我眼中的Fast工程：鋼結構支撐起的巨型裝備

世人對Fast工程有五花八門的解讀，我眼中的Fast工程 ,它是鋼結構支撐起的巨型天文學裝備。世界第一單口射電望遠鏡，這一稱謂足以讓很多國人揚眉吐氣。中國人自豪感爆棚，我也概莫能外。不過作為鋼結構工程在線的小編一枚，筆者更願意從鋼結構角度去解讀這項舉世矚目的工程。

Fast工程俯視圖

雖然資料有限，但經過本人的持續挖掘，筆者對Fast工程的結構還是有了一些了解，在此分享給大家。

FAST工程中的鋼結構主要應用在主動反射面結構系統與饋源支撐系統上。如主動發射面系統的環形圈樑，反射面;饋源支撐系統的支撐鐵塔等。

1、主動反射面結構系統

此系統由著名鋼結構專家沈世釗院士帶領的空間結構團隊設計，是Fast工程引以自豪的3大自主創新技術之一。

Fast主動反射面結構體系

今天我們看到Fast的主動反射面是一個口徑500米、半徑300米的球面，它的球冠張角110-120°，不是設計者，不是建設者，除了感覺它真大之外，我們感受不到它背後的艱辛與困苦。這套鋼結構系統從可行性研究，初步設計，到建設施工，經歷了10幾年的時間，而人生又有幾個十幾年?

Fast工程30米模型

令人驚奇的是，Fast的反射面不是靜態的，在觀測天象、天體時，其反射面可以通過主動變形形成有效照明口徑300米的旋轉拋物面。這個主動變形過程就是通過這套鋼結構系統實現的。

從Fast的官網，筆者找到如下數據。

主動反射面設備參數：

1) 面板背架子結構:4600塊，子結構為三角形，邊長約11m，鋪設面板的背筋節點擬合精度RMS≤2.5 mm;

2) 拉索：鋼絞線索段～10000根，每根索段由鋼絞線、索頭和調整螺栓組成，直徑20～54mm，索內拉力5～90噸;長度2～50m;

3) 索節點：2400個 ;

4) 下拉索促動器:2400套，拉力5噸，行程900mm，精度±0.25mm，速度1.4mm/s;

5) 地錨：2400套，抗拔力約5噸;

6) 支撐鋼結構圈樑：直徑500m，支撐柱50根，高度0～60m。

這裡面的鋁合金面板，拉索，錨固裝置，環形支撐圈樑全部是鋼結構體系的組成部分。

其中的環形支撐圈樑是明顯的桁架類鋼結構。它總重約6000噸，總長1500多米，環梁內圈直徑為500.8米、總高56米、寬11米，包括50根高低不同的格構柱。

註：

格構柱：多用於廠房框架柱和獨立柱，截面一般為型鋼或鋼板，設計成雙軸對稱或單軸對稱截面。

2、饋源支撐系統

Fast的饋源支撐系統由「6塔」、「6索」、「1艙」與艙停靠平台共同構成。這套系統是幹什麼?聽我慢慢講來。

Fast的主動反射面與饋源艙之間沒有剛性連接，也沒有使反射面和饋源整體轉動的轉向機構。在對天體進行觀測時，500 米的主動反射面球冠通過主動控制在觀測方向形成300米口徑瞬時拋物面，這時，饋源支撐系統的作用就是：通過6座支撐塔(6塔)支撐的索驅動(6索)將重達30t的饋源倉(1艙)，精確定位(毫米級)到主動反射面形成的拋物面的瞬時焦點，實現對天體的高精度指向跟蹤觀測。難度可想而知。

系統中最醒目的就是Fast反射面外圍的6座鋼結構支撐塔。相關資料顯示，6座鋼結構總重量為3000噸，每個塔高度不同，最高的達到180多米，最低的不到100米。

6座不同高度的饋源支撐塔均採用鋼管塔結構，依據各塔位不同地形採用了全方位長短腿和高低基礎主柱設計，最長塔腿高度為30米，塔頂設有5米*5米設備層，實現塔與驅動索的介面。長短腿什麼意思?看看下圖：

因為支撐塔架在高低不平的山坡上，所以採用了長短腿設計

Fast工程是一項雄偉的工程，它鑄造了一個世界第一的巨型天文學裝備。在筆者的眼中，這個」世界第一「的背後有堅固的鋼結構支撐，在鋼結構支撐背後更有一大批」鋼筋鐵骨「的中國人默默奉獻與付出。當我們為它自豪時，請記得這些中華的脊樑。謹以此文獻給南仁東先生，獻給所有Fast工程的建設者，參與者!

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