在2017年4月26日公布的“2016年北京市科技進步獎”獲獎名單中，由中國天文臺主導(dǎo)，北京市建筑設(shè)計研究院有限公司（BIAD）等單位參與設(shè)計的國家重大科學工程——“500m口徑球面射電望遠鏡超大空間結(jié)構(gòu)工程創(chuàng)新與實踐”項目（以下簡稱為FAST）榮獲北京市科學技術(shù)獎一等獎。
500米口徑球面射電望遠鏡被譽為‘中國天眼’，是具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)、世界最大單口徑、最靈敏的射電望遠鏡。FAST口徑500m，面積約30個足球場大小，與被評為人類20世紀10大工程之首的美國300m望遠鏡相比，其綜合性能提高約10倍。FAST將在未來20~30年保持世界領(lǐng)先地位。
5月9日上午，在北京院召開了以“北京國企助力國家科技進步”為主題的FAST-BIAD設(shè)計媒體采訪會。北京市國資委副巡視員荀永利，市委宣傳部新聞處干部楊洋，市國資委宣傳工作處副處長郭盡輝、郭盛惠，宣傳工作處干部賈軍輝，北京市建筑設(shè)計研究院有限公司副總經(jīng)理鄭實，BIAD復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計院院長、副總工程師苗啟松，BIAD復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計院副院長、FAST反射面主體支承結(jié)構(gòu)設(shè)計負責人朱忠義及FAST設(shè)計團隊代表蒞臨本次采訪會。
苗啟松
朱忠義
《建筑結(jié)構(gòu)》雜志社有幸參加了本次采訪會，深入了解了FAST項目的設(shè)計難點以及BIAD設(shè)計團隊是如何逐一解決的，下面將主要內(nèi)容與大家一起分享。
一、FAST項目系統(tǒng)構(gòu)成
二、FAST反射面特點
（1） 尺度巨大
FAST口徑500米、面積約為美國Arecibo望遠鏡的2.5倍，見下方對比圖。
（2）主動變位
反射面在尋源和跟蹤過程中，需實時調(diào)整形態(tài)，在觀測方向形成300米口徑瞬時拋物面以匯聚電磁波，是與美國Arecibo望遠鏡固定反射面根本的區(qū)別。
（3）超高精度
作為高精度天文儀器的重要組成系統(tǒng)，成型精度需達到毫米級。
（4）邊界復(fù)雜
位于地質(zhì)、地貌復(fù)雜的喀斯特洼地，自然邊界條件可靠性較低。
三、BIAD主要參與了FAST反射面主體支承結(jié)構(gòu)設(shè)計、自適應(yīng)反射面板連接拓撲優(yōu)化及饋源艙結(jié)構(gòu)的審核。
FAST主動反射面主體支承結(jié)構(gòu)由圈梁、格構(gòu)柱和主動變位的索網(wǎng)組成。
500米口徑、可主動變位的索網(wǎng)系統(tǒng)
FAST索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的一些關(guān)鍵指標遠高于中外相關(guān)領(lǐng)域的規(guī)范要求，其直徑500m，采用短程線網(wǎng)格劃分，并采用間斷設(shè)計方式，即主索之間通過節(jié)點斷開。整個索網(wǎng)共6670根主索、2225個主索節(jié)點及下拉索。主索截面一共有16種規(guī)格，截面面積介于280~1319mm2之間。
由于場地條件限制，全部索網(wǎng)結(jié)構(gòu)須在高空中進行拼裝。索網(wǎng)采取主動變位的獨特工作方式，即根據(jù)觀測天體的方位，利用促動器控制下拉索，在500m口徑反射面的不同區(qū)域形成直徑為300m的拋物面，以實現(xiàn)天體觀測。
1、設(shè)計了適應(yīng)復(fù)雜地形的巨型支承結(jié)構(gòu)
（1）解決了復(fù)雜地形對支承結(jié)構(gòu)的影響。支承圈梁的格構(gòu)柱高度在3.15~54.265m之間變化，側(cè)向剛度有較大差異；設(shè)計了圈梁的滑動邊界，改善了基礎(chǔ)、圈梁和索網(wǎng)的受力性能，降低了索網(wǎng)疲勞應(yīng)力幅，有效解決了復(fù)雜地形帶來的系列結(jié)構(gòu)問題。
（2）發(fā)明了一種帶鏈桿單向滑動鉸支座。實現(xiàn)了理論邊界條件，消除了現(xiàn)有支座容易卡住的問題。
2、設(shè)計了具有主動變位功能的高精度索網(wǎng)結(jié)構(gòu)
（1）提出適應(yīng)FAST索網(wǎng)的形態(tài)分析方法。實現(xiàn)零狀態(tài)索網(wǎng)位形與球面初始態(tài)吻合；通過迭代調(diào)整下拉索初應(yīng)變確定各拋物面形態(tài)；分析過程高效、簡潔、直觀。
（2）研究了主動變位的高應(yīng)力幅索網(wǎng)疲勞技術(shù)指標。在FAST運行過程中，索網(wǎng)形成連續(xù)變化的拋物面，產(chǎn)生往復(fù)變位疲勞荷載，引起索網(wǎng)嚴重的疲勞問題；FAST索網(wǎng)應(yīng)力幅高達459MPa，超過國內(nèi)外規(guī)范200~250MPa的要求。
（3）合作發(fā)明了適應(yīng)主動變位的輕量化索網(wǎng)節(jié)點。工廠制造精度高、現(xiàn)場安裝精度高，滿足高精度索網(wǎng)安裝；滿足高應(yīng)力幅變位疲勞、鋼索轉(zhuǎn)角實時變化的要求，提高了索網(wǎng)疲勞性能。
（4）提出基于敏感性分析的精度控制方法。提高索網(wǎng)精度的關(guān)鍵措施包括：高精度邊界：基于均勻溫度場實測圈梁位形，實現(xiàn)索網(wǎng)邊界±10mm的高精度定位；高精度索長：提出恒溫、帶載制索方法，實現(xiàn)索力與索長的高精度閉合，索長誤差要求不大于1.0mm；高精度安裝：通過銷軸與關(guān)節(jié)軸承的過盈配合，消除鋼索安裝誤差。
部分項目照片：
FAST反射面、主索、下拉索
FAST主索節(jié)點盤
FAST饋源艙支撐塔
FAST下拉索、促動器、反射面
FAST圈梁、格構(gòu)柱
FAST的一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)
500m，F(xiàn)AST口徑500m，是目前世界上建成及計劃建造的最大口徑的球面射電望遠鏡；
134m，從索網(wǎng)最高點到最低點高差134m；
168m，F(xiàn)AST要修建6座饋源塔，最高168m，6座塔均建在落差達百米的山崖上；
30個，整個FAST的球面面積相當于30個足球場大?。?/div>
1600m，4200t，整個鋼結(jié)構(gòu)圈梁長度達1600m，消耗鋼材4200t，；
8895根，1300t，F(xiàn)AST反射面索網(wǎng)結(jié)構(gòu)將由8895根高強度、高精度鋼索連接而成，形成重達1300t的索網(wǎng)；
4400塊，由4400塊主動反射單元拼裝在索網(wǎng)上組成反射面；
2.5倍，比美國阿雷西博望遠鏡反射面積大2.5倍；
22年，從1994年開始選址到建成足足花了22年時間。
FAST進展
1993年，我國天文學家提出在貴州省黔南州喀斯特洼地建造FAST的設(shè)想，并于2007年獲批，總投資約6.67億元；
2007年7月，F(xiàn)AST工程項目正式立項，臺址確定在貴州省黔南州平塘縣克度鎮(zhèn)金科村的“大窩凼”洼地；
2011年3月正式開工建設(shè)；
2014年1月，F(xiàn)AST工程實現(xiàn)圈梁順利合攏；
2014年7月17日，第一根主索安裝，F(xiàn)AST工程反射面索網(wǎng)安裝正式步入工程實施階段；
2016年9月落成啟用。
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