淺析鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設計方案

1、淺析鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設計- 工程論文淺析鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設計陸同衛(wèi) LU Tong-wei（江蘇南京 210000 ）摘要院鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設計涉及的影響因素較多，但改造設計方案應在綜合考慮共享需求、 安全可靠、施工便捷以及經(jīng)濟效益的條件下，達到對結(jié)構(gòu)正常使用影響小、 工期短的要求。 本文主要針對地面鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔改造設計進行簡要的闡述和分析，供設計人員參考。關鍵詞院通信鐵塔；結(jié)構(gòu)分析；改造設計；技術措施中圖分類號院 TU391文獻標識碼院 A 文章編號院 1006-4311 （2015 ）27-0095-020 引言以往，各個運營商的通信鐵塔大部分為一家使用，僅有很少一部分為兩家

2、或三家共享。 目前，隨著鐵塔公司在全國范圍內(nèi)相繼進入接收運營商存量鐵塔的時期，如何盤活存量鐵塔資源， 使大部分存量鐵塔能夠滿足兩家甚至三家共享，以達到提高共享能力、 資源使用效益最大化將成為鐵塔公司面臨的重要問題。如何解決鐵塔公司面臨的這一難題，設計院在其中扮演著重要的角色。存量鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔否可以共享以及共享的程度，應由設計單位對現(xiàn)有鐵塔的塔身、基礎進行復核評估后綜合確定。 如何進行合理的改造設計， 設計的原則及技術措施怎么綜合把控，本文就此問題進行簡要討論。1 鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔改造設計的原則根據(jù)規(guī)范的要求， 利舊通信鐵塔改造設計， 安全評定的基本要求： S（荷載組合效應設計值）約R（結(jié)構(gòu)抗力

3、設計值） 。通信鐵塔改造設計，首先應對原鐵塔塔身及基礎承載能力進行復核計算，復核需搜集的資料包括：淤原鐵塔塔身數(shù)據(jù)；于原鐵塔基礎數(shù)據(jù)；盂原鐵塔荷載狀況；榆原鐵塔性能狀況；虞基站的水文土質(zhì)資料；愚基站現(xiàn)場環(huán)境；輿鐵塔所需增加的荷載信息。通過各種措施獲得以上資料后，重新建立結(jié)構(gòu)模型進行計算，得出結(jié)構(gòu)的應力、位移等關鍵力學數(shù)據(jù)。 對計算數(shù)據(jù)進行分析， 發(fā)現(xiàn)鐵塔基礎及塔身存在的安全隱患，以便制定相應的改造措施來確保結(jié)構(gòu)的安全性，從而達到其他運營商共享該鐵塔的目的。為了能夠?qū)︿摻Y(jié)構(gòu)通信鐵塔進行合理的改造設計，基于以上設計原則，這就對我們?nèi)粘５目辈旃ぷ魈岢隽讼鄳囊?。鐵塔現(xiàn)場查勘，一方面應收集足夠的信息

4、以便用于初步的評估計算，另一方面現(xiàn)場應仔細觀察存量通信鐵塔的使用與維護狀況。存量鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔若有設計圖紙資料，且現(xiàn)場鐵塔基礎無開裂現(xiàn)象，無塔身銹蝕、塔身傾斜、構(gòu)件變形、螺栓松動、地腳螺栓銹蝕等情況，則應結(jié)合擬掛設荷載和初步的改造方案對原鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔建模分析，進行多方案比選之后確定最終的改造方案。 同時，應注意復核需按照荷載規(guī)范規(guī)定的當?shù)貙嶋H風壓進行計算，不可按照原設計圖紙中采用的基本風壓進行復核。若無設計圖紙資料，且現(xiàn)場鐵塔基礎及塔身無質(zhì)量缺陷，則在默認原鐵塔塔身與基礎的設計、施工及維護滿足國家相關規(guī)范的前提下，按照等荷載替換的原則， 來確定最終的改造方案。2 通信鋼結(jié)構(gòu)鐵塔改造設計的技術

5、措施結(jié)合目前鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的現(xiàn)狀，改造設計主要從兩個方面考慮：提高鋼構(gòu)件和基礎的承載力、減小風荷載的作用。2.1 提高鋼構(gòu)件和基礎的承載力淤單管塔、美化塔等鐵塔一般是位移控制，而應力未到達設計強度值，故可以放寬鐵塔的位移要求，提高構(gòu)件的應力，使之能夠較多的承載。于將原結(jié)構(gòu)構(gòu)件更換為高規(guī)格、高強度的材料。目前便于更換的構(gòu)件主要有三管塔、角鋼塔的橫材與斜材。盂提高節(jié)點處螺栓的承載能力，可以采用高規(guī)格的高強螺栓進行替換。榆增設輔助構(gòu)件，減小主要構(gòu)件的長細比，加大構(gòu)件的穩(wěn)定承載能力。虞可以通過增加基礎配重方式來提高三管塔、角鋼塔基礎的抗拔承載力和各塔型整板基礎的抗傾覆承載力；同時，通過提高樁基周邊土體

6、固結(jié)的方式來達到提高單管塔、美化塔單樁基礎的抗傾覆承載力和減小其樁頂變形的效果。2.2 減小風荷載的作用根據(jù)風荷載計算公式及結(jié)構(gòu)整理內(nèi)力計算原理，可以通過減小掛載的迎風面積、減小構(gòu)件的體形系數(shù)、減小結(jié)構(gòu)的風振系數(shù)、減小基本分壓取值、減小荷載的作用點高度的方法來達到減小構(gòu)件所受內(nèi)力、減小結(jié)構(gòu)對基礎作用力的目的。減小掛載的迎風面積減小天線的迎風面積。如更換天線為小天線，合路天線，寬頻天線等，從而達到使天線數(shù)量或單個天線迎風面積減小。減小平臺的迎風面積。如拆除原平臺改為支架、減小平臺大小等。減小爬梯的迎風面積。如拆除原爬梯改為主材上連接爬釘或拆除原爬梯護籠，并輔以防墜落裝置。減小外露饋線的迎風面積。

7、 如饋線多層疊放、 饋線穿入分段圓截面材料、饋線固定于角鋼主材腹內(nèi)等。減小構(gòu)件的體型系數(shù)前提是改造后的構(gòu)件迎風面積與體型系數(shù)的乘積減小。對于三管塔、角鋼塔等的角鋼構(gòu)件， 可以采用外包圓形材料； 對于單管塔、 美化塔等多邊形截面管身，可以外貼材料使截面變成圓形。減小結(jié)構(gòu)的風振系數(shù)決定風振系數(shù)系數(shù)大小的參數(shù)是周期，而與周期相關的是結(jié)構(gòu)質(zhì)量與剛度，欲減小風振系數(shù)，則應減小結(jié)構(gòu)質(zhì)量或增加結(jié)構(gòu)的剛度。由于平臺的質(zhì)量較大，且位于塔身的頂部，對周期的影響較大。特別是單管塔、美化塔等，可以通過拆除原平臺改成支架或拆除平臺護欄的方式來減小平臺的質(zhì)量，從而減小結(jié)構(gòu)的自振周期，到達減小風振系數(shù)的目的。增加結(jié)構(gòu)的剛度

8、，可以通過如加設拉線或支撐、加大主要構(gòu)件的截面、設置適度張緊的拉桿或卡索等方式來實現(xiàn)。減小基本分壓取值根據(jù)結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范的相關規(guī)定，可變荷載可考慮設計使用年限的調(diào)整系數(shù)。對于風荷載， 可以通過選擇不同重現(xiàn)期的值來考慮設計使用年限的變化，可見降低鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的使用年限，可以減小基本風壓的取值。減小基本分壓取值通過降低鐵塔高度及降低天線、支架、平臺等設施的掛設高度來減小荷載的作用點高度。3 通信鋼結(jié)構(gòu)鐵塔改造實施案例江蘇徐州某運營商40m美化燈塔，美化燈罩內(nèi)2 層支架（每層支架3根抱桿），塔上 6 根抱桿均已掛有天線，設計基本風壓為0.45kN/m2，鐵塔基礎形式為鉆孔灌注樁。 現(xiàn)另一家運營商提出

9、共享該鐵塔的需求：新增 3 根 4G 天線。改造設計方案： 設計人員現(xiàn)場查勘時， 發(fā)現(xiàn)該塔維護情況較好， 塔身無銹蝕、地腳螺栓無丟失、損壞、銹蝕等情況，符合改造設計的前提條件。根據(jù)現(xiàn)場勘察該鐵塔所處位置的地理環(huán)境，以及該鐵塔的原始設計圖紙，結(jié)合結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，綜合確定該地區(qū)的實際風壓為0.40kN/m2。經(jīng)計算，在該美化燈塔美化罩下直接新增支臂（共計 3 根抱桿），抱桿高度為 3m ，具體抱桿方位參照無線工藝圖，每根抱桿上只考慮掛一副天線，每副天線的迎風面積（包括RRU）需不大于0.5m2 ；改造后塔體水平位移符合規(guī)范限值要求。改造設計方案的節(jié)點大樣圖及實施后的效果詳見圖1 。該改造方案的優(yōu)點：根據(jù)鐵塔的實際風壓進行復核計算，在燈塔美化罩下直接新增支臂，既不影響原塔的使用， 又不影響塔身的美觀度。 方案