FreeCADでBIM建築モデルを作成する

　パネルの延長として、金属板勾配屋根の作り方を検討しておく。 　金属板の屋根は建築モデリングで問題になりやすい箇所である。問題点は2つあって、形状の作り方と、勾配の合わせ方である。 　どのソフトでも調べれば折版形状の作り方までは見つかるが、棟木や幕板、軒樋の作り方まで考えておかないと行き詰ってしまう。 　 ■勾配屋根の作り方 　板材を作ってから屋根の勾配に合わせるのは、移動や回転の操作が多くあまり効率的ではない。可能であれば勾配面を先に作り、その面に屋根を作成する方法を使う方がよい。 　勾配屋根でまず思いつくのは、屋根ツールを使う方法であるが、設定項目が多く手間がかかるので、片流れのような単純な形状なら勾配ラインを作図し、Extrudeで押出す方が簡単である。 （Extrudeであれば、押出し方向もZ軸や法線方向が選べるので、必要な面が作成できる。） まず、作業平面を上面にして、建物外形の平面を作図する。Extrudeで立ち上げて直方体を作る。（透明度を80にして、後の作業が見やすくする。） 勾配を作図する側の面を選択し、作業平面を移動する。 Sketcherに移動をクリックして、Sketcherの画面に移動する。 勾配のラインを作図する。 建物の縦、上端線を外部形状リンクで赤表示して、このラインに対して拘束をかけて勾配を決定する。 水下側は建物角と一致拘束、水上側は水平垂直距離拘束で位置を決定する。 （建物形状を変更すると、屋根の高さは垂直距離拘束により一定で、勾配が変わる。） 勾配を一定にしたい場合は、この垂直距離拘束を削除し、角度拘束を適用する。 （勾配角度を拘束したので、建物形状を変更すると、勾配は同じで高さが変わる。） 軒の持ち出しがある場合は、この勾配ラインを伸ばして作図しておく。 BIMに戻るとSketchができているので、Extrudeで押出して屋根の勾配面を作成する。 この時、作業平面はSketchを作図した時のままにしておく。 軒の持ち出しがある場合は、前後の押出し長さで調整する。 ■パネルを使う（波板、台形形状） 波板の場合は、作成した勾配面をパネルに変換する。 パネルのプロパティで、設定を変更して波板を作成する。WaveBottom　true、Wave高さ　36、Wave長さ　130、　タイプCurved　で大波スレートができる。 幕板や軒樋...

■パネルツール 　パネルツールは2Dのフラットプロファイルからパネルオブジェクトを構築できる。 2D形状は閉じたWire、面、閉じたSketchでないとパネルに変換されない。 パネルはプロパティで厚さの調整ができる。 建築のモデリングではあまり使うことはないかもしれないが、プロパティを設定することで、波型または台形のプレートを作成することもできるので、その点では便利である。 使用法 2D形状（閉じた形状、面）を選択する。 パネルツールをクリックして、パネルに変換する。 必要なプロパティを調整する。 オプション パネルは、すべてのArchコンポーネントに共通のプロパティと動作を共有する。 加算と減算ツールを適用できる。 パネルはマルチマテリアルを利用できる。 プロパティ 長さ　Length：パネルの長さ 幅　Width：パネルの幅 厚さ　 Thickness：パネルの厚さ 領域：パネルの領域（自動） シート：パネルを構成する材料のシート数 波の長さ 　Wave Length：波形パターンの波の長さ 波の高さ 　Wave Height：波型パターンの波の高さ 波のタイプ 　Wave Type：波形パネルは、波型曲線、台形、またはスパイク 波のオフセット　 Wave Offset：波パターンのオフセット 波の方向 　Wave Drection：波形パネルの波の方向を角度で指定する 下部波形 　Wave Bottom：trueでパネルの下部波を上波に合わせ、falseで平坦 【2Dプロファイルの切り抜き】 ・閉じた形状のプロファイルを作図する。 ・閉じた図形の中にさらに図形が入っている形の場合は、追加の操作が必要になる。 1.　図形をまとめて選択し、パネルに変換する。図形はそれぞれ別のパネルになるので、減算ツールで切抜きをする。 （UnionとCutツールも使えるが、変換後はsolidになり建築属性が消えるので、建築属性を残すなら加算減算ツールを使う。） 　ひとつづつ順に切抜き操作が必要になるので、開口が多い場合は効率的でない。 2.　切り抜きが多い場合は、プロファイルをSketcherで作図し、パネルツールで面に変換する。Sketchを使うと一度に切抜きまでできる。波型パネルに変更も可能である。 【波型パネルの設定】 パネルはプロパティの設定で、波板または台形のデッキプレ...

■カーテンウォール（帳壁）ツール 　ベース面を四角形の面に分割し、垂直マリオン、水平マリオンを作成し、マリオン間のスペースをパネルで埋めることによってカーテンウォールを作成する。（不規則な曲面の場合は三角形に分割され、対角マリオンを作成することもある。） 　パネル厚さを0にして、フレームだけ表示することもできるので、スタッド壁の下地部材として使用することもできる。 その他に、同じ断面形状の部材を面に均等に割り付けることができるので、ルーバーやガラリ、格子、グレーチングなどにも応用ができる。 カーテンウォールツールを適用して最初にできる形は、分割数1の単純な四角形になるので、プロパティでマリオンの数と形状を調整する必要がある。 マリオンは、数を指定し均等割りする。ピッチを指定する、あるいは片側から割り付ける方法はプロパティには準備されていない。 使用法 ゼロから作成する方法は、壁ツールと同様に2点を指定し、その線をベースラインとしてカーテンウォール（帳壁）を作成する。 線、円弧、ポリライン、スプラインなどの線形オブジェクトから作成することもできる。 ベースラインになるオブジェクトを選択し、カーテンウォールツールをクリックすると、カーテンウォールになる。 面に対しては、壁ツールのように押出してオブジェクトを作成するのではなく、その面を 四角形のカーテンウォールとして分割する。不規則な多角形、円形などは外接する四角形を作成して分割する。 連続線で作図した多角形は四角形に変換して分割するが、線織面ツールやFaceBinderツールで作成した面は、その形状のままで分割する。 複数の面のある立体図形の場合は、各面をカーテンウォールに変換する。 オプション ・カーテンウォールは、Archコンポーネントに共通のプロパティと動作を共有する。 ・カーテンウォールマリオンは、自動正方形で、マリオンサイズプロパティで変更できる。ただし、 プロパティでマリオンプロファイルを設定すると、マリオン形状はプロファイルの設定が優先する。 ・ マリオンは、各エッジの中央に配置されるが、カスタムプロファイルを設定し、[中心プロファイル]プロパティをオフにすることで（0,0,0）点を基準にして配置することもできる。たとえば、プロファイルをパネルの少し後ろに配置する場合は、そのプロファイルを（0,0,0）原...

■階段ツール 　階段のツールは、自動的に階段のいくつかのタイプを構築することができる。現時点では、直線状の階段（中央の踊り場がある場合とない場合）のみがサポートされている。 　長さ高さ段数の初期値を使って階段を自動生成してから形状を変更する方法と、直線（ベースライン）から構築する方法がある。 直線（ベースライン）が水平で階段の起点終点を表す場合はラインに沿って階段を構築する。 線が水平ではなく垂直方向で傾斜している場合、その傾斜に従って階段を構築する。 （21.11.05追記：　複数のベースラインをまとめて選択し、階段ツールで変換すると連続した階段を作成することができる。この方法を使えば折返しや角度のある階段を一度に作成できるので複雑な階段も作成可能である。10.5鉄骨階段で折返し階段を作成している。） オプション 階段は、すべてのArchコンポーネントに共通のプロパティと動作を共有する。 使用法 1.　何も選択していない状態で階段ツールをクリックして階段を作成する。 絶対座標(0,0)の位置に階段を作成する。 高さ3000　長さ4500　幅1000　段数17段が初期値となる。 2.　XY平面に始点から終点までの直線を作図し、選択して階段ツールをクリックする。 3.　垂直面に始点から終点までの勾配線を作図し、選択して階段ツールをクリックする。 以上でMassiveタイプの階段を自動で生成する。（幅1000） 必要なプロパティを編集して形状を整える。 プロパティ 階段 配置 ：ベースラインに対する階段の位置（LeftまたはRight）。 高さ ：階段の合計の高さ。 長さ ：階段の全長。 幅 ：階段の幅。 ステップ 踊り場長さ ：0の場合は階段幅 ノーズ ：階段踏板の持ち出しのサイズ。 ステップ数 ：階段のステップの数。 ライザーの高さ ：蹴上の高さ。（高さと段数から自動計算） トレッドの深さ ：踏面寸法。（長さと段数から自動計算） トレッドの厚さ ：踏板の厚さ（仕上げ厚） 構造 現時点では形式は直進階段のみ。 ランディング ：踊り場の有無。NoneまたはAt centerが有効。 ストリンガーオーバーラップ ：階段と桁材の重なり寸法。 ストリンガーオフセット ：階段の境界と桁材の間のオフセット。 ストリンガー幅 ：桁材の幅。 構造 ：階段のタイプ。Massive（コン...

  ■構造体ツール３（スラブツール） 　床に関するツールは、BIMワークベンチの中にスラブ（床）ツールとレベルツールがある。 スラブ（床）ツールは、床スラブを作成するもので、基になる図形（閉じたWireまたは面）を押し出す形で、スラブオブジェクトを作成する。 スラブも構造体オブジェクトの属性になっているので、プロパティなど共通する要素は多い。 面をExtrudeで押出しても同様の形状を作成することはできるが、構造体オブジェクトの属性がないので、ただのsolidになる。 もう一つのレベルツールは、クリックするとモデルタブにレベル（floor）オブジェクトができる。 これは構造体オブジェクトではなく、レベル属性を持ったグループとして機能する。 レベルオブジェクトの下層に、建築オブジェクトを入れることでレベルオブジェクトとして一括で操作できるようになる。 使用法 1.　 スラブツール にはプリセットはないので、ポイントを指定して作成することはできない。 別のツールで作成したsolidを選択し、スラブツールをクリックすることでスラブオブジェクトに変換することはできる。 2.　ビューで 2Dプロファイル（閉じたWire、面、閉じたsketch）を作成し、選択する。 さらに、床ツールをクリックすると、その面を押し出して床を作成する。 　床のスラブ厚さは標準で200になっているので、プロパティで調整する。 【2D図面の作図方向と押出し】 構造体オブジェクトは、２Dプロファイル（閉じたWire、面、閉じたsketch）をオブジェクトの法線方向（面に垂直方向）に押出して構造体を作成する。2D形状は反時計回りに作成すると押出しは正方向（上方向）、時計回りは逆方向となる。長方形ツールで作成した図形は反時計回りになっているので、正方向（上方向）に押出される。 柱梁は反時計回りに作図して上方向に、 床は時計回りに作図して下方向に押し出すのがよい 。 構造体オブジェクトには、加算または減算（ ArchAddツールとArchRemoveツール） を使うことができる。 プロパティ ツール ：オプションの押し出しパス（任意のタイプのワイヤー）を指定できる。指定した線に沿って床の平面を押し出すことができる。 正規 ：床では無効。  長さ ：基になる図形により自動入力。 幅 ：基になる...

■構造体ツール２（梁ツール） 　梁ツールは、Archワークベンチの構造体ツールが、柱（Column）、母屋材（beam）に分かれたもので、元は同じものなので操作方法に多少の違いはあるが、プロパティなど共通する要素は多い。 使用法 1.　梁ツールをクリックし、次に事前定義された標準プロファイルから構造要素を構築するための プリセットを選択する。 梁モード では、画面上で 2つのポイントを選択する か、座標を入力する。梁は2つのポイントの間に配置される。 配置の基準点は、梁中心であるが、PC材だけ梁の端部になっている。  鋼材のプリセットを使うと、プロパティで長さの変更はできるが、断面形状は変更できない。 2.　ビューで 2Dプロファイル（閉じたWire、面、閉じたsketch）を作成し、選択する。 さらに、梁ツールをクリックすると、その面を断面として梁（beam）を作成できる。 　部材の長さ（床の厚さ）はツールをクリックしたときに設定されているオプションの長さになるので、プロパティで調整する。 押出し方向は、面に垂直なので、2Dプロファイルは垂直な面に作図する。 【2D図面の作図方向と押出し】 構造体オブジェクトは、２Dプロファイル（閉じたWire、面、閉じたsketch）をオブジェクトの法線方向（面に垂直方向）に押出して構造体を作成する。2D形状は反時計回りに作成すると押出しは正方向（上方向）、時計回りは逆方向となる。長方形ツールで作成した図形は反時計回りになっているので、正方向（上方向）に押出される。 柱梁は反時計回りに作図して上方向に 、床は時計回りに作図して下方向に押し出すのがよい。 構造体オブジェクトには、加算または減算（ ArchAddツールとArchRemoveツール） を使うことができる。 梁ツールをクリックしたときの入力欄は図の通り。 カテゴリなしにして、長方形断面を直接サイズを入力することができる。 幅（Y方向）　高さ（Ｚ方向）を設定する 。 （次に開くとＺに記入したものがＸに移動しているが、形状は記憶しているのでそのまま作図してもよい。） カテゴリでプレキャストを選択すると、プリセットで部材を選んで寸法を入力する。 カテゴリで鋼材種類を選択すると、部材リストから適当なものを選択する。 オプション 【軸システムの利用】 　柱オブジェクトと同...

■構造体ツール1（柱ツール） 　柱ツールは、Archワークベンチの構造体ツールが、柱（Column）、母屋材（beam）に分かれたもので、元は同じものなので操作方法に多少の違いはあるが、プロパティなど共通する要素は多い。 壁、柱、梁ツールを使うメリットは、データタブを見るとわかるように、Solidにはない属性を定義できることにある。単純に形状を作成するだけなら、FaceかWireを作りExtrudeで押出しても同様のモデルを作ることはできる。 使用法 1.　柱ツールをクリックし、次に事前定義された標準プロファイルから構造要素を構築するための プリセットを選択する 柱モード では、画面上の1つのポイントを選択するか、座標を入力する。柱は指定ポイントに配置される。 プリセットは、カテゴリなしで、断面寸法だけ設定することもできる。 または、カテゴリ：Precast concrete　プリセット：Pillar（柱）、Beam（梁） 鋼材はカテゴリ：HEA、HEB、HEM　プリセットは適当なメンバーを選ぶ。他にパイプや角パイプ、溝形鋼のプリセットもある。 コンクリートはプロパティでサイズ変更が可能であるが、鋼材は数字を変更しても作図に反映されない。（データタブで数値入力しても変更されない） 作成後にプリセットを変更する方法はあるのでプロパティの箇所で説明する。 2.　ビューで 2Dプロファイル（閉じたWire、面、閉じたsketch）を作成し選択する。 さらに、柱ツールをクリックすると、その面を断面として柱（Column）の構造体を作成できる。 　部材の長さはツールをクリックしたときに設定されているオプションの長さになるので、プロパティで調整する。 【2D図面の作図方向と押出し】 構造体オブジェクトは、２Dプロファイル（閉じたWire、面、閉じたsketch）をオブジェクトの法線方向（面に垂直方向）に押出して構造体を作成する。2D形状は反時計回りに作成すると押出しは正方向（上方向）、時計回りは逆方向となる。長方形ツールで作成した図形は反時計回りになっているので、正方向（上方向）に押出される。 柱梁は反時計回りに作図して上方向に 、床は時計回りに作図して下方向に押し出すのがよい。 構造体オブジェクトには、加算または減算（ ArchAddツールとArchRemoveツール） を使...

　このマニュアルでは、これまでの作業により把握できた各ツールの使い方を整理する。概要は入門ガイドに記載したので、ここではモデリング練習で把握できた各ツールの具体的な使い方についてまとめる。 ■壁ツールのオプション 壁ツールを使う前に、オブジェクトを選択していない状態で、壁ツールをクリックして壁のオプションを表示し、パラメーターを設定する。 壁ツールは、この数値を使って壁オブジェクトを作成する。 ・壁のプリセットは、今のところ選択候補がないので使用しない。 ・作成する壁の幅と高さを設定する。長さは作業ウインドウで指定するか、ベースオブジェクトを使うので入力する必要はない。 ・Alignment（配置）は、基準線と壁を作成する位置の関係を決める。Center、Left、Rightから選ぶ。 ・続行をONにすると、毎回壁ツールをクリックしなくても壁を続けて作成できる。 ・スケッチを使用はONのままでよい。必要な場合には自動的にONになる。 ・オプションは変更しない限り設定した数値を保存しているので、毎回設定する必要はない。 ■壁ツール 壁ツールは、Wallオブジェクトを最初から作成するか、他の形状ベース（ベースオブジェクト）の上に作成する。 壁オブジェクトは、下層に基になるオブジェクトを含んでいるので、下層のオブジェクトを編集することで、壁の形状を変更することが可能である。 使用法 1.　 ゼロから壁を描く（スクラッチ） 　ベースオブジェクトなしの場合、作業ウインドウで最初の点と2番目の点をクリックするか、座標を入力する。 オプションで設定した幅、高さ、配置で壁オブジェクトができ、 その下層に壁のベースとなるWalltrace（Sketch）ができる。 2.　 既存の形状の上に構築する 場合、1つまたは複数のベースオブジェクト（線、面などのドラフトオブジェクト、スケッチ、ソリッドも変換可能）を選択し、壁ツールをクリックして壁オブジェクトに変換する。壁オブジェクトの下層に既存の形状が自動的に移動する。 ・2次元オブジェクト線形 ：　長さと形状は既存の線形で決まる。壁厚と高さは設定した値となる。壁ツールはFace（面）とWire（線）を区別するので、閉じたWireの場合、面があればFaceとして、面がなければWireとして壁に変換する。 円と円弧は壁に変換できるが、スプライン...

FreeCADBIM移行ガイドを読む 　他のBIMアプリケーションからFreeCADに移行するために、技術ドキュメントのBIMワークベンチ序章には「FreeCAD BIM migration guide（移行ガイド）」と「BIM application compatibility table（互換テーブル）」が紹介されている。 　Revitを使っている人でFreeCADを試してみたい人、将来的にRevitも使ってみたい人の参考になるので、これを読んで気づいたことについて記録しておく。 　仕事でBIMを使う場合、市販のBIMアプリケーションは避けて通れないが、高額で個人でこれを導入するのは負担が大きい。FreeCADは商用アプリケーションと同等の機能があるが、オープンソースで誰でも無料で使用でき、登録も必要ないのでBIMを試してみることができる。 　 　ソフトが違うので操作方法や機能に違いはあるが、その違いを知っておくことはBIMを比較したり、他のBIMからFreeCADに移行する場合の手掛かりになる。 　最初に知っておかなければいけないことは、RevitなどのBIMアプリケーションは建築専用ソフトで、BIMや3DCADを知らなくても始めやすいのに対して、FreeCADは汎用3DCADであり、BIMワークベンチは、その機能を使って構築されたツール群であるので、わかりにくいところはある。 　ただし、BIMアプリケーションでは、標準で装備されている部品を並べている時は簡単に建物が出来上がっていくのだが、標準外の部品を作成しようとすると急に難易度が上がるという問題点がある。FreeCADにも標準のプリセット部品があるが、基本的に3DCADなので何でも自分で作るという方向であり、慣れれば使いやすくなっていくという違いがある。 ■BIMアプリケーションの互換性テーブル まず、互換テーブルでBIMソフトRevitとFreeCADの違いを確認してみる。 　互換テーブルにはFreeCADとRevit、ArchiCADとの比較が出ている。ArchiCADについては実際に使用したことがないので、ここではコメントしない。 デフォルトのファイル形式 はそれぞれの独自フォーマットなので、互換性はない。 データのバージョンは、FreeCADは、作成したファイルはすべてのバージョンで開くことができ...