FAST30m模型张拉成形健康监测研究和应用

FAST(five-hundred-meter aperture spherical telescope)是500m口径、具有主动反射面的巨型射电望远镜。作为先期验证模型,其30m缩尺模型采用整体索网结构作为反射面支承结构,为保证结构的安全性、苛刻的精度等要求,对其张拉成形过程进行健康监测。针对结构特点以及张拉方案,布设相应传感器,研究并提出了有效、实用的结构安全评定方法,在此基础上,综合运用Matlab、ANSYS、SQL2005等软件开发了结构健康监测系统,实现了可视化操作、自动安全预警、结构模型实时修正以及数据库等功能。最终该系统成功应用在FAST 30m模型索网张拉成形过程中,准确评估张拉各阶段的结构安全性,切实确保了安全施工,及时计算各阶段反射面成形精度,为精度控制提供了科学依据,为FAST原型结构健康监测和索网张拉施工积累了工程经验。     

FAST主动反射面支承结构总体方案研究

针对国家重大科学工程500m口径球面射电望远镜（FAST）主动反射面的工作特点,提出了整体索网与背架结构共同支承反射面的结构方案,对四边形及多种三角形球面索网网格划分方式进行分析和比较,确定了短程线型网格为优选划分方式;以反射面拟合精度及系统控制最易为综合目标,确定了球面索网的网格尺寸及背架结构最优半径等;对单根控制下拉索和3根控制下拉索两种方案从主动反射面的变位功能、索网结构的力学性能等方面进行了详细对比,确定了采用下端设置促动器的单根控制下拉索,实现反射面基准态的成型和工作态的变位。     

FAST30米模型整体索网张拉方案的研究

介绍了大射电望远镜(FAST)30m模型主动反射面支承结构——整体索网结构,根据现场条件提出了三种可行的施工方案,并利用ANSYS的生死单元技术模拟索网张拉过程.通过分析、对比确定了最优方案,并以此指导了实际施工,为FAST500m原型的建造积累了经验.     

大射电望远镜反射面全球面张拉索网体系静力分析

根据大射电望远镜(FAST)主动反射面的变形及运动要求,采用球面三角形网格划分方法,提出了反射面支承结构的全球面张拉索网格系设计方案,所用网格划分形式及利用直线索模拟球面圆弧线的方法能满足FAST工作精度的要求。利用非线性有限元理论,考虑几何非线性影响进行时变索网的成形和受力分析计算,对预应力成形状态、承载力状态及正常工作状态进行详细分析计算,优化确定了较为合适的反射面预应力张拉索网体系方案。     

大跨度非对称马鞍形索网结构关键施工技术研究与应用

大跨度非对称马鞍形索网结构作为空间结构的新型结构形式,具有造型新颖、跨度大及用钢量省等特点,主要用作大型公建或体育场馆屋盖等。本文以盘锦体育场屋盖工程为载体,针对大跨度非对称马鞍形索网结构的结构特点,进行了大量仿真计算与方案比选,提出了"地面组装、同步提升、整体张拉成形"的施工方法。并在1∶10的结构模型上进行了张拉成形试验,验证了仿真计算的正确性和施工方法的可行性;对该施工方法的全过程施工仿真计算分析、拉索下料、同步提升技术、整体张拉成形技术、施工监控技术等5项关键技术进行了比较深入研究。该研究成果成功应用于盘锦体育场屋盖、佛山家具城屋盖和徐州体育场屋盖空间索结构施工,取得了良好的效果,可为该类结构的张拉成形提供有益的借鉴     

FAST反射面支承结构整体索网方案研究

采用整体索网作为大射电望远镜(FAST)反射面的支承结构,通过对四边形、凯威特型和短程线型三种整体索网方案的研究、对比,认为短程线型网格是一种合理的较优方案;分别对提出的刚性、半刚性和柔性三种子结构方案进行分析研究,论证该刚性方案的可行性,初步论证半刚性方案的可行性,同时对柔性方案提出改进建议。     

某玻璃采光顶支承结构设计与施工过程模拟分析

在玻璃建筑中,单层索网用于屋面采光顶时很难做到大空间,因为水平布置的单层索网采光顶很难满足大跨度对刚度的要求.结合北京某建筑玻璃采光顶支承结构方案,提出一种多次杂交的结构支承体系,即单层索网+张弦梁杂交支承结构,以提高单层索网在其面外的刚度,然后对单层索网、张弦梁及杂交整体支承结构体系的设计指标进行了研究.另外,对本工程施工全过程进行模拟分析,包括张弦梁的安装、单层索网拉索的张拉、玻璃的安装等.     

FAST反射面索网支承结构多点地震输入反应分析

地震传播至结构场地时会存在空间上的变化,考虑地震空间变化性的多点输入比一致输入更符合实际。针对口径500 m的射电望远镜(FAST)反射面索网支承结构,对其进行多点输入下的地震响应研究。采用现有较优地震动模型,模拟了338个模拟点处的地震动,采用线性内插法得到了2 395个FAST支座处的地震动。借助ANSYS分析软件,对FAST反射面索网支承结构进行了地震多点输入与一致输入的时程响应计算。分析结果表明:地震空间变化性在两个水平方向和竖直方向上对FAST反射面索网支承结构均有不同程度的影响,有必要同时考虑地震三个分量的空间变化性。在三维地震输入下,受地震空间变化性的影响,主索94.08%的应力增加,应力平均增加了87.04%,下拉索43.51%的应力增加,平均增加了21.88%,三维多点输入与三维一致输入下索的最大应力分别为835.43 MPa和671.10 MPa,均小于FAST用索的抗拉强度标准值;FAST反射面索网支承结构可以抵御预期地震作用。     

金字塔钢结构及单层索网幕墙支承体系施工方案研究

天津泰达市民文化广场金字塔钢结构及幕墙支承体系由两个垂直立面与一个斜面组成,其中两个垂直立面由菱形分割的双管平而桁架与单层索网幕墙支承体系组成.对垂直立面单层索网结构的受力性能进行分析,在此基础上研究了索网多种张拉施工方案.在考虑单层索网支承体系与双管平面桁架相互作用的基础上进行了多种张拉施工方案的全过程数值模拟分析,对不同张拉方案进行了分析和比较,从而确定了优选的张拉施工方案.     

金成大厦采光顶平面索网支承结构设计

金成大厦屋顶中庭采光顶采用平面索网作为支承结构,国内尚未见类似工程报道。在进行索网结构设计分析时,需进行索体承载力及索网变形控制,同时还应避免负风压作用下索网出现上挠变形。文中还对采光顶施工提出了设计建议。