sap2000二次开发的理解与基础工作开展

前言

​ 随着数字化进程的加快，不甘心满足于传统行业的阵痛，于是在业余时间开始寻求一些相应的解决办法、“谋生”与创新。所以这篇文章我也暂时是讲一些比较笼统的概念，在后面的时间和文章里面慢慢的对一些细节进行相应的整理与分享。只有通过不断消化整理之后的东西才是真正属于自己的。但其实这一过程如果不是在一个团队中真正的成长并沉淀下来的，周期应该也是有点长的。（先不想那么多，往前走了再说……）。

​ sap2000是我最早接触的通用有限元软件(同类型的当然也还有abaqus)，因为它不仅功能强大，而且操作相对比较简便，可以自动划分网格，即使对有限元的原理没什么理解，也可以建模计算，获得的结果往往是可以作为参考的。所以我觉得学习结构分析软件可以从sap2000入手，先掌握建模方法，可以算出结果，获得小小的成就感之后，再深入学习有限元知识和软件的计算原理。

​ sap2000还有一个优势，就是它是基于面向对象技术开发的，而且接口开放。使用者既可以利于软件提供的图形操作界面来建模和分析，也可以通过编程连接其接口来建模分析。前者的优势是非常直观，适合小体量的结构，而后者对于大型结构非常有效，可以减少很多工作量。

​ sap2000的API接口支持多种语言，包括VBA, VB, C#, C++,Fortran, Matlab。早期可能比较好用的是VBA，因为VBA可以直接通过宏与Microsoft Word和Excel连接，而Excel中又提供了很多可以直接在单元格中操作的简易函数，将单元格、函数、VBA、sap2000结合使用，可以实现用户的很多需求（比如允许用户自动建模、分析和设计模型所需要的许多过程，得到自定义的分析和设计结果以及与第三方软件的交互，为与其他程序的双向交换模型提供了一条非常好的路径）。相比之下，Visual Studio的开发方式下，显示数据和计算就没有Excel那样方便直观，想显示图形界面还要操作很多控件增加了工作量，后面随着各种语言的发展，单纯的用VBA可能有些效率和代码的简易程度就略显不足。excle、matlab、Visual Studio、 C#开发、内部调用（插件的开发与集成）、交互式编辑可能是未来会经常用到的（也许时间很长，也许时间会很短）。自己一有时间就要往这个方面去想，去琢磨，等到真正用的时候会发现相应的优势所在。

​ 自己目前主打的就是将sap2000与python两个软件有机结合起来，做到在使用的过程中更加的灵活和方便，有助于后面的深入的学习和交互。python是解释型语言，关键字少，结构也简单，既支持面向过程的函数编程，也支持面向对象的抽象编程，具有丰富的库文件，可以进行各种类型项目的开发，而sap2000就像前面所说的：也是属于基于面向对象开发的（当然有自己暂时对python更加熟悉一点，同时也限于自己的认知水平）。对于IDE编译器来说：自己目前使用的比较多的是Visual Studio Code，鉴于代码是用Python写的，使用PyCharm来写的话据说会更加的方便，能够提高相应的开发效率（调试、语法高亮、项目管理、代码跳转、智能提示、自动完成、单元测试、以及版本控制。）
​ 关于PyCharm开发环境的配置：在Python中通过COM组件调用sap2000的接口进行软件的控制，使用Python不能直接调用COM组件，需要借助可以访问COM组件的comtypes库。（comtypes是一个轻量级的python库，通过这个库文件，直接对COM组件进行对象的创建，实现对sap2000的调用）

配置基本环境的文件

1. sap2000v1.dll :用C#或C++或python进行编程
2. sap2000v1.tlb :用于vba的编程

说明参考书：CSI_OAPI_Documentation.chm

各个spa2000版本之间经常会有一些更新与差异，也需要使用者去多多的甄别与学习。

主要的接口函数及功能

• General Functions：提供通用函数，包括程序的启动、关闭、单位、容差等
• Analysis Model：提供获得模型各个对象的计算信息
• Edit：对应菜单栏中编辑选项所提供的功能
• File：对应菜单栏中文件选项下的新模型提供的功能
• Definitions:对应菜单栏中定义选项所提供的功能：材料、截面、荷载模式、荷载组合以及反应谱函数的定义等、点、线、面单元、连接单元等
• Object Model:提供各种对象（面、实体、杆等）的编辑和定义的功能：荷载、组、构件参数指定
• Analysis Results:提供获取分析结果相关功能：包括指定分析选项、运行分析、获取应力、内力、位移等
• Design:对应菜单栏中的设计选项提供的功能：包括设置首选项、覆盖项以及提取设计结果
• Select:对象菜单栏中的选择选项中提供的功能：包括按组选择、按属性选择、按区域选择Options

通过API能够完成什么？

1. 对软件的控制
2. 对模型的操作
   1. 启动、关闭程序
   2. 打开和保存文件
   3. 隐藏、显示程序界面（让程序后台运行）
   4. 控制程序运行计算和设计（实现迭代运算）
   5. 指定条件选择单元（想选什么就选什么）
3. 获取计算结果
4. 获取设计结果
   1. 设计参数的设置
   2. 不满足设计的杆件数量
   3. 获取设计总信息

经验总结

​ 以一个小点作为切入口，对自己感兴趣的这一块好好的打磨一下。（自己的第一步是从python语言入手的，但是实际的操作过程中可能还有其他的一些语言，自己慢慢的摸索着去掌握的）。里面有些东西还是很深的，需要自己耐着性子的去琢磨琢磨，这才是解决问题的关键所在。弄懂二次开发里面的东西，一边在实际项目中成长，一边时刻打磨这一块的内容。

1. 必须要对系统各模块要了解，只有这样才能了解自己需要去开发哪些功能，怎么开发，并且在开发过程中能合理分类。

2. 熟悉数据结构、代码逻辑，不要让代码显得混乱，不能开发到最后自己也看不懂自己写的代码，这是一个好的程序员的基本要求（虽然自己连一个业余的程序员可能都算不上）。

3. 要了解开发接口，主要是了解各个函数的功能，参数和返回值。

4. 开发语言最好选择自己熟悉的，这样上手会比较快。不推荐使用VB编写，VB的代码显得有些混乱，定义也不够合理，虽然API文档是用VB作为示例的，但是如果你熟悉你的开发语言的话上手会很快，没必要选择VB去牺牲很多效率。很多人还是推荐C#，作为新生的语言，它合简单易用与功能强大与一体，无论用JAVA的还是C++的人都可以在一两天内了解它。

5. 开发后置难度太大，作为商业开发还可以，个人就算了。前置开发些材料模块和截面模块之类的，使之符合自己使用习惯，提高前期效率，个人用户开发做到这些就差不多了。

星标公众号推荐

​ 一些公众号里面的一些东西还是不错的，都是涉及到一切跨界的东西，不仅是跨界，更多的是将所做的东西正真转化成为了产品，也就是它落地了，都是值得行业内学习的知识，以下是整理的我认为还可以的公众号，就当做免费推广了🍗🍗。

1. 非解构
2. Istructure
3. 建筑结构参数化
4. Dino结构笔记
5. NoteplusShareTheWorld
6. Nikko结构空间
7. 以诗为码
8. ……

后记

​ 接下来的一篇会以帮助文件中自带的一个python二次开发的例子作为引子（例子来源是sap2000的验证问题示例1-001，这个例子从头开始创建示例来验证这个问题，运行分析、提取结果并将结果与手算的值进行比较。），将一些基础性的东西慢慢展开。这个案例在筑信达的官方推送中也做了一个比较详细的分析，值得自己将两者结合起来一起看比较好，有助于理解的更加的深刻，所用的例子虽然很小，但是很有用。