FreeCADでBIM建築モデルを作成する

　階段ツールは直線階段しか作成できないと考えていたが、今回いろいろと試していると、階段のベースラインを使うことで連続した階段の段部分を一度に作成することができたので、その方法で折り返しのある複数階の階段をまとめて作成する。 　この方法を使えば、角度のある折れ曲がりや段数の調整もできるので応用の可能性が見えてくる。 階段ツールは、段が複雑になるとプロパティがモデルに反映されないことがある。段の基準AlignをLeftにすると比較的エラーにならないので、今回のモデルではAlignがLeftになるようにベースラインを作図する。 作業平面上で作図するときは、WPスナップをONとするが、オブジェクトに移動複写ツールを使うときOFFにしないとうまくいかないこともある。スナップをその時の状況に応じて切り替えていくことが必要になる。 今回の建物の階段は、1-2階3400　18段、2-3階3000　16段、3-R階出口3400　18段で計画する。踏面は270、階段幅は970、両側ささら桁形式50ｘ250とする。 Sketcherで階段のガイドを作図する。同じ繰り返しの部分はSketchからWireを作成するので、同じものを作図する必要はない。 外部リンクで通り芯を指定する。 階段奥行4500を作図する。階段受け梁の位置となるので、通り芯線上にスナップする。 段部は８枚×270＝2160、始点は（4500-2500）/2＝1170とする。 折返し部分100のライン（受け梁位置となる）も作図する。 「閉じる」で一度戻って、次のSketchを作成する。 1-2Fと3F-RF（RFは屋上出口レベルまで+400）の階高3400部分の段部のベースラインを作図する。（始点から終点方向に作図する。） 外部リンクで、最初のSketchで作図した階段からガイドで使うラインを指定する。 階段の始点終点ラインにスナップし、階段幅970で拘束する。 次のSketchで2F-3Fを作図する。 段数が１段少なくなるので、始点位置をガイドのラインから270で拘束する。 SketchをLineに変換して、ベースラインを作成する。 Sketch003を選択し、DraftSketch変換ツールをクリックするとLine006，007ができる。 Sketch004を選択し、DraftSketch変換ツールをクリックするとLi

　内部の壁は単線で作図するだけなら何も問題はないが、鉄骨造では、仕上と下地の線がないと何のことかわからない図になってしまうので、ここでは仕上を含めた内部の壁を作成する方法を検討する。 　屋内の壁は、作成する順序を考えないと、修正が困難になり最初から作り直すことにもなりかねない。鉄骨造の場合は鉄骨部材の廻りの仕上げなども必要となるのでRC造よりも複雑である。 今回は、柱梁廻りの仕上、防火区画等の主要な壁、外壁面の内張り、簡易的な間仕切り壁の順で作成する。（壁はLGS下地65+ボード貼り　片面25（ＧＢ12.5*2）とする。） 壁オブジェクトの数が多くなるので、各部分ごとにグループを作成し整理すれば見やすくなる。（1F壁柱、1F壁区画、1F壁外面、1F壁間仕切のようにグループを作成する。） 下地壁はカーテンウォールツールを使うとスタッドを表示できるが、取合い部分やピッチの細かい調整が必要になるのでここでは表示しない。 ■多層壁とマルチマテリアル 仕上のある壁を構成する方法は、多層壁とマルチマテリアルがある。 多層壁はひとつのベースラインの上に複数の壁を構築するもので、壁のレイヤーが独立しているので、レイヤー別に高さやPlacementを設定することができる。例えばボードだけを上に伸ばすようなモデリングができる。 多層壁は複数の壁を作成しオフセットで位置を調整するので手間がかかるし、壁オブジェクトの数も増える。 マルチマテリアルはひとつの壁に対して複数のレイヤーを割り当てるのでレイヤー別に高さの設定はできないが、マテリアルの構成を変えることで自動的に壁の厚さや構成を変更することができる。しかも壁を結合すると仕上も含めて自動処理ができる。（ただし、マルチマテリアルは壁の結合が複雑になると、正しく表示されない。） マルチマテリアルは複合壁オブジェクトを作成して、壁のプロパティに設定する必要があるが、壁の配置は一度でよいので、仕上を含む壁はマルチマテリアルを優先的に使いたい。 いずれにしても、内壁と構造フレームの取合いを厳密に考えるとモデリングが複雑になってしまうので、必要な図面に関係のない部分を適当にまとめる見極めが大切である。 内部の壁も他の壁と同様に、起点終点２点指示で作成したいが、データが多くなるとスナップに失敗することが多くなるので、ベースラインを先に作図し、壁に変換

外壁（ALC)と床スラブを作成する。 壁は技術ドキュメントでもSketcherでベースラインを作成する方法が紹介されているようにSketchをベースラインにして作成すると、結合部の処理に気を使わずに一度に作成できて、かつ変更が容易になるというメリットがある。 しかしBIMソフト（Revit）や壁ツールのある3DCADでは、壁の始点終点を指定して壁を構築する方法が一般的であるので、その方法で作成してみる。 FreeCADではこの方法で作製した壁でも下層にWallTrace（Sketch）というサブオブジェクトができて、Sketchをベースラインにした壁と同じデータ構造が得られるので、後でSketcherで編集することも可能である。 壁を作成する前に、FreeCADの設定で自動的に壁の結合ができるようになっていることを確認しておく。 編集メニューの最下段の設定をクリックし、設定オプションを出す。 Archの全般的な設定タブの中の、□壁の自動結合と　□可能な場合には...結合をONにする。 □Move with hostをtrueもONにする。（レベル移動に伴う構造体オブジェクトの移動が可能になる。） ■外壁の作成 外壁はALC厚さ100とする。ALCの水平ジョイント位置はフロアーレベルとする。 柱外面が通り芯+150であるから、外壁外面は柱300/2+クリアランス50+ALC100＝300となる。（基礎で腰壁を作成するときに、壁面と一致するように設定してある。） WPproxyのZ値を0に変更し、ダブルクリックして作業平面を移動する。 レベルオブジェクトと同じ高さの作業面とするときは、WPproxyでなくレベルオブジェクトをダブルクリックしても、同じ高さに作業面を移動することができる。 作業ビューに1F柱を表示して、壁の作成を始める。 左上から柱の角をスナップして４辺の壁を作成する。 FreeCADでは、作成済みの壁に次の壁を結合するときは、もとの壁上の点にスナップしないと、別の壁と判断されて結合できないことがある。 壁を作成して結合する場合には、ビューとモデルタブを確認し、必要のないオブジェクトができたり、結合できてない場合はCtrl+Zで戻ってやり直すことも必要である。 1Fの壁は壁厚100、高さ3500-腰壁900＝2600、基準は右面として上面ビューで配置する。

■3F柱を再作成 3Fの柱は軸プロパティを使って一括生成しているが、RFの柱の有無によってダイヤフラムの形状が違うので、2つに分割する。 2FからコピーしたRFのダイヤフラムdia-2F002は削除する。 柱は軸プロパティをクリアをクリックして設定を解除する。（通り芯交点の柱が消える。） 3F柱を2種類作成するために、基準点(0,0)の柱を一時的にPHにコピーしておく。 PH柱のない部分の柱は、Columnの軸プロパティをPH2 Axis systemに変更すると通り芯の交点に柱が配置される。 一時的にPHにコピーしておいたColumn5を3Fに戻す。 上階PHのある部分は、ダイヤフラムが特殊形状になるので、柱高さを梁下までに変更する。 HieghtプロパティをSpreadsheet.G5-300として梁高さだけ下げる。 Columnの軸プロパティをPH1 Axis systemに変更して、柱を配置する。 ■RFとPHのダイヤフラム RF上部に柱のない部分のダイヤフラムは上下の板が同サイズなので、2Fのダイヤフラムを加工して使う。 dia-2Fの下層のExtrudと001を選択し、コピー＆ペーストするとExtrud004と005ができる。 柱のサイズは300ｘ300で変わらないので板のサイズは変更しない。 Placementで上方向に100ｍｍ移動する。（2Ｆ梁H400、RF梁300） 上下の板をまとめて選択し、ユニオンツールでFusionに変換する。さらに柱ツールで構造体に変換変換する。 構造体の名前をdia-RFbに変更する。 Placementで上方向に6000移動して、RF梁レベルに合わせる。 軸プロパティをPH2 Axis systemに変更してダイヤフラムを配置する。 上部にPHのある部分の柱は、PHの柱が250ｘ250となり、ダイヤフラムが絞り込みになるので、ロフトで交差部分を作成する。 dia-RFbで板のサイズと高さの設定をしたので、この部材を加工する。 dia-RFbの下層のExtrud004と005をコピー＆ペーストすると、Extrud006と007ができる。 上の板材の下層Rectangleのサイズを300ｘ300に変更して、板のサイズを変更する。 サイズを変更すると中心がずれるので、PlacementでXYを25mm移動して中心合わせする。

ここから、鉄骨造のフレームを作成する。鉄骨造は「04.鉄骨造」で一度作っているので、その後のモデリングで気づいたことと、リンクの方法などをまとめながら整理していく。 BIMモデリングでは、ひとつのフロアーで作成したモデルを別のフロアーにコピーして編集していく方法が効率的である。 コピーする方法としては、移動複写ツールを使う方法と、コピー＆ペーストでオブジェクトを作成しPlacementで移動する方法があるが、FreeCADではコピー＆ペーストはリンクが崩れてしまうので、他のデータとリンクしているオブジェクトには移動複写ツールを使うことにする。 （コピー＆ペーストと移動複写は、別の動作をするソフトが多いので注意が必要である。） ■１階柱を作成 WPproxyのZ値を0（柱脚レベル）にして、ダブルクリックして作業平面を移動する。 鉄骨角パイプはプリセットに部材がないので、カテゴリ－なしで角柱300ｘ300ｘＨ3350（2F-150）で代用するものとして、基準点　1とＡの交点　(0,0)に配置する。 柱の高さを階高とリンクできるように、HeightをSpreadsheet.H3-150に変更する。 柱オブジェクトの軸プロパティをAxis system（軸）に変更すると、通り芯の交点に柱が配置される。 柱オブジェクト（column001）はレベル1Fに移動する。 構造体オブジェクトをレベルの下層に入れ、「Move with host」プロパティをtrueにすると、レベルの変更に連動して構造体オブジェクトを移動することができる。 ■鉄骨H型鋼の梁を作成 Ｈ型鋼はプリセットが登録されているが、適当な部材が見つからないことも多い。プリセットのデータファイルを編集すると表示できるので、必要な部材を登録しておく。 プリセットデータは、FreeCADフォルダの次のファイルを編集する。 C:\program Files￥FreeCAD 0.19￥data￥Mod￥Arch￥Presetsの中のprofiles.csv 追加する場所は、類似の形状の型鋼の部分であれば認識するようである。 今回は、100ｘ200、125ｘ250、150ｘ300、175ｘ350、200ｘ400などを追加している。 梁の位置指定を簡単にするために、梁位置を作図する。 WPproxyのZ値を3150（梁中心レベル＝