北京国企匠心FAST荣获北京市科技进步奖一等奖独家揭秘天眼工程背后的奥秘

发布时间：2021-01-09 01:28:23 阅读：次来源：伸缩门厂家

【编者按】从全程监测一滴安全健康好奶的生产，到直径达到500米的天文望远镜的设计；从让各国政要媒体交口称赞的雁栖湖会展中心，到关系地铁安全的城市轨道交通工程监测技术……。一连串科技创新成果让我们对北京国企有了一个全新的认识。

种种数据表明，国有企业过去和现在都一直是国家技术创新的生力军，未来也应该和必将继续发挥生力军作用。所不同的是与前30年以引进消化吸收和再创新为主不同，国有企业已经逐渐成为协同创新和原始创新的中坚力量。

迎着“2016年北京市科技创新奖”颁奖的春风，千龙网产经中心特别走进此次获奖的北京国企，对话“创新者”，感受国企创新脉动，展现首都科技进步温度。

在2017年4月26日公布的“2016年北京市科技进步奖”获奖名单中，由北京市建筑设计研究院有限公司等单位参与设计的“500m口径球面射电望远镜超大空间结构工程创新与实践”项目荣获北京市人民政府科学技术一等奖。图为由北京市建筑设计研究院有限公司（BIAD）参与设计的国家重大科技基础设施FAST 500米口径球面射电望远镜全景

千龙网北京4月27日讯（记者张博）2016年9月25日，由北京市建筑设计研究院有限公司（BIAD）参与设计的国家重大科技基础设施FAST 500米口径球面射电望远镜落成启用仪式上，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平发来贺信指出，“天文学是孕育重大原创发现的前沿科学，也是推动科技进步和创新的战略制高点。500米口径球面射电望远镜被誉为‘中国天眼’，是具有我国自主知识产权、世界最大单口径、最灵敏的射电望远镜。它的落成启用，对我国在科学前沿实现重大原创突破、加快创新驱动发展具有重要意义。”

在2017年4月26日公布的“2016年北京市科技进步奖”获奖名单中，由北京市建筑设计研究院有限公司等单位参与设计的“500m口径球面射电望远镜超大空间结构工程创新与实践”项目（以下简称为：项目）荣获北京市人民政府科学技术一等奖。

该项目反射面主体支承结构设计负责人朱忠义博士在接受千龙网记者专访时表示，FAST被誉为‘中国天眼”,从预研到建成历时22年。由我国天文学家于1994年提出构想，利用喀斯特洼地作为望远镜台址、建设可主动变位的巨型球面望远镜，中国科学院国家天文台南仁东教授组织了国内外高校和科研院所进行了大量的研究工作，并主持了FAST的建造工作。2011年底BIAD受国家天文台委托，承担FAST反射面主体支承结构设计及反射面板与主体结构连接节点的分析工作，解决了复杂山地环境引起的巨型支承结构受力不均匀问题，提出了适应FAST的索网形态分析方法、巨型索网结构的精度控制要求，与合作方共同发明了新型连接节点等，保证了项目顺利实施。

在2017年4月26日公布的“2016年北京市科技进步奖”获奖名单中，由北京市建筑设计研究院有限公司等单位参与设计的“500m口径球面射电望远镜超大空间结构工程创新与实践”项目荣获北京市人民政府科学技术一等奖。图为FAST 500米口径球面射电望远镜项目反射面主体支承结构设计负责人朱忠义博士

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朱忠义博士介绍说，FAST的内径500米，外径达到522米，由近46万块三角形单元拼接成球冠形主动反射面，令FAST拥有约30个足球场大小的接收面积，比美国Arecibo射电望远镜的有效接收面积扩大了2.3倍，这意味FAST的灵敏度也远超过后者，其可探测的射电源数在相同天空覆盖情况下增加约10倍。

在2017年4月26日公布的“2016年北京市科技进步奖”获奖名单中，由北京市建筑设计研究院有限公司等单位参与设计的“500m口径球面射电望远镜超大空间结构工程创新与实践”项目荣获北京市人民政府科学技术一等奖。图为FAST反射面施工现场

除了远超同类项目的技术参数，FAST所处的独特地理位置更是令其设计施工难度成倍增加。朱忠义博士向记者表示，FAST坐落于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼洼地，当地属于地质、地貌复杂的喀斯特洼地，边界复杂。更加严峻的是，周围环境高度落差大，支承柱高度在3米至50米不等，造成圈梁、索网和基础受力复杂，并且圈梁温度作用明显。为解决这些复杂问题，BIAD设计团队提出将柱子与圈梁隔开，通过一个径向可动支座进行滑动释放，有效解决了复杂山区环境对结构受力的影响，并且减小了索网变位过程中应力变化幅。朱博士为记者解释说，“简而言之，就是用一种可动的支座连接柱子和圈梁，而不是简单的焊死，圈梁、索网受力和变形均匀，有利于望远镜调整角度。”

在2017年4月26日公布的“2016年北京市科技进步奖”获奖名单中，由北京市建筑设计研究院有限公司等单位参与设计的“500m口径球面射电望远镜超大空间结构工程创新与实践”项目荣获北京市人民政府科学技术一等奖。图为FAST的圈梁和索网结构

朱忠义博士指出，此次项目与以往BIAD参与设计建造的工程不同，作为观测宇宙的天文仪器，需要极高的精确度，在500米直径范围内实现望远镜的精度是世界性难题，保障其精度的关键就是保障索网精度。其中有三个关键点：首先索网与圈梁牵固点位置精度要高，BIAD设计团队通过理论分析与现场实测精确定位牵固点位置；另外，索网的精度同样需要严格把关，规范了钢索长度误差不超过1毫米；最后，通过节点盘消除建造过程中的误差，节点盘连接了6根索，6根索通过销轴与节点盘的关节轴承无间隙配合连接，从而消除安装过程中的误差。

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“空间索网及其换索的方法、一种分体式单向滑动铰支座、一种可大角度双向转动的铰接装置及其连接构造……”在FAST项目设计过程中，BIAD团队不仅突破了多项业界难题，还申请十余项国家专利。对此，BIAD复杂结构研究院院长苗启松向记者表示：“北京市建筑设计研究院有限公司及合作团队通过FAST的工程创新与实践，提升了中国工程建造的水平，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。通过FAST项目积累下的宝贵经验，使BIAD也跨界到了科学领域大工程复杂技术的挑战中。”

在2017年4月26日公布的“2016年北京市科技进步奖”获奖名单中，由北京市建筑设计研究院有限公司等单位参与设计的“500m口径球面射电望远镜超大空间结构工程创新与实践”项目荣获北京市人民政府科学技术一等奖。FAST坐落于贵州省黔南布依族苗族自治州平塘县克度镇大窝凼洼地，当地属于地质、地貌复杂的喀斯特洼地，边界复杂。更加严峻的是，周围环境高度落差大

60余年来，BIAD秉承“建筑服务社会”的理念，完成了大量国内外工程实践，其中包括FAST、北京新机场航站楼、中国尊、凤凰国际传媒中心等诸多国家重点项目，设计项目结构之复杂、跨度之大、高度之高前所未有。先后获得全国优秀工程勘察设计奖65项、获全国优秀工程勘察设计行业奖354项，获北京市优秀工程设计奖799项。科研获国家科学技术奖28项，获华夏建设科学技术奖104项，获北京市科学技术奖155项。获中国土木工程詹天佑奖21项目。

北京市建筑设计研究院有限公司（BIAD）总经理徐全胜指出，一系列成绩的背后，与多年来BIAD在科研创新人才培养和输送方面有着密不可分的关系。“这些高精尖科技成果的获得，得益于对科研的重视和坚持。BIAD依托新的技术手段，建立专项研究机构，为设计创新突破提供无限可能。作为国家高新技术企业，BIAD数十年来与多个高等院校合作办学，与清华大学共建国家级工程实践教育中心，始终站在行业技术发展的前端，在自身发展的同时，为社会培养精英人才、骨干栋梁。今后，BIAD将力争让更多的研究中心成为北京市、乃至全国的研究机构，为高端设计人才的发展提供更加广阔的空间，为国家高精尖科技的发展贡献力量。”