Руководство по размещению окон и дверей
Руководство |
Тема |
---|
Архитектура |
Уровень |
Средний |
Время для завершения |
60 минут |
Авторы |
vocx |
FreeCAD версия |
0.18 или выше |
Примеры файлов |
нет |
Смотрите также |
None |
Введение
Этот учебник покажет как поместить спроектированное пользователем окна и двери в модели здания. Он использует верстаки Draft, Arch, и Sketcher.
Используются следующие инструменты: Draft Grid, Draft Snap, Draft Wire, Arch Wall, Arch Window, и Sketcher NewSketch. Пользователь должен быть знаком с установкой ограничений в эскизах.
Этот учебник был вдохновлён учебниками, написанными jpg87 на форумах FreeCAD.
Установка
1. Откройте FreeCAD, создайте новый пустой документ, и переключитесь на Верстак Arch.
2. Убедитесь, что единицы измерения установлены в меню Правка → Настройки → Основные → Единицы измерения правильно. Например, МКС (м/кг/с/градус)
хороши для работы с расстояниями в типичных строениях; и установите число знаков после запятой на 4
, чтобы учитывать малейшие доли метра.
3. Используйте кнопку Показывать сетку для показа сетки с достаточным разрешением. Вы можете изменить вид сетки в меню Правка → Настройки → Draft → Сетка и привязка → Сетка. Установите линии через каждые 50 mm
, с главными линиями каждые 20
линий (каждый метр), и 1000 линий
всего (сетка покрывает площадь 50 x 50 метров).
4. Отодвиньте трёхмерный вид, если сетка слишком близка.
Теперь мы готовы сделать простейшую стену, где мы установим окна и двери.
Установка стены
5. Используйте инструмент Draft Wire для создания полилинии. Ведите её против часовой стрелки.
- 5.1. Первая точка в (0, 4, 0); в диалоге введите 0 m Enter, 4 m Enter, 0 m Enter.
- 5.2. Вторая точка в (2, 0, 0); в диалоге введите 2 m Enter, 0 m Enter, 0 m Enter.
- 5.3. Третья точка в (4, 0, 0); в диалоге введите 4 m Enter, 0 m Enter, 0 m Enter.
- 5.4. Четвёртая точка в (6, 2, 0); в диалоге введите 6 m Enter, 2 m Enter, 0 m Enter.
- 5.4. Пятая точка в (6, 5, 0); в диалоге введите 6 m Enter, 5 m Enter, 0 m Enter.
- 5.5. На клавиатуре нажмите A для завершения полилинии.
- 5.6. На клавиатуре нажмите 0 для получения аксонометрического вида модели.
- Примечание: убедитесь, что чекбокс Относительно (R) не отмечен, когда вводите абсолютные координаты.
- Примечание 2: точки могут быть определены указателем мыши по точкам сетки, с помощью панели Draft Snap и метода Draft Grid.
- Примечание 3: вы можете создать формы программированием на Python. Учтите, что большинство функций ожидают ввод в миллиметрах.
import FreeCAD
import Draft
p = [FreeCAD.Vector(0.0, 4000.0, 0),
FreeCAD.Vector(2000.0, 0.0, 0.0),
FreeCAD.Vector(4000.0, 0.0, 0.0),
FreeCAD.Vector(6000.0, 2000.0, 0.0),
FreeCAD.Vector(6000.0, 5000.0, 0.0)]
w = Draft.makeWire(p, closed=False)
6. Выделите DWire
и кликните инструмент Arch Wall; появится стена с шириной (толщиной) по умолчанию 0,2 м и высотой 3 м.
Базовая линия для стены
Стена, полученная из полилинии
Установка стандартных дверей и окон
7. Кликните инструмент Arch Window; в ниспадающем списке Preset выделите Simple door
, и установите высоту в 2 м.
- 7.1. Установите привязку на Draft Midpoint, и попробуйте выделить нижнюю грань передней стены; поверните standard view как требуется, чтобы зацепить грань, а не поверхность стены; когда активна средняя точка, кликните для установки двери.
- 7.2. Кликните снова инструмент Arch Window, и установите другую дверь, на сей раз в средней точке крайней правой стены; поворачивайте standard view по необходимости.
Захват по средней точке нижней грани стены для установки двери
- Примечание:
Sill height
это дистанция от пола до нижнего края элемента. Для дверейSill height
обычно 0 m, поскольку двери обычно на уровне пола; с другой стороны, окна обычно отделяет от пола от 0.5 до 1.5 m.Sill height
может быть установлен только при создании окна или двери из заготовки. Когда окно или двери вставлены, корректируйте их размещение редактированием вектора ДанныеPosition[x, y, z]
базового эскиза (Sketch).
Создание пользовательских дверей и окон
8. Переключитесь на верстак Sketcher; выделите часть стены справа, где нет двери; кликните на Новый эскиз; выделите FlatFace как метод прикрепления. Если существующая геометрия заслоняет ваш вид, кликните Обзор эскиза чтобы спрятать её.
9. Нарисуйте милый эскиз с тремя замкнутыми полилиниями. Убедитесь в наличии ограничений для всех полилиний.
- 9.1. Внешняя полилиния - наибольшая, определяет главный размер оконного объекта и размер выреза в стене при внедрении окна в Arch Wall. Убедитесь, что размеры подходяще названы, например
Width
иHeight
. Ограничения так же определяют curvature of the outer wire; дайте им подходящее имя, вродеHeightCurve
. - 9.2. Следующая полилиния это смещение от внешней полилинии, и вместе с ней определяет ширину замоноличиваемой в стену оконной коробки. Назовите смещение соответствующе, например,
FrameFixedOffset
. Он будет использован как для вертикального, так и горизонтального смещения. Нижнее смещение, при установке в ноль приведёт к касанию оконной коробкой низа окна, это можно использовать для моделирования двери вместо окна. Дайте ей подходящее имя, вродеFrameFixedBottom
. - 9.3. Третья, внутренняя полилиния это смещение от второй полилинии и вместе с ней определяет подвижную раму окна. Внутренняя полилиния так же определяет размер стекла. Ещё раз, дайте этим смещениям говорящие имена, например,
FrameInnerOffset
иFrameInnerBottom
. - 9.4. Чтобы успешно построить эскиз, используйте горизонтальные (Sketcher ConstrainHorizontal) вертикальные (Sketcher ConstrainVertical) ограничения для непосредственных сторон; используйте дополнительную конструктивную геометрию (Sketcher ToggleConstruction) и тангенциальные ограничения (Sketcher ConstrainTangent) для корректного размещения дуг наверху. Поскольку сейчас окно симметрично, не забывайте, когда нужно, ограничения равенства (Sketcher ConstrainEqual), симметрии (Sketcher ConstrainSymmetric) и точки на объекте (Sketcher ConstrainPointOnObject).
Ограничения для внешних полилиний эскиза, формирующих окно
Ограничения для внутренних полилиний эскиза, формирующих окно
10. Когда эскиз полностью зафиксирован, нажмите Close для выхода из эскиза (Sketcher LeaveSketch).
- 10.1. Поскольку лицевая поверхность стены выбирается при начальных шагах создания эскиза, эскиз параллелен с ней, однако он может быть в неверной позиции, вне стены. В этом случае подстройте ДанныеPosition внутри ДанныеAttachment Offset. Установите ДанныеPosition в
[4 m, 1 m, 0 m]
, так что эскиз будет центрирован по стене в одном метре от пола. - 10.2. Вы можете видеть именованные ограничения эскиза в ДанныеConstraints. Значения могут меняться с немедленным визуальным контролем изменений эскиза.
Эскиз окна движется к желательной позиции на стене
Именованные ограничения эскиза, которые могут меняться без углубления в эскиз
11. Переключитесь обратно на верстак Arch и примените Arch Window к выбранному новому Sketch002
. Будет создано окно, и отверстие под него в стене. Окно сделано из пользовательского эскиза, а не стандартной заготовки, так что ему требуется редактирование для корректного отображения его компонентов, то есть неподвижной рамы, внутренней рамы, и стекла.
Пользовательское окно, созданное из эскиза, у него пока нет правильной рамы или стекла
Настройка пользовательского окна
12. В древе проекта под Window
выделите Sketch002
, и нажмите Space, или измените свойство ВидVisibility на true
.
13. Дважды кликните на Window
в древе проекта для начала его редактирования.
- 13.1. Внутри диалога
Window elements
имеется две панели,Wires
иComponents
. Там будет три полилинии,Wire0
,Wire1
иWire2
, и один компонент,Default
. Полилинии указывают на замкнутые кривые, нарисованные на эскизе; компоненты определяют области на эскизе, которые будут выдавлены для создания рамы или стеклянной панели с реальной толщиной, эти области разделяются полилиниями. Окно, созданное из заготовки, уже имеет два компонента,OuterFrame
иGlass
. Пользовательское окно нужно редактировать для получения такой структуры.
Диалог редактирования окна или двери
- 13.2. Кликните на
Default
, потом на кнопке Remove чтобы убрать его.
- 13.3. Кликните Add; что покажет параметры нового компонента вроде
Name
,Type
,Wires
,Thickness
,Offset
,Hinge
, иOpening mode
. Дайте имя, вродеOuterFrame
, выделитеFrame
для типаType
, и кликните наWire0
иWire1
; они будут подсвечены в окне трёхмерного вида. Добавьте небольшое значение дляThickness
,15 mm
, и отметьте чекбокс для установки значения по умолчанию. Это значение по умолчанию будет длинной, назначенной параметру ДанныеFrame; подобное умолчание может быть назначено для параметра ДанныеOffset. Кликните на кнопке +Create/update componentдля завершения редактирования компонента.
- 13.4. Кликните Add; дайте другое имя, вроде
InnerFrame
, укажитеFrame
дляType
и кликните наWire1
иWire2
. Добавьте подходящего размераThickness
,60 mm
, иOffset
,15 mm
. Затем кликните кнопку +Create/update component.
- 13.5. Кликните Add; дайте другое имя, вроде
Glass
, выберитеGlass panel
дляType
, и кликнитеWire2
. Добавьте подходящего размераThickness
,10 mm
иOffset
,40 mm
. Затем кликните кнопку +Create/update component. Если любой из трёх компонентов нуждается в модификации, выделите его и нажмите Edit; модификация сохранится только после нажатия кнопки +Create/update component.
Редактирование ранее определённого компонента окна или двери
- 13.6. Если всё установлено, кликните Close для завершения редактирования окна. Эскиз вновь станет не виден, но окно покажет различимые элементы для
OuterFrame
, дляInnerFrame
, иGlass
. Задайте для ДанныеFrame значение100 mm
для толщины по умолчанию, которое будет добавлено к значению, определённому в компонентеOuterFrame
.
Вид параметров окна для добавления значений по умолчанию для Frame length, Offset length и других опций
Итоговое окно с соответствующими компонентами, внедрёнными в стену
Размножение пользовательского окна
14. В древе проектов выделите Window
и нижележащий Sketch002
. Затем выполните Edit → Duplicate selection, и при запросе ответьте No для дублирования невыбранных зависимостей. Новые Window001
и Sketch003
появятся там же, где оригинальные элементы.
15. Выделите новый Sketch003
. Перейдите к параметру ДанныеMap Mode и кликните на эллипсе возле значения FlatFace
. В окне трёхмерного вида выделите левую сторону стены без каких-либо элементов; поверните standard view куда надо. Измените Attachment offset
на [-1 m, 0 m, 0 m] для центрирования окна, и кликните OK. Эскиз и окно появятся на новой позиции.
- Примечание: операция назначения так же может быть выполнена переключением на верстак Part и использованием меню Part → Attachment.
Диалог редактирования привязки плоскости эскиза
16. Вы можете настроить размеры нового окна изменением именованных параметров в Sketch003
в ДанныеConstraints, например, установив Height
на 2 m
, и Frame Fixed Bottom
на 0 m
. Затем нажмите Ctrl+R для пересчёта модели. Если окно не показывает увеличенного проёма под новое окно, выделите стену в древе проекта, кликните правой кнопкой и выберите Mark to recompute
, затем снова нажмите Ctrl+R.
17. Эти операции меняют позиции нового окна, но проём в окне не выглядит правильно. Оно наклонено, то есть, проём не перпендикулярен поверхности стены, и может даже вырезать другие части стены. Проблема в том, что Window001
сохранила информацию о ДанныеNormal из оригинального Window
.
Неправильный проём в стене из-за ошибочной нормали (Normal) окна
Нормали дверей и окон
18. Каждый объект Arch Window определяет выдавливание его тела, а так же отверстие, создаваемое в носящей его стене посредством ДанныеNormal.
Нормаль - это вектор [x, y, z]
, указывающий направление, перпендикулярное стене. Если заготовка окна или двери создаётся инструментом Arch Window прямо поверх стены, нормаль вычисляется автоматически, корректно выставляя получившееся окно или дверь. Так были созданы первые два объекта, Door
и Door001
.
In similar way, when a sketch is created by selecting a planar surface, it is oriented on this plane. Then when the Arch Window tool is used, the window will use as normal the perpendicular direction to the sketch. This was the case with the third object, the custom Window
.
If the window already exists and needs to be moved, as was the case with the duplicated Window001
object, the sketch needs to be remapped to another plane; doing this moves both the sketch and the window, but the latter doesn't automatically update its normal, so it has incorrect extrusion information. The normal needs to be calculated manually and written to ДанныеNormal.
The three values of the normal vector are calculated as following.
x = -sin(angle)
y = cos(angle)
z = 0
Where angle
is the angle of the local Z axis of the sketch with respect to the global Y axis.
When a sketch is created, it always has two axes, a local X (red) and a local Y (green). If the sketch is mapped to the global XY working plane, then these axes are aligned; but if the sketch is mapped on the global XZ or global YZ planes, as is common with windows and doors (the sketches are "standing up"), then the local Z (blue) forms an angle with the global Y axis; this angle varies from -180 to 180 degrees. The angle is considered positive if it opens counterclockwise, and it is negative if it opens clockwise, starting from the global Y axis.
Local coordinates of a sketch that is "standing up", that is, mapped to the global XZ plane
Intended directions of the normals for each door and window
If we look at the geometry created so far, we see the following normals.
Door
- The local Z is aligned with the global Y, therefore, the
angle
is zero. The normal vector is
x = -sin(0) = 0
y = cos(0) = 1
z = 0
or ДанныеNormal is [0, 1, 0]
.
Door001
- The local Z is rotated 90 degrees from the global Y, therefore, the
angle
is 90 (positive, because it opens counterclockwise). The normal vector is
x = -sin(90) = -1
y = cos(90) = 0
z = 0
or ДанныеNormal is [-1, 0, 0]
.
Window
- The local Z is rotated 45 degrees from the global Y, therefore, the
angle
is 45 (positive, because it opens counterclockwise). The normal vector is
x = -sin(45) = -0.7071
y = cos(45) = 0.7071
z = 0
or ДанныеNormal is [-0.7071, 0.7071, 0]
.
Window001
- The local Z direction is found by using the Draft Dimension tool and measuring the angle that the wall trace (
Wire
) makes with the global Y axis, or any line aligned to it. This angle is26.57
; the desired angle is the complement to this, so90 - 26.57 = 63.43
.
This means the local Z axis is rotated 63.43 degrees from the global Y, therefore, the angle
is -63.46 (negative, because it opens clockwise). The normal vector is
x = -sin(-63.43) = 0.8943
y = cos(-63.43) = 0.4472
z = 0
Therefore ДанныеNormal should be changed to [0.8943, 0.4472, 0]
.
After doing these changes, recompute the model with Ctrl+R. If the wall doesn't update the hole, select it in the tree view, right click and choose Mark to recompute
, then press Ctrl+R again.
19. The orientation of the extrusion of the window is resolved, together with the opening in the wall.
Correct opening in the wall due to proper Normal of the window
Final remarks
20. As demonstrated, the initial placement of the Arch Window is very important. The user should either
- use the Arch Window tool to insert and automatically align a preset to a wall, or
- map a sketch to the desired wall, and build the window after that.
If a window already exists, and it needs to be moved, the supporting sketch should be remapped to a new plane, and the ДанныеNormal of the window needs to be recalculated.
The new normal direction can be obtained by measuring the angle
of the new wall with respect to the global Y axis, considering whether this angle is positive (counterclockwise) or negative (clockwise), and using a simple formula.
x = -sin(angle)
y = cos(angle)
z = 0
To confirm that the operations are correct, the absolute magnitude of the normal vector should be one. That is,
abs(N) = 1 = sqrt(x^2 + y^2 + z^2)
abs(N) = 1 = sqrt(sin^2(angle) + cos^2(angle) + z^2)
- Elements: Wall, Structure, Curtain Wall, Window, Roof, Space, Stairs, Equipment, Frame, Fence, Truss, Profile, Pipe, Pipe Connector
- Reinforcements: Straight Rebar, U-Shape Rebar, L-Shape Rebar, Stirrup, Bent-Shape Rebar, Helical Rebar, Column Reinforcement, Beam Reinforcement, Slab Reinforcement, Footing Reinforcement, Custom Rebar
- Panels: Panel, Panel Cut, Panel Sheet, Nest
- Materials: Material, Multi-Material
- Organization: Building Part, Project, Site, Building, Level, External reference, Section Plane, Schedule
- Axes: Axis, Axes system, Grid
- Modification: Cut with plane, Add component, Remove component, Survey
- Utilities: Component, Clone component, Split Mesh, Mesh to Shape, Select non-manifold meshes, Remove Shape from Arch, Close Holes, Merge Walls, Check, Toggle IFC Brep flag, 3 Views from mesh, Create IFC spreadsheet, Toggle Subcomponents
- Additional: Preferences, Import Export Preferences (IFC, DAE, OBJ, JSON, 3DS, SHP), IfcOpenShell, IfcPlusPlus, Arch API
- Drafting: Line, Polyline, Fillet, Arc, Arc by 3 points, Circle, Ellipse, Rectangle, Polygon, B-spline, Cubic Bézier curve, Bézier curve, Point, Facebinder, ShapeString, Hatch
- Annotation: Text, Dimension, Label, Annotation styles, Annotation scale
- Modification: Move, Rotate, Scale, Mirror, Offset, Trimex, Stretch, Clone, Array, Polar array, Circular array, Path array, Path link array, Point array, Point link array, Edit, Subelement highlight, Join, Split, Upgrade, Downgrade, Wire to B-spline, Draft to sketch, Set slope, Flip dimension, Shape 2D view
- Draft Tray: Select plane, Set style, Toggle construction mode, AutoGroup
- Snapping: Snap lock, Snap endpoint, Snap midpoint, Snap center, Snap angle, Snap intersection, Snap perpendicular, Snap extension, Snap parallel, Snap special, Snap near, Snap ortho, Snap grid, Snap working plane, Snap dimensions, Toggle grid
- Miscellaneous: Apply current style, Layer, Manage layers, Add a new named group, Move to group, Select group, Add to construction group, Toggle normal/wireframe display, Create working plane proxy, Heal, Show snap toolbar
- Additional: Constraining, Pattern, Preferences, Import Export Preferences, DXF/DWG, SVG, OCA, DAT
- Context menu:
- Layer container: Merge layer duplicates, Add new layer
- Layer: Activate this layer, Select layer contents
- Text: Open hyperlinks
- Wire: Flatten
- Working plane proxy: Write camera position, Write objects state
- General: Create sketch, Edit sketch, Map sketch to face, Reorient sketch, Validate sketch, Merge sketches, Mirror sketch, Leave sketch, View sketch, View section, Toggle grid, Toggle snap, Configure rendering order, Stop operation
- Sketcher geometries: Point, Line, Arc, Arc by 3 points, Circle, Circle by 3 points, Ellipse, Ellipse by 3 points, Arc of ellipse, Arc of hyperbola, Arc of parabola, B-spline by control points, Periodic B-spline by control points, B-spline by knots, Periodic B-spline by knots, Polyline, Rectangle, Centered rectangle, Rounded rectangle, Triangle, Square, Pentagon, Hexagon, Heptagon, Octagon, Regular polygon, Slot, Fillet, Corner-preserving fillet, Trim, Extend, Split, External geometry, Carbon copy, Toggle construction geometry
- Sketcher constraints:
- Geometric constraints: Coincident, Point on object, Vertical, Horizontal, Parallel, Perpendicular, Tangent, Equal, Symmetric, Block
- Dimensional constraints: Lock, Horizontal distance, Vertical distance, Distance, Radius or weight, Diameter, Auto radius/diameter, Angle, Refraction (Snell's law)
- Constraint tools: Toggle driving/reference constraint, Activate/deactivate constraint
- Sketcher tools: Select unconstrained DoF, Select associated constraints, Select associated geometry, Select redundant constraints, Select conflicting constraints, Show/hide internal geometry, Select origin, Select horizontal axis, Select vertical axis, Symmetry, Clone, Copy, Move, Rectangular array, Remove axes alignment, Delete all geometry, Delete all constraints
- Sketcher B-spline tools: Show/hide B-spline degree, Show/hide B-spline control polygon, Show/hide B-spline curvature comb, Show/hide B-spline knot multiplicity, Show/hide B-spline control point weight, Convert geometry to B-spline, Increase B-spline degree, Decrease B-spline degree, Increase knot multiplicity, Decrease knot multiplicity, Insert knot, Join curves
- Sketcher virtual space: Switch virtual space
- Additional: Sketcher Dialog, Preferences, Sketcher scripting
- Начинающим
- Установка: Загрузка, Windows, Linux, Mac, Дополнительных компонентов, Docker, AppImage, Ubuntu Snap
- Базовая: О FreeCAD, Интерфейс, Навигация мыши, Методы выделения, Имя объекта, Настройки, Верстаки, Структура документа, Свойства, Помоги FreeCAD, Пожертвования
- Помощь: Учебники, Видео учебники
- Верстаки: Std Base, Arch, Assembly, CAM, Draft, FEM, Inspection, Mesh, OpenSCAD, Part, PartDesign, Points, Reverse Engineering, Robot, Sketcher, Spreadsheet, Surface, TechDraw, Test Framework