مقاله کاربرد کامپیوتر در معماری

 مقدمه

تاریخ بشریت ، حاکی از تلاش بی وقفه آدمی برای تسلط و بهره وری از مادر طبیعت بوده است . وی با اتکا به قدرتهای خدادادای ، عقل ، خرد و خلاقیت همچنین دستانی ماهر همواره تلاش نموده است تا طبیعت سرکش و قدرتمند را مهار نماید و برای تداوم بقای خویش مورد بهره برداری قرار دهد . او سالیان درازی را در غارها و با حداقل امکانات و ابزار گذراند . ضروریات و الزمات محیطی ، جمعی و فردی کم کم او را به کشف رموز و قوانین حاکم بر طبیعت وادار نمود .

او تلاش نمود تا با دستیابی به بهترین و کارآمدترین ابزارها ، آمال و آرزوها و تمنیات مادی و معنوی خود را تحقق بخشد .

آشنایی با ابزار معماری

معماری نیز همچون دیگر شاخه های علوم و حرف بشری ، اهداف و وظایفی را برعهده گرفته است و بدین منظور ، از مجموعه ای از علوم ، فنون ، روشها و ابزار و امکاناتی  برای دست یابی به آن بهره می جوید . تا چندی پیش معماران برای تهیه نقشه ها و طرحهای خود از قلم ، راپید ، کاغذ کالک و نظایر آن استفاده می کردند ، ولی امروزه این ابزارها جای خود را به رایانه ها و برنامه های رایانه ای سپرده اند .

در سیستمهای سنتی ، طراحان ، طرحهای اولیه را در مقیاسهای کوچک( الی ) با دست و یا خط کش تهیه می کردند . سپس دسناتورها ( نقشه کشها ) وظیفه ‌ تهیه نقشه های مدادی دقیق و با مقیاس بزرگتر (  تا  ) را برعهده گرفتند . در جریان تهیه نقشه ها ، بارها طرح ، از سوی طراحان ، کنترل ، حک و اصلاح می گردید . و سرانجام پس از کنترل نهایی طراح ، اقدام به دسن ( مرکبی کردن ) آن بر روی کالک می نمودند . عموماً جریانات رفت و برگشت بین طراح و نقشه کش در مرحله مدادی ، زمان بسیاری را به خود اختصاص می داد . چه بسا که نقشه های مرکبی شده ، بار دیگر مورد تجدید نظر قرار می گرفت و نقشه کشها مجبور به تیغ زدن ( پاک کردن ) قسمتهایی از کالک ، و ترسیم مجدد آن می شدند . امروزه ، دیگر این شیوه کار به دلیل زمانگیر بودن آن ، از دفاتر مهندسی رخت بربسته است همچنین این روشها دیگر نمی تواند روش مناسبی برای ایجاد طرحهای نو ، ابتکاری و پیچیده باشد . به تجربه نیز ثابت گردید طراحانی که خود مستقیماً یا با واسطه با نرم افزارهای ترسیمی یا مدل سازی و یا تخصصی            (معماری ) کار می کنند در مدت زمان کمتر و با دقت بالاتری ایده های خود را به صورت نقشه پیاده کرده ، با حداقل سعی و خطا ( رفت و برگشت ) آن را کامل می نمایند . همچنین ، در بسیاری از دانشکده های مهندسی جهان ، تدریس دروس نقشه کشی از ابتدا با رایانه آموزش داده می شود و دیگر لزومی به استفاده از قلم و راپید و کاغذ کالک احساس نمی گردد .

ابزار معماری و سیر تحول آن

اگر به تاریخ معماری بشر از دوران نخستین تا دوران معاصر نظر کنیم خواهیم دید که آدمی برای اهداف خود ابزار و ادوات گوناگونی را مورد استفاده قرار داده است . آنچه بیشتر مورد توجه این کتاب است ، بازشناسی ابزار و شیوه ها در مرحله طراحی می باشد .

بشر نخستین ، اولین طرحهای خود را با زغال یا گل رنگی بر دیوار غارها و یا چوبی بر بستر نرم زمین منعکس می نموده است . به نظر می رسد که شروع اولین طرحهای ساختمانی و معماری نیز ، از همین نقطه آغاز گردیده باشد .

تا ‎آغاز دوران صنعتی بشر توانست ابزار اولیه خود را تکامل بخشیده ، از قلمهای درست شده از پر بوقلمون یا غاز و یا قلم نی خط کشهای ابتدایی و پوست حیوانات یا صفحات تهیه شده از پوست درختان پاپیروس برای پیاده نمودن طرحهای خود بهره برد .

در دوران صنعتی که مصادف با شروع انقلاب صنعتی در اروپا در سال 1760 تا دوران معاصر می باشد ، با اختراع انواع آلیاژها و سیستمهای مکانیکی و تکنولوژیهای جدید قالب گیری و ... ابزار و ادوات متکاملتری تولید گردید و تا به امروز انواع قلمهای فلزی نظیر قلم فرانسه ، گرافوس ، راپیدوگراف ، انواع جوهرهای صنعتی ، انواع خط کشها ، گونیاها ، نقاله و ... همچنین انواع کاغذها و میزهای نقشه کشی ، انواع لوازم مکانیکی نظیر هاشور زن -  درافتینگ و ... و مواد متنوع و چشمگیر بسیاری برای تهیه ماکتها ، پا به عرصه وجود نهاد . طراحان توانستند با ابزار و امکانات جدید ، بر کیفیت طرحهای خود افزوده ، با سرعت و دقت بیشتری آنها را تهیه نمایند .

با شروع تحولات عظیم در دهه های پایانی قرن بیستم و نفوذ بی وقفه رایانه ها بر زندگی بشری ، در استفاده از ابزار معماری ، دگرگونی ایجاد گردید . این بار ، طراحان حقیقتاً ابزار کارآمدی را وارد حوزه کار خود نمودند ؛ رایانه ها توانستند به سرعت و به راحتی از پس بسیاری از معضلات قبلی برآیند ؛ سرعت و دقت عمل آنها بی مانند بود ؛ جامعیت آنها نیز برای انجام وظایف خواسته شده بی رقیب می نمود ؛ آنها در بسیاری ازمراحل طراحی از تهیه تا ساخت ابنیه ، مورد استفاده قرار گرفته اند . از جمله :

-  تهیه بانکهای اطلاعاتی و پردازش اطلاعات ( برای تهیه مواد خام طرحهای معماری )

-  برای تهیه نقشه های دو بعدی و نقشه های اجرایی دقیق طرحها

-  برای تهیه مدلها و ماکتهای سه بعدی رایانه ای

-  برای تهیه پرسپکتیوهای سه بعدی -  راندوهای رنگی و ...

-  برای تهیه انیمیشنها

-  برای انجام محاسبات متره و برآورد مقادیر مصالح ساختمانی و برآورد ریالی طرحها

-  برای انجام محاسبات و تحلیل سازه طرحها و ...

-  برای مدیریت و برنامه ریزی اجرایی طرحها

-  برای ارتباط و تبادل اطلاعات طرحها از طریق شبکه و اینترنت .

سرانجام ، آنها به راحتی توانستند دنیای جدیدی را به نمایش بگذارند . دنیای واقعیتهای مجازی ، دنیای معماری مجازی ، دنیای جدید رایانه ای است که به خیال نزدیک تر است تا به واقعیت ولی کاملاً واقعی ست . در این دنیا ، معماران می توانند طرحهای خود را بسازند ؛ درون آن حرکت کنند ؛ مشکلاتش را بسنجند و عیوب آن را برطرف نمایند ، آنها می توانند دیگران را هم به این دنیا ببرند و آنچه را که خلق نموده اند در معرض نمایش آنها بگذارند .

سیستمهای رایانه ای به مثابه ابزار نوین در طراحی معماری

سیستمهای رایانه ای ، مجموعه ای از امکانات و ادوات نرم افزاری و سخت افزاری هستند که از سوی افراد و یا شرکتهای مهندسی بنابر نیاز و مقتضیاتشان سازمان یافته ، مورد استفاده قرار می گیرند سیستمهای رایانه ای را به صورت ساده و منفرد ( Single) و یا ترکیبی و گروهی ( Groups ) برای انجام پروژه های معماری مورد استفاده قرار می دهند .

الف -  سیستمهای ساده : سیستمهای ساده ، سیستمهایی هستند که از یک رایانه به همراه یک نرم افزار معماری نظیر Auto Cad و در صورت امکان یک پرینتر A 3 تشکیل شده باشد . این سیستمها به طور منفرد ، از سوی افراد و بعضاً شرکتهای تازه کار مورد استفاده قرار می گیرد و بسیار کم خرج هستند و با حداقل سرمایه گذاری ایجاد می گردند .

ب -  سیستمهای مرکب : سیستمهای مرکب و گروهی ، به مجموعه ای از رایانه ها حداقل از دو عدد رایانه یک پرینتر A 3 در صورت امکان یک پلاتر که به صورت شبکه به هم مرتبط می گردند گفته می شود . این سیستمها ، بنابر اهداف و برنامه کاری خود امکانات و تجهیزات نزم افزاری و سخت افزاری را به طور مشترک مورد استفاده قرار می دهند .

به طور کلی ، هر سیستم رایانه ای چه ساده و چه گروهی و گسترده آن ، از سه عنصر اصلی ، رایانه ، نرم افزار ( برنامه ) و دستگاههای جانبی تشکیل می گردد .

رایانه : یکی از اصلی ترین عناصر هر سیستم رایانه ای ست . رایانه برای دریافت ، پردازش بنیادین اطلاعات و نمایش اطلاعات پردازش شده ، مورد استفاده قرار می گیرد .

رایانه های شخصی 2 ( PC ها) ، رایج ترین و پرتعداد ترین رایانه های موجود در جهان را تشکیل می دهند و هر فرد می تواند به راحتی نسبت به تهیه آنها اقدام نماید . این رایانه ها در شکلها Tower ( بدنه ایستاده ) Laptop ( بدنه خوابیده ) و Notbook ( سیستمهای فشرده شده کیفی و قابل حمل ) طراحی و تولید گردیده اند . پیشرفت فناوری CPU ( پردازنده مرکزی ) این سیستمها و قیمت پایین آنها ، سبب افزایش توانمندی و قدرت عملیاتی آنها گردیده است . به طوری که در بیشتر مراکز عمومی و سازمانهای دولتی ، شرکتها و دفاتر حرفه ای ، آنها جایگزین مینی رایانه ها و رایانه های مرکزی ( Mainframe ها ) گردیده اند .

این رایانه ها در سه رده کاملاً متفاوت زیر ، تولید و عرضه می شوند .

IBM و سازگار با IBM

اپل مکینتاش Apple Mac

آمیگا Amiqa  

رده اول بیشترین  PC های موجود در جهان را یا 90 درصد نسبت به بقیه سیستمهای تشکیل می دهند . پردازشگر اصلی این سیستمهای مبتنی بر پردازشگرهای پنتیوم اینتل و یا k7 و k6 شرکت AMD  و یا مشابه آن است و سیستم عامل آنها را Dos و Windows تشکیل می دهد ، این سیستمها از توانایی محاسباتی و ریاضی بالایی برخوردارند .

رده دوم را محصولات شرکت Apple تشکیل می دهد که بر اساس پردازشگر های مرکزی ساخت شرکت  Motorola طراحی و تولید گردیده اند . سیستم عامل آنها Mac oS است در مجموع ، برای کاربردهای گرافیکی ( پردازش تصویر -  انیمیشن و انتشارات) مورد استفاده قرار می گیرند .

رده سوم آمیگاها که کم تعدادترین رایانه های PC را تشکیل می دهند نیز بر اساس پردازشگر Motorala و برای انجام عملیات ویژه گرافیکی ( انیمیشن سازی) طراحی و تولید شده اند .

امروز با توجه به رواج روزافزون PC های رده اول و توسعه فناوریهای سخت افزاری و نرم افزاری آنها ، به خصوص ، سیستمهای عامل گرافیکی آنها از اهمیت و رونق PC های رده دوم و سوم کاسته شده است . این رایانه ها بنابر کاربردها و تواناییهای مورد نظر ، پیکرده بندی و مونتاژ می گردند ، در کاربردهای معماری ، قدرت CPU مرکز و میزان RAM ، از مهمترین شاخصهای یک پیکره بندی مناسب است .

نرم افزار ( برنامه رایانه ای ) : نرم افزارها ، مجموعه دسترالعملهایی هستند که برای انجام کارهای خاص بر روی یک رایانه نصب می گردند . توسعه و کاربرد رایانه های شخصی در حوزه های مختلف معماری ، سبب توسعه نرم افزارهای متنوعی نیز گردیده است که مستقیم و یا غیر مستقیم برای تکمیل بخشی از فعالیتهای معماری به کار گرفته می شوند . برنامه های رایانه ای را با توجه به نوع و کاربرد آنها در معماری ، می توان به صورت زیر دسته بندی نمود :

الف : نرم افزارهای عمومی نقشه کشی

ب : نرم افزارهای مدل سازی

ج : نرم افزارهای تخصصی معماری

د : نرم افزارهای پردازش تصویر

الف -  نرم افزارهای عمومی نقشه کشی -  «Qeneral Drawing  » : این گروه ، مجموعه ای از نرم افزارها را در بر می گیرد که ساختار پایه آنها بر اساس فضای دو بعدی طراحی گردیده است . این نرم افزارها از ابتدا برای تهیه نقشه های دو بعدی دقیق مورد استفاده قرار گرفته اند . امروزه ، بیشتر آنها توانایی ایجاد مدلهای سه بعدی و قابلیت رندرینگ ( Rendring ) را نیز پیدا نموده اند . ولی فضای کاری محیط سه بعدی آنها از محیط دو بعدی کاملاً جداست . تعداد زیادی از نرم افزارهای نقشه کشی ، جزو این گروه اند که معروف ترین و رایجترین آنها اتوکد ( Auto Cad ) می باشد . این نرم افزارها ، عموماً از مدل و شیوه های سنتی نقشه کشی پیروی می کنند . یعنی نقشه های دو بعدی ، با همان روش سنتی نقطه به نقطه ترسیم و سپس ، از روی آنها مدل سه بعدی استخراج می کنند .

از ویژگیهای دیگر این گروه از نرم افزارها ، قابلیت توسعه آنهاست . به طوری که شرکتهای تولید کننده ‌ نرم افزار ، با الحاق نرم افزار جنبی به آن ، آنها را برای انجام عملیات ویژه آماده سازی نموده اند ، به عنوان مثال ، بسته نرم افزاری Auto Architect نرم افزار اتوکد را برای کاربردهای تخصصی معماری ارتفا داده و تخصصی نموده است.

ب -  نرم افزار های مدل سازی : این نرم افزارها به خاطر قابلیتهای ویژه آنها ، در تهیه مدلهای سه بعدی نورپردازی و انیمیشن به عنوان نرم افزارهای تکمیلی گروه اول و بعضاً گروه سوم ، مورد استفاده قرار می گیرند . از مشهورترین نرم افزارهای گروه فوق Form,z , 3D Max , 3D Studio  هستند .

ج -  نرم افزارهای تخصصی معماری « Profissional » : این نرم افزارها ، اختصاصاً برای کاربردهای معماری طراحی گردیده اند و کلیه امکانات لازم نظیر دیوار ، سقف ، کف ، پله ، درب و پنجره و ... برای ساخت یک ماکت رایانه ای از ساختمان را در اختیار قرار می دهند .