【编程】基于C#绘制反应谱曲线——SRP第一课

“基于C#实现窗体开发”

本学期与郑振光博士带大二本科生参与SRP项目。为保证项目能顺利推进，组员们需具备一定的编程能力，并掌握机器学习的相关基础知识点。恰逢组员们在“荷载课”上首次邂逅加速度反应谱曲线（【广东省性能设计规程】与国家高规对比浅谈反应谱的修正与完善），因此围绕加速度反应谱给组员们安排了如下两个学习任务，分别培养组员的编程及机器学习基础能力。

通过C#完成窗体开发，掌握定义类及常用控件（CheckListbox、Listbox、Chart、DataGridView）的使用及数据绑定。
基于Python及人工神经网络（ANN）建立加速度反应谱曲线预测模型，通过输入影响系数最大值、特征周期及阻尼比预测规范反应谱曲线。

SRP第一课的学习任务为尝试开发如图1所示的winForm窗体。本模板实例已开源，对C#编程感兴趣的朋友可点击“阅读原文”查看。在结构专业领域，AutoCAD、Revit、Etabs、SAP2000等主流软件均提供了C#的接口，因此掌握C#将会是你结构生涯中的一大利器！

图1 学习任务一：C#窗体示例

关键知识点

类的定义

/// <summary>
/// 国家反应谱
/// </summary>
public class GBCodeSpectrum
{
/// <summary>
/// 阻尼比
/// </summary>
private double DampingRatio {set; get;}
/// <summary>
/// 特征周期值
/// </summary>
private double ModelTg {set; get;}
/// <summary>
/// 地震影响系数最大值
/// </summary>
private double ModelAfaMax {set; get;}
/// <summary>
/// 6s后是否拉平处理
/// </summary>
private bool is6Horizontal {set; get;}
/// <summary>
/// 反应谱曲线
/// </summary>
private List<SpectrumParam> SpectrumValues {set; get;}
}

函数指针Func及Action

//5Tg到6.0规范公式
Func<double,double> getAfa = subPeriod =>
{
return (this.Factor2 * Math.Pow(0.2,this.Gamma) - this.Factor1 * (subPeriod - 5 * this.ModelTg)) * this.ModelAfaMax;
};
……………
/*省略*/
………………
//Tg到5Tg
else if(period <=5*this.ModelTg)
return Math.Pow(this.ModelTg / period, this.Gamma) * this.Factor2 * this.ModelAfaMax;
//6s内
else if(period <=6) return getAfa(period);
//6s外
else return this.is6Horizontal ? getAfa(6): getAfa(period);

简单LINQ：form,where,select

/// <summary>
/// 反应谱列表
/// </summary>
publicList<GBCodeSpectrum>SpectrumList
{
get
{
return(from spectrum in this.spectrumList
select spectrum).ToList();
}
}

反射的使用

/// <summary>
/// 获得反应谱结果
/// </summary>
/// <param name="propertyName">属性名称</param>
/// <returns>属性值列表</returns>
public List<double> GetValueList(string propertyName)
{
return this.SpectrumValues.GetPropertyList(propertyName).ConvertAll(d =>(double)d);
}

控件的数据绑定

//获得勾选的对象
var spectrumObjs =this.SpectrumCheckListbox.GetObjects().ConvertAll(s =>(GBCodeSpectrum)s);
//获得数据
var data = this.Spectrums.GetData(spectrumObjs);
//修改表格
this.SpectrumDataGridView.AddDatas(data);
//绘图
this.Spectrums.ToChart(this.SpecturmChart, spectrumObjs);