一体化基站几个问题的探讨

2015-08-18付举宏于欣永中广电广播电影电视设计研究所北京100045

江西建材 2015年4期

■付举宏，邱晖，于欣永 ■中广电广播电影电视设计研究所，北京 100045

1 引言

随着通信产业的迅速发展，作为天线支撑物的铁塔出现了很多新形式，一体化基站随之产生，这很大程度上是因为征地困难造成的，同时一体化基站又具有施工工期短、造价成本低、可搬运并重复利用等众多优势，因此其应用地域越来越广，规模越来越大。

作为一款结构新颖的产品，其结构形式不同于传统的钢塔桅结构。目前国内还没有明确的指导其设计的规范，各设计单位大多是根据工程特点以及甲方的技术要求来定义基本的设计参数，并无统一的标准。这往往造成设计人员的困惑，因此确定一个合理的指标是很必要的，笔者认为相比于传统的钢塔桅结构，一体化基站设计中的两个核心问题就是设计使用年限的确定以及计算模型的简化。

2 不同设计使用年限的影响

为了便于运输和快速安装，一体化基站往往都采用预制式基础，而且一体化基站通常直接安置于地面上，这些特点决定了一体化基站不同于传统的永久性构筑物，可以理解为其属于介于临时构筑物和永久构筑物之间的半永久构筑物，确定合理的设计使用年限直接影响到计算时所施加的荷载，对工程造价有较大影响。

我国规范《工程结构可靠性设计统一标准》GB50153－2008中对房屋建筑、铁路桥涵、公路桥涵以及港口工程等四大类结构的设计使用年限给予规定，对于通信塔并无明确规定，传统的永久性通信塔都是参照普通房屋和构筑物按照50年设计使用年限考虑。其中，房屋建筑的设计使用年限见表1。

表1 房屋建筑的设计使用年限

确定合理的设计使用年限要结合一体化基站的使用背景，截止目前来看，通常一体化基站在下面情况下会被应用:

(1)大型集会、抢险救灾等需要应急通信的场合［1］。(2)根据市场要求需抢占先机快速建站的场合［1］。(3)解决大型施工场地施工期间的通信问题［1］。(4)征地困难，租期较短。

基于一体化基站的实际应用情况，笔者认为设计使用年限不宜定的过高，10年是较合理的指标，还有一个重要原因是《建筑结构荷载规范》GB50009－2012给出了作为结构控制荷载的风荷载的基本风压的10年统计值，其他设计使用年限的风荷载只能通过换算近似得到。

3 计算模型的影响

传统的结构计算，无论是建筑物还是构筑物，都是分上部结构计算和基础计算两部分进行。这主要是因为大地相对于上部结构而言刚度足够大，将大地作为上部结构的嵌固端是合理的。而一体化基站有其特殊性，没有传统意义上的基础，其预制基础只是作为配重块存在，因此地基与预制基础间只传递压力，不传递拉力。在预制基础受风荷载局部脱开的情况下，如果只是简单地将上部结构的约束情况设置为固支或铰支于地面是不合理的。

建模时应该将一体化基站的上部结构和预制基础建在一起，大地与预制基础间的支撑设置采用只受压弹簧或者GAP单元来模拟。

4 某一实际工程结果对比

基本条件:某地区35米一体化基站，塔身采用独管塔，预制基础为8块条形混凝土配重块，50年一遇基本风压0.65kN/m2，该地区对应的10年一遇基本风压0.55kN/m2。

4.1 整体建模和上部结构独立建模对比

整体建模时，地基与预制基础间的连接假设为限制水平移动，竖向采用只受压弹簧模拟，弹簧刚度的确定通过下面的方法进行，首先求出结构的准永久荷载，在此准永久荷载作用下，按照基础沉降计算的方法求出位移，此准永久荷载除以位移就得到了模型所需的弹簧刚度。为了比对不同压缩模量对于一体化基站的影响，分别考虑压缩模量为5Mpa和30Mpa两种情况，对应的该塔形的弹簧刚度分别为30000kN/m和200000kN/m。

考虑到只受压弹簧的特点，常规的线性分析很难收敛，因此计算时要进行非线性分析。一体化基站的主体结构是塔体，对于塔体采用独管塔形式而言，控制指标是塔顶位移。因此此次只比对塔顶位移的差异。计算结果见表2。