共享模式下既有铁塔构件的卸荷置换

罗宝康 王君

【摘要】 通信基础设施实现共享是现在通信行业发展的必然趋势，本文主要针对当下现存的角钢塔的特点，提出置换塔身的若干构件，通过降低起控制作用的风荷载对塔身的作用效应，完成塔身的卸荷，进而增加天线实现共享的目的。

【关键词】 角钢塔 平台 置换 新增抱杆 共享

ABSTRRACT：Communications infrastructure to realize sharing is the inevitable developing trend of the communications industry now。This paper aiming at the characteristics of the present existing Angle steel tower， proposes to displace some artifacts of the tower that can reduce the effects of wind load on the tower，in order to reach the purpose of unloading Shared。

Keywords：Angel-steel Tower platform displace Add more derrick shared

一、引言

在近年来的通信网络建设中，基站共享已然成为发展的必然趋势，但与此同时也带来了一些新的问题和技术障碍。其中之一便是怎样合理的增加抱杆与天线。共享模式下，同一通信塔上的抱杆和天线数量都将增加，而作为通信塔的设计人员就需要考虑新增的抱杆及天线等设施对原通信塔的影响，在保证通信塔安全的前提下，通过对原有通信塔的改造，完成塔增加抱杆和天线数量等问题，以实现运营商天线载体共享。本文主要针对这一问题提出了对带有平台的角钢塔进行若干构件的置换，达到塔身卸荷的目的，从而实现基站共享。

三、结构技术解决问题的思路

由上式可知，塔身卸荷最直接的办法是减小塔身的受风面积，角钢塔的平台在塔身的风荷载作用效应中占有一定的比例，若取消平台可以减少一部分风荷载作用达到卸荷的目的，但平台在角钢塔的维护、检修与安装中都起着至关重要的作用，因此通过取消平台的方法来实现共享代价颇高，并非最佳方案。由《建筑结构荷载规范》可知，βZ 为风振系数，与塔自身的特性及所处环境有关，μZ为风压高度变化系数，与塔高有关， W0为基本风压，这三项因素在既有铁塔中为固定值，已无法改变，只能从风荷载的体形系数μS上寻找突破口。

本文提出可通过用μS较小的构件来替换原平台主材以解决卸荷问题。传统的角钢塔平台栏杆构件多为角钢，角钢的体形系数按《建筑结构荷载规范》一般取为1.3，而圆管的体形系数为0.6，若将平台外围横向杆件与竖向杆件（图1中5、6、7）由角钢置换为等效截面特性（替换后的截面模量等力学指标不小于原主材）的圆管，例如将原平台的主材L70X5（图1中7）置换为φ50x5圆管，两者截面特性相近，但体形系数由1.3变为0.6，且投影后的有效迎风面积也比原来减小近30%，两者共同作用下，平台的风荷载作用效应减小了70%左右，这就给新增天线和抱杆提供了可能。本例中单根角钢与圆管的体型系数、挡风面积、风荷载作用效应的对比见下表1：

由上述可知，置换一定的钢平台构件可以通过改变μS达到卸荷的目的，实现增加抱杆的可能，达成基站共享。

三、实例分析

一高度60m的角钢塔，在不同高度处设有三层平台，每层平台设有6付天线，平台直径为3.5m，平台栏杆高度为1.05m，除去底部外沿角钢外，上部水平栏杆有三层，由角钢及钢板组成，顶层为L70X5的角钢，二层及三层为50mm宽的钢板。竖向构件为L40X4，受风方向投影范围内共9根，每个角钢在受风方向的平均垂直投影宽度约为53mm，按照本文提出的置换方法，将栏杆上部构件替换，并将塔身卸荷的μS S与新增的天线μS S（按每幅天线高度1.5m，宽度0.3m）做如下对比：

由表2和表3可知，每置换一个平台便可增加规格为1.5x0.3的天线1.6个，本例中一共三个平台，可增加天线个数为1.6x3=4.8个，完全可以满足增加一家运营商天线（即3幅天线）的需求，当需要增加两家运营商天线时（即6幅天线），仅通过平台栏杆替换无法满足需求时，可在平台栏杆替换的基础上采取将塔身原来的大尺寸天线（如TD天线）与新增天线均使用尺寸较小的小型号天线，同时拆除塔身的一些次要附件如标识物等，来满足运营商的不同需求。

四、 施工方法

在实现平台替换安装时，施工流程简易，操作速度快，可令平台底面（图1中3）及其外沿角钢保持不动，将上部横向杆件和竖向杆件（图1中4）全部拆除，替换为圆管，替换后的横向圆管（图1中6）与竖向圆管（图1中5）连接时可使用U型卡（如图2所示），竖向圆管与平台底的外围角钢连接时，竖向圆管下端与过渡角钢焊接，角钢下部钻孔用螺栓与原平台底部的外围角钢连接，操作方便快捷，免去了使用脚手架施工的麻烦。平台的栏杆替换过程可采取整体替换或分段替换，整体替换在施工期间内需要短时间的停站，会影响基站的运行，未征得运营商同意的情况下不建议采用此方案。

本文建议采用分段拆卸安装的方式，将既有塔的平台栏杆分成四段，先拆除其中的一段，并在剩余栏杆两端各加设一根圆管与塔身连接作为临时支撑，以保证平台的整体稳定（如图3），拆除段上的天线可临时安装在塔身的适当位置或相邻段的栏杆上，待本段安装固定完成后，再进行下一段的拆除及安装，如此反复，直至安装结束，此过程不需要停站，可保证运营商通信的顺利进行，建议采用。

四、结语

本文主要从减小塔身的作用效应出发，利用不同构件的风荷载体形系数、受风面积的不同，提出将角钢塔平台栏杆的角钢构件置换为体形系数和受风面积更小的圆管，使塔身的风荷载作用效应减小，卸掉一部分荷载，塔身卸荷后可以增加抱杆和天线的数量，使共享成为可能，本文还给出了替换过程中的一些方法和建议，妥善地解决了替换的施工难题，此置换方法施工方便，项目投资少、建设速度快，可广泛用于全国各地市既有角钢塔的改造，提高运营商的通信服务水平，具有较高的社会、经济效益。

参 考 文 献

[1] 王方林，共建共享条件下的通信杆塔结构设计讨论[J].特种结构.2010（6），Vol.27，No.3.

[2] 沈之容，王肇民.钢结构通信塔设计与施工[M].北京：机械工业出版社，2006.12.

[3] 钢结构设计手册海[M].北京：中国建筑工业出版社，2006.12.

[4]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].

[5]GB50009-2001，建筑结构荷载规范[S].

[6]YD5003-2014，通信建筑工程设计规范[S].