取代设计行业的二维设计图纸、模型或取代施工行业的横条图、网络图的作用。从更宽的视角看，未来的建筑设计应当是全生命周期的建设活动；在建造阶段可能遇到的各种问题如何尽早在设计阶段就加以考虑周全，这牵涉到建筑业中设计与建造两大环节的更有效整合，以提高建造效率，降低建筑业成本；不当的设计会导致不合适的施工顺序，最终也会导致建造周期延长，甚至重新返工设计，因此在概念设计阶段就应对建筑的施工建造问题进行评估，而不必等到扩初阶段或者更晚的施工图设计阶段。如果在建筑设计的初始阶段就可以虚拟试验施工方案的合理性，这样就能尽量减少设计环节中的缺陷所导致的施工问题。因此， 四维设计模型追求的最终目标应当是能够被充分整合在建筑全生命周期的设计任务中发挥作用。 　　四维设计的研究目标完全是针对提高建筑行业设计和建造效率而言，同时四维设计有着鲜明的建筑行业特征，与制造行业的三维设计模式差别较大。在制造业，3D模型已成为当前数字制造的基础， 而建筑业的数字建造还是相当遥远的理想。部分文献提出了制造业三维模型在建筑业的应用，但迄今为止，只有CATIA软件在国外个别建筑事务所有过成功的建筑实践，主要也是应用它复杂曲面建模的能力，它所具有的制造业各流程的项目管理能力无法复制到建筑行业，相关施工管理和项目进度安排实际上还是借助于专业的建筑软件进行。 　　 　　2 四维设计的技术要求 　　 　　2.1 四维设计的技术模块 　　知识库：储存4D模型中的3D几何数据以建立空间的关系并插入进度管理数据。进度数据可以根据专家的经验取得或者进度计划人员的专业知识获得。 　　程序引擎：计算机调用专业的项目管理分析工具或管理模型，试验进度和空间模型结合的合理程度并评估整合后的4D模型能否被看做建筑计划的一个有效模拟。 　　用户接口：使用者可以利用接口获得控制4D模型的必要功能。 　　此外可能还需要一些扩展的功能， 如： 　　虚拟环境：要求模型能提供在计算机网络上的传输和浏览的格式， 这主要是满足多环节包括设计和施工人员的协作需要。 　　约束管理：定义建筑每一个组件如何被连接的关系，彼此的约束以及允许的运动自由度，具有这个功能，可以有效提高模型的智能程度。 　　2.2 四维设计的步骤 　　从技术特点上，实际用于四维设计的空间模型不同于常规的建筑3D模型，要求模型的几何信息存储分层的方式能相对灵活，以便于与项目施工的具体事件结合，随时实现模型构件的重组。但目前在实际操作中采用了简化模式，通常是基于通用建筑建模软件生成实体模型，这时四维设计的具体步骤如下。 　　2.2.1 应用常规的建模软件如Archicad软件生成建筑3D模型 　　列举Archicad而不是其他建筑设计软件是因为其提出并实现的建筑信息模型（ＢＩＭ）技术比较成熟，其平台提供建筑业通用数据交换模式ＩＦＣ的最新标准，使得生成模型可以在建筑业所有遵循该标准的信息平台内复用。 　　2.2.2 利用编制项目进度计划的计算机软件如Microsoft Project软件产生进度 若采用横条图的方式建立项目进度计划，Microsoft Project首先列出实现项目目标的所有步骤，将每块工作分配到各项任务中，收集并输入工期的估计值，创建任务列表并按大纲的形式将其组织起来，给各个任务配置资源，决定这些任务之间的相互关系并指定日期，然后检查甘特图是否符合要求。 　　编制项目进度计划软件除Microsoft Project软件外，可挑选的施工项目管理类软件很多，只要具有用横条图、单代号网络图、日历视图、资源工作表等多种方式显示项目进度计划的能力即可。 　　2.2.3 将3D模型的构件与进度表联系，以直观展示施工进程 　　对计算机而言，这是一个将对象与事件相联系的连接软件的编程实