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    500米口徑球面射電望遠鏡結構工程(FAST)

    項目圖冊
    • 設計結束時間

      2013 年 03 月

    • 竣工時間

      2016 年 09 月

    500m口徑球面射電望遠鏡(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,簡稱FAST)是國家重大科技工程,利用貴州平塘縣喀斯特地貌的洼坑作為望遠鏡臺址,建造世界最大單口徑射電望遠鏡。


    FAST由主動反射面系統、饋源支撐系統、測量與控制系統、接收機與終端四大部分構成。其中主動反射面是一個口徑500米、半徑300米的球面,由主體支承結構、促動器、背架結構和反射面板四部分組成。主動變位是FAST反射面的最大特點,通過主動控制在觀測方向形成300m口徑瞬時拋物面以匯聚電磁波,觀測時拋物面隨著所觀測天體移動而在500m口徑球冠上移動,從而實現跟蹤觀測。


    我司承擔了反射面系統主體支承結構的設計,包括索網、環梁和格構柱。


    結構專業-設計特點

    FAST反射面具有四大特點。一、尺度巨大,口徑500米、面積是美國望遠鏡的2.5倍。二、主動變位,反射面在工作時,能實時調整形態,在觀測方向形成300米口徑瞬時拋物面以匯聚電磁波,這完全不同于美國固定反射面望遠鏡。三、超高精度,作為天文望遠鏡,精度需達到毫米級。四、邊界復雜,工程位于地質、地貌復雜的喀斯特洼地。


    基于上述特點,望遠鏡的建造凸顯三大技術難題:1、適應復雜山區地形、具有主動變位功能的超大型射電望遠鏡反射面支承系統;2、超大型復雜空間結構工程應滿足望遠鏡毫米級精度要求;3、復雜地形、地貌條件下超大型結構建造。


    復雜結構研究院完成了FAST項目主動反射面主體支承結構的設計工作。在完成設計的同時,通過科技攻關,取得以下創新性成果,解決了FAST主動反射面主體支承結構設計、制造和安裝的關鍵技術問題,為FAST建造提供了可靠的科學依據和技術保障。


    1、提出適應山區復雜地形的圈梁支承形式和新型支座;

    2、與天文臺、加工單位共同提出適應主動變位的索網節點;

    3、提出索網形態分析的目標位形初應變補償法;

    4、與天文臺共同提出高應力幅索網疲勞技術指標和加工制作要求;

    5、提出基于敏感性分析的精度控制方法,從索網邊界、索長、安裝三個方面實現索網滿足觀測精度要求;

    6、提出一種適用于山地地形的“邊線延伸”建模方法;

    7、進行考慮山地地形的結構抗震分析,首次在大跨空間結構設計中采用;

    8、構建全生命周期的BIM系統;

    9、進行反射面板連接機構布置的拓撲優化,成果被天文臺采用;

    10、進行促動器事故和過載分析分析,成果被天文臺用于促動器定型;

    11、進行斷索分析,確保極端工況下的結構安全。


    經董石麟院士、聶建國院士等專家鑒定,項目成果達到國際領先水平。同時獲得2015年中國鋼結構協會科學技術獎唯一特等獎。


    北京市建筑設計研究院有限公司通過FAST的工程創新與實踐,提升了中國工程建造和設備制造的水平,整合了產業鏈的上下游。FAST項目的研究成果也推廣應用于多項國家重點工程,經濟社會效益顯著。

    設計總負責人:

    設計總負責人:

    朱忠義

    項目經理:

    朱忠義


    結構專業-負責人

    朱忠義、張琳、王哲、劉飛、崔建華、李華峰、齊五輝、徐斌

    北京市科學技術獎一等獎

    中國鋼結構協會科學技術獎 特等獎

    全國優秀工程勘察設計行業獎優秀建筑結構專業一等獎

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