鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設(shè)計(jì)探究

王紀(jì)娟

摘 要 鋼結(jié)構(gòu)通信塔是裝設(shè)通信天線的一種高聳結(jié)構(gòu)形式，在鋼結(jié)構(gòu)通信塔上包含了移動(dòng)電話線、各個(gè)行業(yè)的通信天線、安裝平臺(tái)和休息平臺(tái)等。在無(wú)線通信技術(shù)的快速發(fā)展下，全國(guó)范圍內(nèi)的通信塔建設(shè)發(fā)展快速，通信塔類型豐富多樣。為了能夠更好地改造和使用鋼結(jié)構(gòu)通信塔，文章在闡述鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合發(fā)展實(shí)際就鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設(shè)計(jì)原則和改造設(shè)計(jì)技術(shù)應(yīng)用問題進(jìn)行探究。

關(guān)鍵詞 鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔;高聳結(jié)構(gòu);改造設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)通信塔在通信行業(yè)擁有廣闊的應(yīng)用空間，應(yīng)用的目的是將通信天線通過(guò)塔架抬高到一定高度來(lái)滿足整個(gè)工程的施工工藝要求。在鋼結(jié)構(gòu)通信塔設(shè)計(jì)的過(guò)程中為了確保鋼結(jié)構(gòu)通信塔設(shè)計(jì)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)需要結(jié)合實(shí)際需要來(lái)改進(jìn)優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)通信塔的設(shè)計(jì)，將鋼結(jié)構(gòu)通信塔的設(shè)計(jì)和工藝配比結(jié)合在一起。另外，針對(duì)當(dāng)前鋼結(jié)構(gòu)通信塔應(yīng)用范圍比較狹窄的問題，需要通過(guò)一種改造工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的共享使用。

1鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的特點(diǎn)分析

鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔是一種高聳結(jié)構(gòu)，和一般建筑結(jié)構(gòu)施工設(shè)計(jì)一樣都需要經(jīng)歷初步設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)、施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段，但是和一般建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比鋼結(jié)構(gòu)通信塔具備高柔、外露、缺乏圍護(hù)的特點(diǎn)。在鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔設(shè)計(jì)的時(shí)候要著重考慮以下幾個(gè)方面的因素：第一，鋼結(jié)構(gòu)通信塔是一種外露性很強(qiáng)的結(jié)構(gòu)類型，風(fēng)荷載在整個(gè)結(jié)構(gòu)塔的設(shè)計(jì)中起到了十分重要的作用，突出表現(xiàn)為對(duì)鋼結(jié)構(gòu)通信塔的結(jié)構(gòu)布置、尺寸選擇、截面形狀設(shè)計(jì)等有著十分重要的影響。第二， 鋼結(jié)構(gòu)通信塔具備無(wú)圍護(hù)的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)這類塔形結(jié)構(gòu)的時(shí)候還需要充分考慮其后期維護(hù)保養(yǎng)問題，密切關(guān)注通信塔的腐蝕問題。第三， 鋼結(jié)構(gòu)通信塔和周圍的環(huán)境也存在密切的關(guān)聯(lián)，如果通信塔較高則是需要在其上面設(shè)定航空障礙標(biāo)志[1]。

2鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設(shè)計(jì)原則

按照相關(guān)操作規(guī)定，舊有通信塔的安全評(píng)定等級(jí)為S級(jí)，荷載組合效應(yīng)設(shè)計(jì)數(shù)值小于R結(jié)構(gòu)抗力設(shè)計(jì)數(shù)值（S

在綜合統(tǒng)計(jì)分析以上資料信息之后重新打造結(jié)構(gòu)模型得出鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的結(jié)構(gòu)應(yīng)力、位移等重要力學(xué)數(shù)據(jù)信息。在對(duì)這些信息綜合比較分析發(fā)現(xiàn)鐵塔的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息和塔身存在一定的安全隱患，由此制定出相應(yīng)的改造措施來(lái)強(qiáng)化鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的安全性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)多個(gè)運(yùn)營(yíng)商對(duì)鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的共享[2]。

存量鋼結(jié)構(gòu)式通信鐵塔如果具備施工圖紙資料，且在施工現(xiàn)場(chǎng)不存在開裂現(xiàn)象、鐵塔本身沒有腐蝕和構(gòu)件變形的情況下需要結(jié)合擬掛設(shè)荷載情況來(lái)對(duì)原有的鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔進(jìn)行建模分析，根據(jù)多方建模信息比對(duì)來(lái)確定最終的改造方案。

3鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設(shè)計(jì)技術(shù)

3.1 塔架的標(biāo)準(zhǔn)選型

塔形是影響鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔設(shè)計(jì)的重要因素，具體包含以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)內(nèi)容：第一，平面選型設(shè)計(jì)。塔架平面形狀包含三角形、四邊形、多邊形，邊數(shù)多少和塔的建構(gòu)材料消耗呈現(xiàn)反比的關(guān)系。第二，立面選型。塔架立面輪廓線包含直線形、折線形和曲線形，具體如圖一所示。對(duì)于塔架結(jié)構(gòu)的基本受力情況來(lái)講，曲線形式立面的最好形式，但是容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸大小不統(tǒng)一的問題。直線形狀的塔架設(shè)計(jì)趨于標(biāo)準(zhǔn)化，但是在具體操作的時(shí)候往往需要應(yīng)用較多的材料。第三，腹桿的形式和安排。在一般情況下，交叉腹桿體系是會(huì)被安排在塔架的上部分，具有焊接量少、構(gòu)造簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。在塔架搭建的過(guò)程中需要根據(jù)塔建的剛度要求來(lái)打造腹桿體系，力求通過(guò)腹桿的體系布置來(lái)減少節(jié)段中的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，最終達(dá)到降低風(fēng)阻力的效果[3]。

3.2 提升鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件和基礎(chǔ)承載能力

單管塔和美化塔一般采取的是位移控制模式，在位移控制的時(shí)候鋼結(jié)構(gòu)鐵塔的應(yīng)力數(shù)值要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于它的基本強(qiáng)度設(shè)計(jì)數(shù)值，因此，在鋼結(jié)構(gòu)鐵塔構(gòu)造的時(shí)候要采取措施適當(dāng)?shù)胤艑掕F塔的基本位移要求，并采取必要的措施提升構(gòu)件的應(yīng)力從而確保通信鋼結(jié)構(gòu)鐵塔能夠具備較高的承載力。第二，將以往的鋼結(jié)構(gòu)通信塔構(gòu)件調(diào)整為較高規(guī)格的材料，比如三管塔、角鋼橫材和斜材料。第三，采取措施提升節(jié)點(diǎn)位置上的螺栓承載能力，在條件允許的情況下可以應(yīng)用較高規(guī)格的高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行替換。第四，增加輔助構(gòu)件，減少主要構(gòu)件的長(zhǎng)度和細(xì)度比例，增強(qiáng)構(gòu)件的穩(wěn)定性和安全性[4]。

3.3 采取措施減少風(fēng)荷載

（1）減少掛載的迎風(fēng)面積

減少掛載迎風(fēng)面積的方式包含將天線調(diào)整為小天線、合路天線、寬頻天線等，目的是達(dá)到規(guī)定的天線使用數(shù)量。減少平臺(tái)迎風(fēng)面積的方式包含拆除以往平臺(tái)，將以往的平臺(tái)改變?yōu)橹Ъ?。減少爬梯迎風(fēng)面積的方式包含更換原有爬梯材質(zhì)、拆除原來(lái)的爬梯護(hù)籠等。減少外露饋線迎風(fēng)面積的方式包含實(shí)現(xiàn)對(duì)饋線的多層疊層和將饋線穿入到圓管截面內(nèi)部等。

（2）減少構(gòu)件的體型系數(shù)

減少構(gòu)件體型系數(shù)的基本前提是經(jīng)過(guò)改造之后構(gòu)件的迎風(fēng)面積、體型系數(shù)乘積減少。對(duì)于三管塔、角鋼塔等角鋼的零構(gòu)件則是可以應(yīng)用外包圓材料進(jìn)行包裝處理。

（3）減少結(jié)構(gòu)風(fēng)振系數(shù)

鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔應(yīng)用周期直接影響風(fēng)振動(dòng)系數(shù)的大小，而和鐵塔使用周期相關(guān)的信息還包含結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度。為了能夠減少風(fēng)振系數(shù)需要相關(guān)人員采取措施減少鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的結(jié)構(gòu)質(zhì)量和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度[5]。

在鋼結(jié)構(gòu)通信平臺(tái)質(zhì)量較大，特別是單管塔和美化塔結(jié)構(gòu)較大的情況下可以通過(guò)拆除以往平臺(tái)的方式來(lái)減少平臺(tái)的質(zhì)量，目的是縮短鋼結(jié)構(gòu)通信塔的自震周期，最終達(dá)到減少風(fēng)振系數(shù)的發(fā)展目的。另外，通過(guò)增加鋼結(jié)構(gòu)通信塔的拉線或者支撐還能夠增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)通信塔的強(qiáng)度。

（4）采取措施減少基本分壓取值

根據(jù)結(jié)構(gòu)荷載的有關(guān)規(guī)范規(guī)定在調(diào)整鋼結(jié)構(gòu)鐵塔荷載的時(shí)候需要考慮鐵塔的使用年限。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)鐵塔的風(fēng)荷載來(lái)講可以通過(guò)選擇不同的重現(xiàn)期數(shù)值來(lái)考慮鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的使用年限，在反復(fù)使用和檢驗(yàn)之后最終確定有效的能夠減少基本風(fēng)壓的數(shù)值信息。同時(shí)，還可以通過(guò)降低鐵塔高度、降低天線、降低支架、改變平臺(tái)設(shè)施等方式來(lái)減少鋼結(jié)構(gòu)鐵塔荷載的作用點(diǎn)高度[6]。

4結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，從鋼結(jié)構(gòu)通信塔的改造設(shè)計(jì)實(shí)踐操作情況來(lái)看影響鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔設(shè)計(jì)的因素有很多，針對(duì)目前鋼結(jié)構(gòu)通信塔共享不方便的問題需要相關(guān)人員在綜合考慮鐵塔共享需求、安全性能、可靠性能、施工便捷與否、經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)雙來(lái)優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)鐵塔的改造設(shè)計(jì)方案，從而更好地發(fā)揮出鋼結(jié)構(gòu)鐵塔在通信領(lǐng)域和其他關(guān)聯(lián)領(lǐng)域的應(yīng)用作用。

參考文獻(xiàn)

[1] 沈之容，倪陽(yáng)，徐華剛.Study on Natural Vibration Basic Period of Steel Communication Monopole%鋼結(jié)構(gòu)單管通信塔自振基本周期的研究[J].特種結(jié)構(gòu)，2008，25（2）：27-28，86.

[2] 張亮權(quán)，閆英春.鋼結(jié)構(gòu)通信塔設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2011，（1）：183-184.

[3] 岳軍，董軼赟.鋼結(jié)構(gòu)單管通信塔鋼管樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)探討[J].浙江建筑，2018，（6）：19-24，44.

[4] 左林生，夏大橋，王謙，等.我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)電視塔設(shè)計(jì)與施工概況[J].中國(guó)科技縱橫，2018，（14）：106-107.

[5] 章勤.鋼結(jié)構(gòu)通信微波鐵塔的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)[J].安徽建筑，2006，（5）： 103-104.

[6] 陸同衛(wèi).淺析鋼結(jié)構(gòu)通信鐵塔的改造設(shè)計(jì)[J].價(jià)值工程，2015，（27）： 103-104.