所謂四維設計， 是在建築三維空間模型的基礎上引進時間軸度量的第四維度來協助完成建築的設計與建造， 通常借助計算機技術用四維數字模型即4D模型來表達。在建築業,4D模型作為設計和建築施工計劃工具有嶄新的含義，並不簡單等同於我們經常看到施工企業用計算機虛擬現實技術做的施工過程模擬效果圖。相比之下，4D模型需要達到更深入的技術水平，它要求空間和時間的元素在四維的環境下被更加有機整合，其中空間的建築元素為三維模型，而時間序列指的是工程建設項目的施工進度，四維模型將空間元素在時間維度上展開以擬定合理的施工方案並確定工程各個施工過程的施工順序、施工持續時間以及相互銜接穿插配合關系。
不應單純認為4D模型僅僅起到取代設計行業的二維設計圖紙、模型或取代施工行業的橫條圖、網絡圖的作用。從更寬的視角看，未來的建築設計應當是全生命周期的建設活動；在建造階段可能遇到的各種問題如何盡早在設計階段就加以考慮周全，這牽涉到建築業中設計與建造兩大環節的更有效整合，以提高建造效率，降低建築業成本；不當的設計會導致不合適的施工順序，最終也會導致建造周期延長，甚至重新返工設計，因此在概念設計階段就應對建築的施工建造問題進行評估，而不必等到擴初階段或者更晚的施工圖設計階段。如果在建築設計的初始階段就可以虛擬試驗施工方案的合理性，這樣就能盡量減少設計環節中的缺陷所導致的施工問題。因此， 四維設計模型追求的最終目標應當是能夠被充分整合在建築全生命周期的設計任務中發揮作用。
四維設計的研究目標完全是針對提高建築行業設計和建造效率而言，同時四維設計有著鮮明的建築行業特征，與制造行業的三維設計模式差別較大。在制造業，3D模型已成為當前“數字制造”的基礎， 而建築業的“數字建造”還是相當遙遠的理想。部分文獻提出了制造業三維模型在建築業的應用〔2〕，但迄今為止，只有CATIA軟件在國外個別建築事務所有過成功的建築實踐，主要也是應用它復雜曲面建模的能力，它所具有的制造業各流程的項目管理能力無法復制到建築行業，相關施工管理和項目進度安排實際上還是借助於專業的建築軟件進行。
2、四維設計的技術要求
2.1 四維設計的技術模塊
四維設計的核心是確定工程項目的各項工作的開展順序、持續時間及相互之間的關系，從而使施工進度計劃管理更加科學先進，即能夠運用計算機快速準確地對計劃進行調整，優化出最佳方案，並能使計劃在執行過程中得到更有效的控制和監督，以最小的資源消耗，取得最大的經濟效果。按通常所謂“形象進度”的稱呼描述4D模型，雖然更容易理解，但不夠準確。理想的四維設計應該是整合空間時間數據並融入人工智能推理的設計管理系統，它包含多方面的知識解決模塊，也就是說，施工進度安排的空間模型的直觀顯示僅是壹個方面而並非全部，而所有與項目管理包括工地施工進度中時間和空間事件沖突的發現和解決策略，都應包括在這個四維設計系統中，系統自動生成4D模型，而系統的知識推理引擎能夠解釋模型中的3D幾何數據並生成進度計劃，以顯示建築如何被建成的。
具體的技術模塊應該有：
（1）知識庫：儲存4D模型中的3D幾何數據以建立空間的關系並插入進度管理數據。進度數據可以根據專家的經驗取得或者進度計劃人員的專業知識獲得。
（2）程序引擎：計算機調用專業的項目管理分析工具或管理模型，試驗進度和空間模型結合的合理程度並評估整合後的4D模型能否被看做建築計劃的壹個有效模擬。
（3）用戶接口：使用者可以利用接口獲得控制4D模型的必要功能。
此外可能還需要壹些擴展的功能， 如：
（1）虛擬環境：要求模型能提供在計算機網絡上的傳輸和瀏覽的格式， 這主要是滿足多環節包括設計和施工人員的協作需要。
（2）約束管理：定義建築每壹個組件如何被連接的關系，彼此的約束以及允許的運動自由度，具有這個功能，可以有效提高模型的智能程度。
2.2 四維設計的步驟
從技術特點上，實際用於四維設計的空間模型不同於常規的建築3D模型，要求模型的幾何信息存儲分層的方式能相對靈活，以便於與項目施工的具體事件結合，隨時實現模型構件的重組。但目前在實際操作中采用了簡化模式，通常是基於通用建築建模軟件生成實體模型，這時四維設計的具體步驟如下。
2.2.1 應用常規的建模軟件如Archicad軟件生成建築3D模型
列舉Archicad而不是其他建築設計軟件是因為其提出並實現的建築信息模型（BIM）技術比較成熟，其平臺提供建築業通用數據交換模式IFC的最新標準，使得生成模型可以在建築業所有遵循該標準的信息平臺內復用。
2.2.2 利用編制項目進度計劃的計算機軟件如Microsoft Project軟件產生進度 若采用橫條圖的方式建立項目進度計劃，Microsoft Project首先列出實現項目目標的所有步驟，將每塊工作分配到各項任務中，收集並輸入工期的估計值，創建任務列表並按大綱的形式將其組織起來，給各個任務配置資源，決定這些任務之間的相互關系並指定日期，然後檢查甘特圖是否符合要求。
編制項目進度計劃軟件除Microsoft Project軟件外，可挑選的施工項目管理類軟件很多，只要具有用橫條圖、單代號網絡圖、日歷視圖、資源工作表等多種方式顯示項目進度計劃的能力即可。
2.2.3 將3D模型的構件與進度表聯系，以直觀展示施工進程
對計算機而言，這是壹個將對象與事件相聯系的連接軟件的編程實現。通常用VC或VB等基於Windows圖形界面的編程軟件完成該4D連接工具的開發，最終實現將3D物體和相應任務相聯的圖形界面。
以上技術實現的4D模型，適用於中小規模的工程，目前4D模型用於大型建築工程的實踐不多，比較典型的例子是著名的美國蓋裏事務所最近完成的迪斯尼音樂廳建築群，其工程數據量巨大，3D模型采用CATIA軟件，項目進度管理采用P3（Primaveras Project Planner）軟件，不過這兩個軟件都是相關領域相當昂貴的高端軟件，普通建築企業采用的可能性很小。
3、應用和限制
相比設計行業的二維設計圖紙或三維建築模型以及施工行業的橫條圖、網絡圖，4D模型的優點不言而喻。傳統的設計和施工作業圖紙的編制和應用專業性太強，僅適用於水平較高的技術和管理層人員，不能被參與工程的各級人員廣泛理解和接受，不同環節的工程人員相互溝通不夠深入，而四維設計模型能將施工的每壹個活動都可以用形象的建築構件虛擬建造過程來直觀顯示，使得建築信息的交流和理解水平提高了很大壹個層次。在工程施工中，利用4D模型可以使全體人員很快理解進度計劃意圖和工作要點，甚至場地調度安排（如材料存儲在現場工地何處、吊機設備是否有足夠的操縱空間等）；同時實際施工進度與計劃可以通過實體模型對應表示，有利於發現差距，及時采取措施，對施工安排進行調整。對於國內施工企業，可能更為看重4D模型對工程項目投標的幫助以獲得競標優勢；它可以使評標專家從模型中很快地了解投標單位對工程施工的認識程度、主要施工的控制方法、施工安排是否均衡、總體計劃是否基本合理等，從而對投標單位的施工經驗和實力作出初步評估〔3〕。
總體來看，4D模型在建築施工領域發揮的作用比較明顯。根據統計，在施工技術需要革新或場地緊張等情況下，4D模型可以有效減少40％～90％的計劃外施工調整，因此4D模型在提高施工生產效率方面的作用遠大於作為形象進度的作用；但另壹方面，4D模型向施工領域外的建築設計環節拓展的力度尚顯不足。除了建築業對新技術適應較慢、使用者對其深層次價值認識不足而缺乏熱情等因素外，最主要的原因是4D模型本身發展的技術瓶頸還沒有完全克服，存在壹些明顯的缺點。例如：還沒有找到處理復雜4D模型相關數據的最有效方法，這方面不可能像地理信息系統的GIS模型數據庫解決二維幾何圖形那麽簡單，因此在涉及到海量數據時系統常常出現當機的問題，而即使對普通規模的項目，工程模型常常也不足夠詳細到具備各種層次的工作細節以滿足施工分包企業的作業要求。同時，多數4D模型不支持動態修改，這也妨礙了4D模型的廣泛應用。另壹個方面，目前四維設計系統的智能水平其實並不高，所謂計算機承擔的分析推理工作其實離不開使用者的介入，這就要求使用者具有壹定程度的操作經驗和足夠的專業知識，因此對於建築設計人員而言，在沒有施工專業人員介入而單純依靠4D模型的情況下來評估施工因素對設計的影響和約束並能相應調整修改設計方案在目前看來還不太現實。
總之，四維模型軟件還需要在技術上大幅度提升以提高應用水平並獲得更高的經濟效益，從而最終在建築業發揮更關鍵的作用。
妳前面提的2個問題,也有我的回答,我這樣很累哎, = =! 3個問題都要納為答案哈!