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      1. 01 - 06

        500米口径球面射电望远镜结构工程(FAST)

        项目图册
        • 设计结束时间

          2013 年 03 月

        • 竣工时间

          2016 年 09 月

        500m口径球面射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST)是国家重大科技工程,利用贵州平塘县喀斯特地貌的洼坑作为望远镜台址,建造世界最大单口径射电望远镜。


        FAST由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端四大部分构成。其中主动反射面是一个口径500米、半径300米的球面,由主体支承结构、促动器、背架结构和反射面板四部分组成。主动变位是FAST反射面的最大特点,通过主动控制在观测方向形成300m口径瞬时抛物面以汇聚电磁波,观测时抛物面随着所观测天体移动而在500m口径球冠上移动,从而实现跟踪观测。


        我司承担了反射面系统主体支承结构的设计,包括索网、环梁和格构柱。


        结构专业-设计特点

        FAST反射面具有四大特点。一、尺度巨大,口径500米、面积是美国望远镜的2.5倍。二、主动变位,反射面在工作时,能实时调整形态,在观测方向形成300米口径瞬时抛物面以汇聚电磁波,这完全不同于美国固定反射面望远镜。三、超高精度,作为天文望远镜,精度需达到毫米级。四、边界复杂,工程位于地质、地貌复杂的喀斯特洼地。


        基于上述特点,望远镜的建造凸显三大技术难题:1、适应复杂山区地形、具有主动变位功能的超大型射电望远镜反射面支承系统;2、超大型复杂空间结构工程应满足望远镜毫米级精度要求;3、复杂地形、地貌条件下超大型结构建造。


        复杂结构研究院完成了FAST项目主动反射面主体支承结构的设计工作。在完成设计的同时,通过科技攻关,取得以下创新性成果,解决了FAST主动反射面主体支承结构设计、制造和安装的关键技术问题,为FAST建造提供了可靠的科学依据和技术保障。


        1、提出适应山区复杂地形的圈梁支承形式和新型支座;

        2、与天文台、加工单位共同提出适应主动变位的索网节点;

        3、提出索网形态分析的目标位形初应变补偿法;

        4、与天文台共同提出高应力幅索网疲劳技术指标和加工制作要求;

        5、提出基于敏感性分析的精度控制方法,从索网边界、索长、安装三个方面实现索网满足观测精度要求;

        6、提出一种适用于山地地形的“边线延伸”建模方法;

        7、进行考虑山地地形的结构抗震分析,首次在大跨空间结构设计中采用;

        8、构建全生命周期的BIM系统;

        9、进行反射面板连接机构布置的拓扑优化,成果被天文台采用;

        10、进行促动器事故和过载分析分析,成果被天文台用于促动器定型;

        11、进行断索分析,确保极端工况下的结构安全。


        经董石麟院士、聂建国院士等专家鉴定,项目成果达到国际领先水平。同时获得2015年中国钢结构协会科学技术奖唯一特等奖。


        北京市建筑设计研究院有限公司通过FAST的工程创新与实践,提升了中国工程建造和设备制造的水平,整合了产业链的上下游。FAST项目的研究成果也推广应用于多项国家重点工程,经济社会效益显著。

        设计总负责人:

        设计总负责人:

        朱忠义

        项目经理:

        朱忠义


        结构专业-负责人

        朱忠义、张琳、王哲、刘飞、崔建华、李华峰、齐五辉、徐斌

        北京市科学技术奖一等奖

        中国钢结构协会科学技术奖 特等奖

        全国优秀工程勘察设计行业奖优秀建筑结构专业一等奖

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