500m口径球面射电望远镜FAST主动反射面主体支承结构设计

作者: 朱忠义著

出版社: 中国建筑工业出版社

出版时间: 2021-05

版次: 1

ISBN: 9787112257911

定价: 289.00

装帧: 精装

开本: 16开

页数: 332页

分类: 工程技术

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500m口径球面射电望远镜FAST是中国科学院国家天文台组织实施的国家重大科技基础设施项目，为世界**单口径、***的射电望远镜。FAST主动反射面主体支承结构由格构柱、圈梁、索网和促动器组成，索网具有主动变位功能，能够实现高精度的多目标形态，同常规土木工程结构有较大差异。本书系统介绍了FAST主动反射面主体支承结构设计的关键技术，主要内容包括：绪论、圈梁与格构柱结构体系、可主动变位的索网结构分析、索网误差敏感性分析、断索分析、风环境数值模拟、反射面单元变位分析、促动器故障影响分析、索网结构施工模拟分析和BIM技术开发和应用等。
    本书可供建筑结构领域的科研和设计人员参考，也可供高等院校土木、力学等相关专业的研究生学习使用。朱忠义，博士、教授级高级工程师，北京学者，入选国家百千万人才工程，享受国务院特殊津贴，北京市建筑设计研究院有限公司总工程师，兼任全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会委员、《空向结构》杂志编委等学术职务。
    致力于大跨度结构设计和研究，主持了500m口径球面射电望远镜（FAST）主动反射面主体支承结构、北京大兴国际机场航站楼、卡塔尔卢赛尔体育场（2022年世界杯主体育场）、首都国际机场T3航站楼、2022年北京冬奥会国家速滑馆、2008年北京奥运会国家体育馆、绵阳九洲体育馆、深圳宝安国际机场T3航站楼、昆明长水国际机场航站楼、凤凰国际传媒中心、哈尔滨大剧院等国内外大型工程的结构设计，在大跨度结构体系、设计理论与方法及减隔震技术等方面取得多项具有国际影响力的研究成果。
    获国际桥梁与结构工程协会（IABSE）和英国结构工程师学会（ISE）的杰出结构奖、国家科技进步二等奖、全国优秀工程勘察设计奖金奖、北京市科学技术进步一等奖等国际、国家和省部级奖励多项。当选全国劳动模范，获全国五一劳动奖章、“杰出工程师”奖、FAST工程建设突出贡献个人等荣誉。第1章  绪论
  1.1  工程背景
  1.2  设计条件和参数
    1.2.1  气象条件
    1.2.2  荷载和作用
    1.2.3  结构重要性系数
    1.2.4  控制应力比
    1.2.5  工况组合
  1.3  主要内容
  参考文献
第2章  圈梁与格构柱结构体系
  2.1  圈梁与格构柱结构布置
    2.1.1  圈梁
    2.1.2  格构柱
  2.2  不同边界条件的结构性能
    2.2.1  圈梁、格构柱刚度研究
    2.2.2  不同边界条件的结构性能
  2.3  整体稳定性分析
    2.3.1  稳定分析的基本理论
    2.3.2  圈梁的特征值屈曲分析
    2.3.3  非线性承载力分析
    2.3.4  总结
  2.4  圈梁支座径向位移
  2.5  带链杆的单向滑动铰支座
  参考文献
第3章  可主动变位的索网结构分析
  3.1  FAST索网结构概述
    3.1.1  结构布置
    3.1.2  钢索
  3.2  FAST索网形态分析方法
    3.2.1  形态分析概述
    3.2.2  平衡矩阵理论及应用
    3.2.3  传统非线性有限元法及应用
    3.2.4  目标位形应变补偿法
  3.3  索网球面基准态分析结果
    3.3.1  初始态荷载
    3.3.2  索网预应力优化
    3.3.3  球面基准态索网内力
    3.3.4  索网球面基准态下荷载态受力性能
    3.3.5  温度作用对索网球面基准态的影响
    3.3.6  反射单元对索网球面基准态的影响
  3.4  索网抛物面态分析
    3.4.1  抛物面中心点轨迹生成
    3.4.2  典型抛物面态工况分析
    3.4.3  理论计算结果与实测值对比
    3.4.4  温度作用对抛物面态的影响
    3.4.5  抛物面态索网内力包络值
  3.5  单索悬链线效应分析
    3.5.1  单索悬链线解析公式
    3.5.2  悬链线效应对工作状态索长的影响
    3.5.3  悬链线效应对单索无应力下料长度的影响
    3.5.4  悬链线效应对促动器变位影响分析
  3.6  索网疲劳分析
    3.6.1  钢索疲劳验算方法概述
    3.6.2  FAST索网疲劳性能分析方法
    3.6.3  FAST索网疲劳性能
    3.6.4  钢索疲劳性能指标要求
  3.7  索网节点设计
    3.7.1  节点功能及性能要求
    3.7.2  节点构造和材料
    3.7.3  节点受力性能分析
    3.7.4  节点试验
  3.8  索网刚度修正
    3.8.1  考虑索头刚度的钢索刚度修正
    3.8.2  考虑节点盘刚度的索网刚度修正
  参考文献
第4章  索网误差敏感性分析
  4.1  分析参数
  4.2  分析方法
  4.3  单参数误差敏感性分析
    4.3.1  钢索弹性模量误差
    4.3.2  钢索下料长度误差
    4.3.3  面板和节点的自重误差
    4.3.4  主索边缘节点位置误差
    4.3.5  下拉索地锚点位置误差
    4.3.6  滑动支座摩擦系数误差
    4.3.7  圈梁及格构柱刚度误差
    4.3.8  格构柱基础变形
    4.3.9  单参数误差敏感性分析总结
  4.4  多参数综合误差分析
    4.4.1  多参数误差分析工况1
    4.4.2  多参数误差分析工况2
  4.5  误差敏感性分析小结
  4.6  实现索网精度要求的关键设计要素
  参考文献
第5章  断索分析
  5.1  断索分析的背景
  5.2  断索分析方法
  5.3  断索分析结果
    5.3.1  分析工况
    5.3.2  典型工况分析结果
  5.4  断索分析总结
  参考文献
第6章  风环境数值模拟
  6.1  CFD数值模拟理论
  6.2  计算模型
    6.2.1  区域山体模型
    6.2.2  风向角定义
    6.2.3  地形截断处理方法
    6.2.4  网格模型的生成
    6.2.5  边界条件
    6.2.6  反射面板开孔问题
  6.3  反射面风压计算结果
  6.4  挡风墙对风环境影响研究
  参考文献
第7章  反射面单元变位分析
  7.1  反射面单元
  7.2  反射面单元运行机理分析
    7.2.1  反射面系统模型
    7.2.2  反射面单元变位影响因素分析
    7.2.3  反射面单元变位的解析解
  7.3  自适应连接方式拓扑关系优化
    7.3.1  连接机构布置形式分析
    7.3.2  反射面单元碰撞研究
    7.3.3  反射面单元连接结构运动规律研究
  参考文献
第8章  促动器故障影响分析
  8.1  促动器故障情形
  8.2  最不利故障情形分析
    8.2.1  促动器故障分析工况
    8.2.2  典型位置1故障情形分析
    8.2.3  典型位置2故障情形分析
  8.3  不同变位形态下促动器故障分析
    8.3.1  各形态下故障分析对比
    8.3.2  故障情况下“换源”分析
  8.4  促动器过载保护分析
  8.5  促动器故障对反射面单元影响
    8.5.1  故障工况一
    8.5.2  故障工况二
    8.5.3  故障工况三
  参考文献
第9章  索网结构施工模拟分析
  9.1  索网结构张拉施工模拟分析方法
  9.2  索网结构张拉施工模拟分析
    9.2.1  张拉施工原则
    9.2.2  索网安装过程分析
    9.2.3  张拉方案分析
    9.2.4  索网张拉完成态
  参考文献
第10章  BIM技术开发和应用
  10.1  BIM数据库构建
    10.1.1  BIM简介
    10.1.2  数据库在BIM中的应用
  10.2  主索网BIM模型
    10.2.1  节点成型规则
    1
内容简介:
500m口径球面射电望远镜FAST是中国科学院国家天文台组织实施的国家重大科技基础设施项目，为世界**单口径、***的射电望远镜。FAST主动反射面主体支承结构由格构柱、圈梁、索网和促动器组成，索网具有主动变位功能，能够实现高精度的多目标形态，同常规土木工程结构有较大差异。本书系统介绍了FAST主动反射面主体支承结构设计的关键技术，主要内容包括：绪论、圈梁与格构柱结构体系、可主动变位的索网结构分析、索网误差敏感性分析、断索分析、风环境数值模拟、反射面单元变位分析、促动器故障影响分析、索网结构施工模拟分析和BIM技术开发和应用等。
本书可供建筑结构领域的科研和设计人员参考，也可供高等院校土木、力学等相关专业的研究生学习使用。
作者简介:
朱忠义，博士、教授级高级工程师，北京学者，入选国家百千万人才工程，享受国务院特殊津贴，北京市建筑设计研究院有限公司总工程师，兼任全国超限高层建筑工程抗震设防审查专家委员会委员、《空向结构》杂志编委等学术职务。
致力于大跨度结构设计和研究，主持了500m口径球面射电望远镜（FAST）主动反射面主体支承结构、北京大兴国际机场航站楼、卡塔尔卢赛尔体育场（2022年世界杯主体育场）、首都国际机场T3航站楼、2022年北京冬奥会国家速滑馆、2008年北京奥运会国家体育馆、绵阳九洲体育馆、深圳宝安国际机场T3航站楼、昆明长水国际机场航站楼、凤凰国际传媒中心、哈尔滨大剧院等国内外大型工程的结构设计，在大跨度结构体系、设计理论与方法及减隔震技术等方面取得多项具有国际影响力的研究成果。
获国际桥梁与结构工程协会（IABSE）和英国结构工程师学会（ISE）的杰出结构奖、国家科技进步二等奖、全国优秀工程勘察设计奖金奖、北京市科学技术进步一等奖等国际、国家和省部级奖励多项。当选全国劳动模范，获全国五一劳动奖章、“杰出工程师”奖、FAST工程建设突出贡献个人等荣誉。
目录:
第1章  绪论
  1.1  工程背景
  1.2  设计条件和参数
    1.2.1  气象条件
    1.2.2  荷载和作用
    1.2.3  结构重要性系数
    1.2.4  控制应力比
    1.2.5  工况组合
  1.3  主要内容
  参考文献
第2章  圈梁与格构柱结构体系
  2.1  圈梁与格构柱结构布置
    2.1.1  圈梁
    2.1.2  格构柱
  2.2  不同边界条件的结构性能
    2.2.1  圈梁、格构柱刚度研究
    2.2.2  不同边界条件的结构性能
  2.3  整体稳定性分析
    2.3.1  稳定分析的基本理论
    2.3.2  圈梁的特征值屈曲分析
    2.3.3  非线性承载力分析
    2.3.4  总结
  2.4  圈梁支座径向位移
  2.5  带链杆的单向滑动铰支座
  参考文献
第3章  可主动变位的索网结构分析
  3.1  FAST索网结构概述
    3.1.1  结构布置
    3.1.2  钢索
  3.2  FAST索网形态分析方法
    3.2.1  形态分析概述
    3.2.2  平衡矩阵理论及应用
    3.2.3  传统非线性有限元法及应用
    3.2.4  目标位形应变补偿法
  3.3  索网球面基准态分析结果
    3.3.1  初始态荷载
    3.3.2  索网预应力优化
    3.3.3  球面基准态索网内力
    3.3.4  索网球面基准态下荷载态受力性能
    3.3.5  温度作用对索网球面基准态的影响
    3.3.6  反射单元对索网球面基准态的影响
  3.4  索网抛物面态分析
    3.4.1  抛物面中心点轨迹生成
    3.4.2  典型抛物面态工况分析
    3.4.3  理论计算结果与实测值对比
    3.4.4  温度作用对抛物面态的影响
    3.4.5  抛物面态索网内力包络值
  3.5  单索悬链线效应分析
    3.5.1  单索悬链线解析公式
    3.5.2  悬链线效应对工作状态索长的影响
    3.5.3  悬链线效应对单索无应力下料长度的影响
    3.5.4  悬链线效应对促动器变位影响分析
  3.6  索网疲劳分析
    3.6.1  钢索疲劳验算方法概述
    3.6.2  FAST索网疲劳性能分析方法
    3.6.3  FAST索网疲劳性能
    3.6.4  钢索疲劳性能指标要求
  3.7  索网节点设计
    3.7.1  节点功能及性能要求
    3.7.2  节点构造和材料
    3.7.3  节点受力性能分析
    3.7.4  节点试验
  3.8  索网刚度修正
    3.8.1  考虑索头刚度的钢索刚度修正
    3.8.2  考虑节点盘刚度的索网刚度修正
  参考文献
第4章  索网误差敏感性分析
  4.1  分析参数
  4.2  分析方法
  4.3  单参数误差敏感性分析
    4.3.1  钢索弹性模量误差
    4.3.2  钢索下料长度误差
    4.3.3  面板和节点的自重误差
    4.3.4  主索边缘节点位置误差
    4.3.5  下拉索地锚点位置误差
    4.3.6  滑动支座摩擦系数误差
    4.3.7  圈梁及格构柱刚度误差
    4.3.8  格构柱基础变形
    4.3.9  单参数误差敏感性分析总结
  4.4  多参数综合误差分析
    4.4.1  多参数误差分析工况1
    4.4.2  多参数误差分析工况2
  4.5  误差敏感性分析小结
  4.6  实现索网精度要求的关键设计要素
  参考文献
第5章  断索分析
  5.1  断索分析的背景
  5.2  断索分析方法
  5.3  断索分析结果
    5.3.1  分析工况
    5.3.2  典型工况分析结果
  5.4  断索分析总结
  参考文献
第6章  风环境数值模拟
  6.1  CFD数值模拟理论
  6.2  计算模型
    6.2.1  区域山体模型
    6.2.2  风向角定义
    6.2.3  地形截断处理方法
    6.2.4  网格模型的生成
    6.2.5  边界条件
    6.2.6  反射面板开孔问题
  6.3  反射面风压计算结果
  6.4  挡风墙对风环境影响研究
  参考文献
第7章  反射面单元变位分析
  7.1  反射面单元
  7.2  反射面单元运行机理分析
    7.2.1  反射面系统模型
    7.2.2  反射面单元变位影响因素分析
    7.2.3  反射面单元变位的解析解
  7.3  自适应连接方式拓扑关系优化
    7.3.1  连接机构布置形式分析
    7.3.2  反射面单元碰撞研究
    7.3.3  反射面单元连接结构运动规律研究
  参考文献
第8章  促动器故障影响分析
  8.1  促动器故障情形
  8.2  最不利故障情形分析
    8.2.1  促动器故障分析工况
    8.2.2  典型位置1故障情形分析
    8.2.3  典型位置2故障情形分析
  8.3  不同变位形态下促动器故障分析
    8.3.1  各形态下故障分析对比
    8.3.2  故障情况下“换源”分析
  8.4  促动器过载保护分析
  8.5  促动器故障对反射面单元影响
    8.5.1  故障工况一
    8.5.2  故障工况二
    8.5.3  故障工况三
  参考文献
第9章  索网结构施工模拟分析
  9.1  索网结构张拉施工模拟分析方法
  9.2  索网结构张拉施工模拟分析
    9.2.1  张拉施工原则
    9.2.2  索网安装过程分析
    9.2.3  张拉方案分析
    9.2.4  索网张拉完成态
  参考文献
第10章  BIM技术开发和应用
  10.1  BIM数据库构建
    10.1.1  BIM简介
    10.1.2  数据库在BIM中的应用
  10.2  主索网BIM模型
    10.2.1  节点成型规则
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