كاربرد كامپيوتر در معماري

مقدمه
تاريخ بشريت ، حاكي از تلاش بي وقفه آدمي براي تسلط و بهره وري از مادر طبيعت بوده است . وي با اتكا به قدرتهاي خداداداي ، عقل ، خرد و خلاقيت همچنين دستاني ماهر همواره تلاش نموده است تا طبيعت سركش و قدرتمند را مهار نمايد و براي تداوم بقاي خويش مورد بهره برداري قرار دهد . او ساليان درازي را در غارها و با حداقل امكانات و ابزار گذراند . ضروريات و الزمات محيطي ، جمعي و فردي كم كم او را به كشف رموز و قوانين حاكم بر طبيعت وادار نمود .
او تلاش نمود تا با دستيابي به بهترين و كارآمدترين ابزارها ، آمال و آرزوها و تمنيات مادي و معنوي خود را تحقق بخشد .

آشنايي با ابزار معماري
معماري نيز همچون ديگر شاخه هاي علوم و حرف بشري ، اهداف و وظايفي را برعهده گرفته است و بدين منظور ، از مجموعه اي از علوم ، فنون ، روشها و ابزار و امكاناتي براي دست يابي به آن بهره مي جويد . تا چندي پيش معماران براي تهيه نقشه ها و طرحهاي خود از قلم ، راپيد ، كاغذ كالك و نظاير آن استفاده مي كردند ، ولي امروزه اين ابزارها جاي خود را به رايانه ها و برنامه هاي رايانه اي سپرده اند .

در سيستمهاي سنتي ، طراحان ، طرحهاي اوليه را در مقياسهاي كوچك( الي ) با دست و يا خط كش تهيه مي كردند . سپس دسناتورها ( نقشه كشها ) وظيفة‌ تهيه نقشه هاي مدادي دقيق و با مقياس بزرگتر ( تا ) را برعهده گرفتند . در جريان تهية نقشه ها ، بارها طرح ، از سوي طراحان ، كنترل ، حك و اصلاح مي گرديد .

و سرانجام پس از كنترل نهايي طراح ، اقدام به دسن ( مركبي كردن ) آن بر روي كالك مي نمودند . عموماً جريانات رفت و برگشت بين طراح و نقشه كش در مرحلة مدادي ، زمان بسياري را به خود اختصاص مي داد . چه بسا كه نقشه هاي مركبي شده ، بار ديگر مورد تجديد نظر قرار مي گرفت و نقشه كشها مجبور به تيغ زدن ( پاك كردن ) قسمتهايي از كالك ، و ترسيم مجدد آن مي شدند .

امروزه ، ديگر اين شيوة كار به دليل زمانگير بودن آن ، از دفاتر مهندسي رخت بربسته است همچنين اين روشها ديگر نمي تواند روش مناسبي براي ايجاد طرحهاي نو ، ابتكاري و پيچيده باشد . به تجربه نيز ثابت گرديد طراحاني كه خود مستقيماً يا با واسطه با نرم افزارهاي ترسيمي يا مدل سازي و يا تخصصي (معماري ) كار مي كنند در مدت زمان كمتر و با دقت بالاتري ايده هاي خود را به صورت نقشه پياده كرده ، با حداقل سعي و خطا ( رفت و برگشت ) آن را كامل مي نمايند . همچنين ، در بسياري از دانشكده هاي مهندسي جهان ، تدريس دروس نقشه كشي از ابتدا با رايانه آموزش داده مي شود و ديگر لزومي به استفاده از قلم و راپيد و كاغذ كالك احساس نمي گردد .

ابزار معماري و سير تحول آن
اگر به تاريخ معماري بشر از دوران نخستين تا دوران معاصر نظر كنيم خواهيم ديد كه آدمي براي اهداف خود ابزار و ادوات گوناگوني را مورد استفاده قرار داده است . آنچه بيشتر مورد توجه اين كتاب است ، بازشناسي ابزار و شيوه ها در مرحلة طراحي مي باشد .
بشر نخستين ، اولين طرحهاي خود را با زغال يا گل رنگي بر ديوار غارها و يا چوبي بر بستر نرم زمين منعكس مي نموده است . به نظر مي رسد كه شروع اولين طرحهاي ساختماني و معماري نيز ، از همين نقطه آغاز گرديده باشد .

تا ‎آغاز دوران صنعتي بشر توانست ابزار اولية خود را تكامل بخشيده ، از قلمهاي درست شده از پر بوقلمون يا غاز و يا قلم ني خط كشهاي ابتدايي و پوست حيوانات يا صفحات تهيه شده از پوست درختان پاپيروس براي پياده نمودن طرحهاي خود بهره برد .
در دوران صنعتي كه مصادف با شروع انقلاب صنعتي در اروپا در سال ۱۷۶۰ تا دوران معاصر مي باشد ،

با اختراع انواع آلياژها و سيستمهاي مكانيكي و تكنولوژيهاي جديد قالب گيري و … ابزار و ادوات متكاملتري توليد گرديد و تا به امروز انواع قلمهاي فلزي نظير قلم فرانسه ، گرافوس ، راپيدوگراف ، انواع جوهرهاي صنعتي ، انواع خط كشها ، گونياها ، نقاله و … همچنين انواع كاغذها و ميزهاي نقشه كشي ، انواع لوازم مكانيكي نظير هاشور زن – درافتينگ و … و مواد متنوع و چشمگير بسياري براي تهيه ماكتها ، پا به عرصه وجود نهاد . طراحان توانستند با ابزار و امكانات جديد ، بر كيفيت طرحهاي خود افزوده ، با سرعت و دقت بيشتري آنها را تهيه نمايند .

با شروع تحولات عظيم در دهه هاي پاياني قرن بيستم و نفوذ بي وقفة رايانه ها بر زندگي بشري ، در استفاده از ابزار معماري ، دگرگوني ايجاد گرديد . اين بار ، طراحان حقيقتاً ابزار كارآمدي را وارد حوزة كار خود نمودند ؛ رايانه ها توانستند به سرعت و به راحتي از پس بسياري از معضلات قبلي برآيند ؛ سرعت و دقت عمل آنها بي مانند بود ؛ جامعيت آنها نيز براي انجام وظايف خواسته شده بي رقيب مي نمود ؛ آنها در بسياري ازمراحل طراحي از تهيه تا ساخت ابنيه ، مورد استفاده قرار گرفته اند .

از جمله :
– تهيه بانكهاي اطلاعاتي و پردازش اطلاعات ( براي تهيه مواد خام طرحهاي معماري )
– براي تهيه نقشه هاي دو بعدي و نقشه هاي اجرايي دقيق طرحها
– براي تهيه مدلها و ماكتهاي سه بعدي رايانه اي
– براي تهية پرسپكتيوهاي سه بعدي – راندوهاي رنگي و …
– براي تهية انيميشنها
– براي انجام محاسبات متره و برآورد مقادير مصالح ساختماني و برآورد ريالي طرحها
– براي انجام محاسبات و تحليل سازة طرحها و …
– براي مديريت و برنامه ريزي اجرايي طرحها
– براي ارتباط و تبادل اطلاعات طرحها از طريق شبكه و اينترنت .

سرانجام ، آنها به راحتي توانستند دنياي جديدي را به نمايش بگذارند . دنياي واقعيتهاي مجازي ، دنياي معماري مجازي ، دنياي جديد رايانه اي است كه به خيال نزديك تر است تا به واقعيت ولي كاملاً واقعي ست . در اين دنيا ، معماران مي توانند طرحهاي خود را بسازند ؛ درون آن حركت كنند ؛ مشكلاتش را بسنجند و عيوب آن را برطرف نمايند ، آنها مي توانند ديگران را هم به اين دنيا ببرند و آنچه را كه خلق نموده اند در معرض نمايش آنها بگذارند .

سيستمهاي رايانه اي به مثابة ابزار نوين در طراحي معماري
سيستمهاي رايانه اي ، مجموعه اي از امكانات و ادوات نرم افزاري و سخت افزاري هستند كه از سوي افراد و يا شركتهاي مهندسي بنابر نياز و مقتضياتشان سازمان يافته ، مورد استفاده قرار مي گيرند سيستمهاي رايانه اي را به صورت ساده و منفرد ( Single) و يا تركيبي و گروهي ( Groups ) براي انجام پروژه هاي معماري مورد استفاده قرار مي دهند .

الف – سيستمهاي ساده : سيستمهاي ساده ، سيستمهايي هستند كه از يك رايانه به همراه يك نرم افزار معماري نظير Auto Cad و در صورت امكان يك پرينتر A 3 تشكيل شده باشد . اين سيستمها به طور منفرد ، از سوي افراد و بعضاً شركتهاي تازه كار مورد استفاده قرار مي گيرد و بسيار كم خرج هستند و با حداقل سرمايه گذاري ايجاد مي گردند .
ب – سيستمهاي مركب : سيستمهاي مركب و گروهي ، به مجموعه اي از رايانه ها حداقل از دو عدد رايانه يك پرينتر A 3 در صورت امكان يك پلاتر كه به صورت شبكه به هم مرتبط مي گردند گفته مي شود . اين سيستمها ، بنابر اهداف و برنامة كاري خود امكانات و تجهيزات نزم افزاري و سخت افزاري را به طور مشترك مورد استفاده قرار مي دهند .

به طور كلي ، هر سيستم رايانه اي چه ساده و چه گروهي و گستردة آن ، از سه عنصر اصلي ، رايانه ، نرم افزار ( برنامه ) و دستگاههاي جانبي تشكيل مي گردد .
رايانه : يكي از اصلي ترين عناصر هر سيستم رايانه اي ست . رايانه براي دريافت ، پردازش بنيادين اطلاعات و نمايش اطلاعات پردازش شده ، مورد استفاده قرار مي گيرد .
رايانه هاي شخصي ۲ ( PC ها) ، رايج ترين و پرتعداد ترين رايانه هاي موجود در جهان را تشكيل مي دهند و هر فرد مي تواند به راحتي نسبت به تهية آنها اقدام نمايد .

اين رايانه ها در شكلها Tower ( بدنه ايستاده ) Laptop ( بدنه خوابيده ) و Notbook ( سيستمهاي فشرده شده كيفي و قابل حمل ) طراحي و توليد گرديده اند . پيشرفت فناوري CPU ( پردازندة مركزي ) اين سيستمها و قيمت پايين آنها ، سبب افزايش توانمندي و قدرت عملياتي آنها گرديده است . به طوري كه در بيشتر مراكز عمومي و سازمانهاي دولتي ، شركتها و دفاتر حرفه اي ، آنها جايگزين ميني رايانه ها و رايانه هاي مركزي ( Mainframe ها ) گرديده اند .

اين رايانه ها در سه رده كاملاً متفاوت زير ، توليد و عرضه مي شوند .
– IBM و سازگار با IBM
– اپل مكينتاش Apple Mac
– آميگا Amiqa

ردة اول بيشترين PC هاي موجود در جهان را يا ۹۰ درصد نسبت به بقية سيستمهاي تشكيل مي دهند . پردازشگر اصلي اين سيستمهاي مبتني بر پردازشگرهاي پنتيوم اينتل و يا k7 و k6 شركت AMD و يا مشابه آن است و سيستم عامل آنها را Dos و Windows تشكيل مي دهد ، اين سيستمها از توانايي محاسباتي و رياضي بالايي برخوردارند .

ردة دوم را محصولات شركت Apple تشكيل مي دهد كه بر اساس پردازشگر هاي مركزي ساخت شركت Motorola طراحي و توليد گرديده اند . سيستم عامل آنها Mac oS است در مجموع ، براي كاربردهاي گرافيكي ( پردازش تصوير – انيميشن و انتشارات) مورد استفاده قرار مي گيرند .
ردة سوم آميگاها كه كم تعدادترين رايانه هاي PC را تشكيل مي دهند نيز بر اساس پردازشگر Motorala و براي انجام عمليات ويژة گرافيكي ( انيميشن سازي) طراحي و توليد شده اند .

امروز با توجه به رواج روزافزون PC هاي ردة اول و توسعة فناوريهاي سخت افزاري و نرم افزاري آنها ، به خصوص ، سيستمهاي عامل گرافيكي آنها از اهميت و رونق PC هاي ردة دوم و سوم كاسته شده است . اين رايانه ها بنابر كاربردها و تواناييهاي مورد نظر ، پيكرده بندي و مونتاژ مي گردند ، در كاربردهاي معماري ، قدرت CPU مركز و ميزان RAM ، از مهمترين شاخصهاي يك پيكره بندي مناسب است .

نرم افزار ( برنامة رايانه اي ) : نرم افزارها ، مجموعه دسترالعملهايي هستند كه براي انجام كارهاي خاص بر روي يك رايانه نصب مي گردند . توسعه و كاربرد رايانه هاي شخصي در حوزه هاي مختلف معماري ، سبب توسعة نرم افزارهاي متنوعي نيز گرديده است كه مستقيم و يا غير مستقيم براي تكميل بخشي از فعاليتهاي معماري به كار گرفته مي شوند . برنامه هاي رايانه اي را با توجه به نوع و كاربرد آنها در معماري ، مي توان به صورت زير دسته بندي نمود :

الف : نرم افزارهاي عمومي نقشه كشي
ب : نرم افزارهاي مدل سازي
ج : نرم افزارهاي تخصصي معماري
د : نرم افزارهاي پردازش تصوير

الف – نرم افزارهاي عمومي نقشه كشي – «Qeneral Drawing » : اين گروه ، مجموعه اي از نرم افزارها را در بر مي گيرد كه ساختار پاية آنها بر اساس فضاي دو بعدي طراحي گرديده است . اين نرم افزارها از ابتدا براي تهية نقشه هاي دو بعدي دقيق مورد استفاده قرار گرفته اند . امروزه ، بيشتر آنها توانايي ايجاد مدلهاي سه بعدي و قابليت رندرينگ ( Rendring ) را نيز پيدا نموده اند . ولي فضاي كاري محيط سه بعدي آنها از محيط دو بعدي كاملاً جداست . تعداد زيادي از نرم افزارهاي نقشه كشي ، جزو اين گروه اند كه معروف ترين و رايجترين آنها اتوكد ( Auto Cad ) مي باشد . اين نرم افزارها ، عموماً از مدل و شيوه هاي سنتي نقشه كشي پيروي مي كنند . يعني نقشه هاي دو بعدي ، با همان روش سنتي نقطه به نقطه ترسيم و سپس ، از روي آنها مدل سه بعدي استخراج مي كنند .

از ويژگيهاي ديگر اين گروه از نرم افزارها ، قابليت توسعة آنهاست . به طوري كه شركتهاي توليد كنندة‌ نرم افزار ، با الحاق نرم افزار جنبي به آن ، آنها را براي انجام عمليات ويژة آماده سازي نموده اند ، به عنوان مثال ، بسته نرم افزاري Auto Architect نرم افزار اتوكد را براي كاربردهاي تخصصي معماري ارتفا داده و تخصصي نموده است.
ب – نرم افزارهاي مدل سازي : اين نرم افزارها به خاطر قابليتهاي ويژة آنها ، در تهية مدلهاي سه بعدي نورپردازي و انيميشن به عنوان نرم افزارهاي تكميلي گروه اول و بعضاً گروه سوم ، مورد استفاده قرار مي گيرند . از مشهورترين نرم افزارهاي گروه فوق Form,z , 3D Max , 3D Studio هستند .

ج – نرم افزارهاي تخصصي معماري « Profissional » : اين نرم افزارها ، اختصاصاً براي كاربردهاي معماري طراحي گرديده اند و كليه امكانات لازم نظير ديوار ، سقف ، كف ، پله ، درب و پنجره و … براي ساخت يك ماكت رايانه اي از ساختمان را در اختيار قرار مي دهند .
فناوري نرم افزاري آنها ، سبب كاهش دستورها و پيچيدگيهايي كه در نرم افزار عمومي نقشه كشي ( گروه ۱ ) وجود دارد ، گرديده امكان كار معماران با نرم افزار را به راحتي ميسر مي نمايد . اساس و ساختار اين نرم افزارها را محيط سه بعدي آنها تشكيل مي دهد .

به طوري كه ، كار در محيط سه بعدي انجام گرفته ، پس از ساخت مدل سه بعدي پلانها و نماها و مقاطع ، از آن استخراج مي گردد . بنابراين ، مدل و شيوة كار با اين نرم افزارها ، برخلاف نرم افزارهاي گروه ۱ كه از سيستم سنتي نقشه كشي تبعيت مي نمايد ، از كار يا ايجاد ماكت ( ماكت سازي ) پيروي مي كند. از ديگر خصوصيات اين نرم افزارها ، جامعيت آنهاست به گونه اي كه كلية امكانات و خواسته هاي پروژه هاي معماري يعني كتابخانة كاملي از اشيا و لوازم سه بعدي ( پنجره ها ، دربها ، پله ها ، مبلمان و … ) همچنين كلية امكانات لازم براي تهيه انواع پرسپكتيوها ،

امكانات مناسبي براي تهيه رندرينگهاي رايانه اي ( پوسترها و انواع افكتهاي گرافيكي ) ، امكانات بسيار عالي به منظور تهيه انيميشن و VR ، از تسهيلات اين نرم افزارها هستند . معروف ترين اين نرم افزارها را آرشيكد ۳D Home , Archi Cad و Architect pc و … تشكيل مي دهند .
د – نرم افزارهاي پردازش تصوير « Imaqe Prossecing » : اين نرم افزارها ، براي ايجاد ويژگيهاي تصويري خاص در رندرينگهاي تهيه شده از نرم افزارهاي گروههاي قبلي ، مورد استفاده قرار مي گيرند .