01 - 06

500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡結(jié)構(gòu)工程(FAST)

項(xiàng)目圖冊
  • 設(shè)計(jì)結(jié)束時(shí)間

    2013 年 03 月

  • 竣工時(shí)間

    2016 年 09 月

500m口徑球面射電望遠(yuǎn)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(yuǎn)鏡臺(tái)址,建造世界最大單口徑射電望遠(yuǎn)鏡。


FAST由主動(dòng)反射面系統(tǒng)、饋源支撐系統(tǒng)、測量與控制系統(tǒng)、接收機(jī)與終端四大部分構(gòu)成。其中主動(dòng)反射面是一個(gè)口徑500米、半徑300米的球面,由主體支承結(jié)構(gòu)、促動(dòng)器、背架結(jié)構(gòu)和反射面板四部分組成。主動(dòng)變位是FAST反射面的最大特點(diǎn),通過主動(dòng)控制在觀測方向形成300m口徑瞬時(shí)拋物面以匯聚電磁波,觀測時(shí)拋物面隨著所觀測天體移動(dòng)而在500m口徑球冠上移動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)跟蹤觀測。


我司承擔(dān)了反射面系統(tǒng)主體支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),包括索網(wǎng)、環(huán)梁和格構(gòu)柱。


結(jié)構(gòu)專業(yè)-設(shè)計(jì)特點(diǎn)

FAST反射面具有四大特點(diǎn)。一、尺度巨大,口徑500米、面積是美國望遠(yuǎn)鏡的2.5倍。二、主動(dòng)變位,反射面在工作時(shí),能實(shí)時(shí)調(diào)整形態(tài),在觀測方向形成300米口徑瞬時(shí)拋物面以匯聚電磁波,這完全不同于美國固定反射面望遠(yuǎn)鏡。三、超高精度,作為天文望遠(yuǎn)鏡,精度需達(dá)到毫米級(jí)。四、邊界復(fù)雜,工程位于地質(zhì)、地貌復(fù)雜的喀斯特洼地。


基于上述特點(diǎn),望遠(yuǎn)鏡的建造凸顯三大技術(shù)難題:1、適應(yīng)復(fù)雜山區(qū)地形、具有主動(dòng)變位功能的超大型射電望遠(yuǎn)鏡反射面支承系統(tǒng);2、超大型復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)工程應(yīng)滿足望遠(yuǎn)鏡毫米級(jí)精度要求;3、復(fù)雜地形、地貌條件下超大型結(jié)構(gòu)建造。


復(fù)雜結(jié)構(gòu)研究院完成了FAST項(xiàng)目主動(dòng)反射面主體支承結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作。在完成設(shè)計(jì)的同時(shí),通過科技攻關(guān),取得以下創(chuàng)新性成果,解決了FAST主動(dòng)反射面主體支承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和安裝的關(guān)鍵技術(shù)問題,為FAST建造提供了可靠的科學(xué)依據(jù)和技術(shù)保障。


1、提出適應(yīng)山區(qū)復(fù)雜地形的圈梁支承形式和新型支座;

2、與天文臺(tái)、加工單位共同提出適應(yīng)主動(dòng)變位的索網(wǎng)節(jié)點(diǎn);

3、提出索網(wǎng)形態(tài)分析的目標(biāo)位形初應(yīng)變補(bǔ)償法;

4、與天文臺(tái)共同提出高應(yīng)力幅索網(wǎng)疲勞技術(shù)指標(biāo)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(wǎng)邊界、索長、安裝三個(gè)方面實(shí)現(xiàn)索網(wǎng)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(jìn)行考慮山地地形的結(jié)構(gòu)抗震分析,首次在大跨空間結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用;

8、構(gòu)建全生命周期的BIM系統(tǒng);

9、進(jìn)行反射面板連接機(jī)構(gòu)布置的拓?fù)鋬?yōu)化,成果被天文臺(tái)采用;

10、進(jìn)行促動(dòng)器事故和過載分析分析,成果被天文臺(tái)用于促動(dòng)器定型;

11、進(jìn)行斷索分析,確保極端工況下的結(jié)構(gòu)安全。


經(jīng)董石麟院士、聶建國院士等專家鑒定,項(xiàng)目成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平。同時(shí)獲得2015年中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)唯一特等獎(jiǎng)。


北京市建筑設(shè)計(jì)研究院股份有限公司通過FAST的工程創(chuàng)新與實(shí)踐,提升了中國工程建造和設(shè)備制造的水平,整合了產(chǎn)業(yè)鏈的上下游。FAST項(xiàng)目的研究成果也推廣應(yīng)用于多項(xiàng)國家重點(diǎn)工程,經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益顯著。

設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人:

設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人:

朱忠義

項(xiàng)目經(jīng)理:

朱忠義


結(jié)構(gòu)專業(yè)-負(fù)責(zé)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(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)

中國鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng) 特等獎(jiǎng)

全國優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)行業(yè)獎(jiǎng)優(yōu)秀建筑結(jié)構(gòu)專業(yè)一等獎(jiǎng)