FAST背架结构优化选型及单元足尺模型试验研究

背架结构是500m口径球面射电望远镜（FAST）反射面支承结构的重要组成部分,其成型精度、自重大小及加工难易程度对FAST工作性能、项目造价及建设工期有较大影响。通过对多种背架结构形式进行细致的分析及优化,得到各自最优的结构参数及构造形式,并选取其中两种（单层结构、单层弦支结构）进行单元足尺模型试验,通过试验考察背架实际加工效果及性能。试验结果表明：普通钢结构加工工艺无法满足FAST较高的成型精度要求,需采取加设檩条调节层的构造措施;实际模型工作精度及构件应力水平与有限元模型分析结果吻合,满足功能要求;综合比较两模型的制作安装过程及工作性能,认为单层背架具有结构简单、易于制作、结构精度易于控制等优点,为两试验模型中的较优者。     

FAST反射面单元铝合金背架加工方法研究

国家天文台FAST工程(500m口径球面射电望远镜)主动反射面基准面是一个口径500m、半径300m的球面,它由主体支承结构、促动器、反射面单元等组成.本文深入分析并研究了反射面单元铝合金背架结构网架节点与构件的加工技术.开创了铝合金网架杆件缩管连接模压成形新技术,为确保FAST工程项目的顺利实施打下了坚实基础.这些技术不仅成功解决了FAST工程反射面单元背架结构铝合金网架加工难题,也可为其他类似铝合金网架结构的加工提供参考.     

500m口径球面射电望远镜反射面主体支承结构设计

500m口径球面射电望远镜(FAST)是国家重大科技基础设施项目,由主动反射面系统、馈源支撑系统、测量与控制系统、接收机与终端系统四大部分构成,其中主动反射面包括主体支承结构、促动器、背架结构和反射面板四部分.FAST反射面主体支承结构由格构柱、圈梁和索网组成,是迄今为止世界上最大的空间结构,具有主动变位和高精度的特点,且地处地形、地貌复杂的山区,设计、建造难度较大.本文从结构体系、索网性能、节点、参数敏感性等方面对主体支承结构设计的关键问题进行了介绍.     

周边局部为双层的球面网壳屈曲规律和特性

以中部单层、周围局部双层的球面网壳为对象,采用Newton-Raphson增量迭代及弧长法对结构进行了非线性有限元分析,总结了此类网壳结构的失稳规律,并且得出了结构由单层过渡到双层时临界荷载的变化规律。研究结果表明,局部双层网壳能够明显改善单层网壳的稳定性能,提高其网壳的屈曲荷载,既具有双层网壳的稳定性,又能节省钢材,是一种理想的空间结构形式。     

上海世博会世博轴膜结构边界连接件性能检测

上海世博会世博轴膜结构屋面为世界上迄今最大的膜结构工程,膜边界连接件性能对于其安全性至关重要.对单层单边膜、单层双边膜、双层双边膜进行了单向拉伸试验,考察连接件夹具形式和加载方式对膜结构边界连接件性能的影响,测试了膜边界双层焊接膜材的强度.研究表明,夹具对连接性能影响较大,应当合理选取夹具形式;膜材卷边形式、加载方式对连接件性能影响不大;双层膜焊接强度可以达到单层膜焊接强度的1.8倍.     

周边双层中部单层球面网壳结构的特征值屈曲分析及其极限承载力

在大跨结构中,将单双层网壳结合起来形成的一种结构形成———周边双层中部单层球面网壳结构,可充分发挥两种结构形式的优点。本文采用刚铰接模型,即单层部分采用空间梁单元、双层部分采用空间杆单元,应用BlockLanczos方法对该种网壳结构进行了特征值屈曲分析;采用柱面等弧长技术跟踪了网壳结构的平衡路径。在对网壳结构进行多参数分析的基础上,包括单双层跨度比、矢跨比、杆件规格等,总结了单双层网壳结构的失稳规律,得出了临界荷载和极限荷载的拟合计算公式,并与一实际工程的数值分析结果进行了比较。     

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。     

框支剪力墙结构转换梁的受力性能研究

对框支剪力墙结构进行了受力形式的改进，将转换大梁分解成两根截面尺寸相对较小的梁，分别将它们设置在本层及下一层处，形成双层式转换梁结构，分析了其在竖向荷载及弹性地震作用下的受力性能。通过分析得出双层式转换梁结构比单层转换梁具有更好的受力性能。     

双层不等高开缝钢板剪力墙受力性能分析

本文在对比单层等高开缝钢板剪力墙与双层等高开缝钢板剪力墙受力性能的基础上,建立了"梭形"、"凸形"、"蝶形"、"凹形"等4种双层不等高开缝钢板剪力墙,对其进行往复水平荷载作用下的受力性能研究,通过对比分析其滞回曲线、骨架曲线及能量耗散系数等参数,研究了4种开缝形式对钢板剪力墙的影响。结果表明:相同开缝率下的双层开缝钢板剪力墙受力性能优于单层开缝形式,抗侧刚度及承载力和耗能能力均得到提高;双层不等高开缝形式钢板剪力墙抗侧刚度、累积滞回环面积、承载能力均较等高双层钢板剪力墙大幅提高,其中"凹形"不等高开缝形式最佳。     

外呼吸双层通风玻璃幕墙热工性能模拟分析

对某建筑外呼吸双层通风玻璃幕墙内的速度场和温度场进行了模拟分析。讨论了遮阳设施、空气层宽度等因素对综合传热系数的影响。分析比较了外呼吸双层玻璃幕墙建筑和四种单层玻璃幕墙建筑的供暖空调能耗。结果表明,外呼吸双层通风玻璃幕墙是一种节能的生态建筑围护结构形式。