ganggouren
作为结构力学中的经典理论，虚功（虚位移）原理想来早已被各位土木工程人士镌刻在灵魂深处，在本科考试、考研、一注基础中用过的图乘法没有上千也有成百。
奈何小编曾经的熟练自如在时间的流逝中消失的一干二净，在今年的一注基础考试中结构力学题做得哆哆嗦嗦如履薄冰。作为一直处于参数化设计入门阶段的小编灵机一动，决定通过编程在SAP2000中实现一个虚功原理题的自动计算。
01
外部程序调用SAP2000
SAP2000自v11.0版本以后，引进了SAP2000 API功能，即表用软件编程接口。本为采用的是v22版本。
本文在Visual Studio2019中通过C#实现对SAP2000 API的调用。由于程序并不复杂，只需建一个控制台程序(Console.App)来显示结果即可。
添加对SAP2000 API的引用：
点击菜单栏“项目/添加引用”，找到SAP2000的安装目录，以本文为例，选中sap2000v1.dll文件，并按确定，VS将生成对sap2000 API的引用。
在以往的文章中已经介绍了利用python访问SAP2000的方法，且SAP2000二次开发文档（CSi_OAPI_Documentation.chm）中提供了VBA、VB.NET、C#等7种语言的访问示例和说明，这里不再详细介绍，仅提供代码以作参考：
实例化SAP2000类
实启动SAP2000程序
小编初学API接口时一直迷惑于ret的含义和作用，后来懂得查阅CSi文档时发现官方写得明明白白，SAP2000类库中的函数都会返回一个Integer（整数型）数值，因此可以在程序开头事先声明一个变量ret，如果函数正确执行功能就返回0，不正确返回非零数，这在调试程序时非常的有用！
02
虚功原理：来做题！
小编先在sap2000中建立了一个简单的双跨连续梁，单跨3m，采用混凝土C30，梁截面200×400，跨中布置了30kN的集中力，计算时不计入自重。
而本文的目标是用外部程序来计算梁跨中的挠度是多少。
先让我们简单回顾下虚功原理。
在K点沿指定方向施加一个虚设的单位集中力Fk=1，引起的支座反力为FR，结构中某一微段上的虚内力为FN、M、Fs。支座的实际位移为c，微段上的相应变形为dμ、dφ、γds，根据虚功原理，K点实际位移Δk为：
根据公式，我们来理一下程序的思路：
(1) 提取实际工况下的构件内力，受弯构件主要提取弯矩；
(2) 在跨中节点施加竖向单位力，提取虚功工况下的弯矩；
(3) 根据图乘法计算获得梁跨中位移。
接下来就是通过不同的功能函数一步步地实现：
打开“虚功位移题”
提取实际工况下的弯矩
添加虚功工况和单位力；虚功内力提取同上
最后用简单的加减乘除，不涉及API函数调用，根据图乘法规则对提取的内力进行计算（小编发现手算可能比写个程序计算更快一点）
这个程序中需要注意的是:
SapModel.SetModelIsLocked 即解锁模型函数的位置，很多时候ret返回值不为0都是因为模型锁定状态下而无法编辑。
最后我们来运行下程序看下结果：
这个小程序没有什么实际意义，但有助于熟悉SAP2000二次开发所需函数。其实SAP2000软件自带虚功图功能，小编能力和时间有限，以后会对这块进行学习研究。
03
SAP2000 API函数
一个简单的小程序，已经运用了一些眼花缭乱的函数方法，可想而知SAP2000 API中提供的函数种类繁多且功能齐全、细致到位，满满的都是细节。掌握其中一部分就可以从外部程序对SAP2000模型“做许多你想做的事情”。为了方便用户查找、使用和记忆，SAP2000 API中的函数命名遵循一定的规则，即由简单的英语单词或简写拼装组成，对于这些函数的理解，英语四级够用了。
最后，小编在程序化设计入门阶段停留这么久发现，在丰富的资源中培养高效的搜索能力非常重要。比如小编曾经因为对“ret”的费解，在设计软件二次开发的门槛前迟迟无法迈入；又比如昨晚在CSi帮助文档内寻找目标函数到最后迷失方向而浪费掉的时间，熬多晚的夜，掉多少的头发。
为了方便大家交流技术和互通行业资讯， 请添加我们“转自：非解构-公众号”微信， 加入相关讨论交流群。
