国家天文台FAST项目铝合金背架设计与拼装技术

摘要

国家天文台FAST项目背架单元的结构选型采用三角锥形式的螺栓球节点网架，网架结构构件除杆件螺栓、紧定螺钉采用了不锈钢材料制作外，其余构件皆采用铝合金材料制作，解决了降低结构自重及耐大气环境腐蚀要求。背架单元的3种支座约束形式使背架单元组成一个静定结构体系，且可适应反射面单元随主索网形状的调整而处于平滑随动状态，解决了反射面单元的空间姿态调整难题。FAST工程反射面背架单元现场拼装，拼装的精度测量工作量巨大，在拼装过程中重点是满足拼装效率和拼装精度。背架拼装采用立体网格拼装法，拼装次序由中心向四周逐步展开，通过带刻度盘的可调节工装预先定位，保证下弦螺栓球与上弦三个角点连接轴承座位置精度优于Imm。采用全站仪跟踪监测拼装精度，以减少拼装累积误差。背架拼装卸载后会产生下挠变形，在施工前对背架单元进行计算机模拟仿真分析得出理论下挠值，深化设计时根据理论下挠值对构件尺寸做预先修正。在构件加工时，控制构件尺寸误差，从而确保上弦面螺栓球节点位置面形精度优于1.5mm。背架拼装完成后采用自动摄影测量技术对背架拼装精度进行测量，测量效率lOmin/块，能满足工程进度需求。