通信基站利舊社會資源桿塔的安全性評估

中通服咨詢設計研究院有限公司 唐 欣

“共享”已成為當下經濟發展的熱點，桿塔資源的共享一方面減少了通信公司土地、人力、電力資源及設備材料消耗和成本支出，另外一方面可提高產權方經濟效益，是合作雙方互利互惠的有效方式。在制定社會資源桿塔的改造應用方案時，應以安全為前提，結合現有和新增掛載設備，對承載能力進行評估，經分析后再制定規劃方案。本文主要對社會資源桿塔的可用性進行安全分析，為通信網絡的安全運行提供可靠的保障。

一、引言

隨著4G網絡建設的進一步深化、5G商用的來臨，移動通信站址需求正向高密度、低空間的方式發生變化，采用小微站加強立體覆蓋，逐步成為移動接入網的重要建設方式。鐵塔公司已經在積極倡導和呼吁變“社會塔”為“通信塔”，充分利用城市路燈桿、監控桿、廣告牌、交通指示牌等社會公用設施掛載通信設施。

在制定社會桿塔資源的改造應用方案時，應以安全為前提，結合現有和新增掛載設備，對承載能力進行評估，經分析后再制定規劃方案。

二、評估檢測流程

通過對社會桿塔資源的初始質量狀況核實和檢測，尤其是對抗震防風等性能進行分析復核把關，為復核塔體及基礎的使用狀態提供有力依據，確定能否改造達到使用目的。評估檢測的基本流程如圖1：

圖1

三、檢測內容及方法

（一）鋼結構塔身結構檢測

1.塔身結構檢測要點

（1）調查結構的建造、使用和修繕的歷史沿革、建筑風格、結構特點、結構布置、構造等措施。

（2）全面檢查和記錄結構承重結構和維護結構的損壞部位、范圍和程度。

a）抽樣檢測承重結構材料性能，構件抽樣數量和部位應符合相關標準的規定。抽樣部位應含有代表性的損壞構件。

b）檢測該塔的結構的完損程度，分析損壞原因。

c）檢測結構傾斜和不均勻沉降現狀。

（3）根據實測結構材料力學性能，按現有荷載、使用情況和結構體系，建立合理的計算模型，驗算結構現有承載力，對整改后可安全使用年限進行評估。

具體檢測內容包括以下內容：

a）塔身主體框架傾斜測量；

b）腿部主材、斜材彎曲、傾斜狀況；

c）柱腳是否有下沉，下沉引起的傾斜和彎曲變形狀況；

d）各桿件連接節點、各加勁肋、斜撐是否符合設計要求；

e）各桿件是否扭曲、變形、有無變形、開裂和損傷；

2.連接及節點

（1）檢查構件（重點是框架梁、柱、支撐）在制造和安裝過程中遺留的缺陷。

（2）檢查高強螺栓的松動、脫落、錯位、剪斷、延遲斷裂和損傷情況。

（3）對接焊縫質量等級檢測。

a）工廠焊接的受拉對接焊縫是否符合原設計及《鋼結構工程施工及驗收規范》（GB50205-2001）表5.2.4中質量等級的要求；

b）現場的對接焊縫是否符合原設計及規范《鋼結構工程施工及驗收規范》（GB50205-2001）表5.2.4中質量等級的要求；

c）所有的角焊縫是否符合規范《鋼結構工程施工及驗收規范》（GB50205-2001）附錄A中外觀質量等級的要求；

d）H型鋼支撐與柱、梁的對接焊縫能否達到等強度連接；

e）主要焊縫尺寸檢查。

（4）節點變形及損傷檢測。

（5）支座或柱腳位移、變形及損傷檢測。

3.腐蝕或銹蝕

（1）檢查構件及連接處容易積灰、積水的部位，以及干濕交替影響部位的腐蝕狀況，隱蔽部位的損傷和銹蝕狀況應是重點檢查的范圍之一。

（2）構件、節點及連接的銹蝕處，應查明銹蝕深度或板件厚度減少的程度，以及銹坑、銹爛的狀況及范圍。

4.其他檢測

（1）構件尺寸檢測；

（2）構件表面漆膜厚度檢測；

（3）沒有圖紙部分測繪；

（二）混凝土基礎檢測

視現場傾斜及沉降檢測結果綜合判斷是否需要對基礎進行開挖檢測。

四、相關規定限值及檢查數量

1.《移動通信工程鋼塔桅結構設計規范》（YD 5131-2005）第3.1.10規定：

在以風荷載為主的荷載標準組合作用下，塔桅結構任意點的水平位移不得大于表5.1的規定：——任意點高度；——層間間距。

檢查數量：雙向檢測。

表4.1 移動通信工程鋼塔桅結構的水平位移限值

2.《移動通信工程鋼塔桅結構設計規范》（YD 5131-2005）第5.2.2規定：

塔架的主材、腹桿等構件的長細比λ應不超過下列規定值：

（1）主材：λ≤150

（2）橫桿、斜桿：λ≤180，當內力小于桿件承載力的50%時，λ≤200

（3）輔助桿、橫隔桿：λ≤200

（4）受拉桿 ：λ≤350

（5）施加預應力的拉桿，長細比不受限制。

（6）桅桿兩相鄰拉線節點間桿身長細比宜符合下列規定：

（7）格構式桅桿（換算長細比）：λ0≤100

（8）實腹式桅桿：λ≤150

檢查數量：按構件數抽查10%。

3.《移動通信工程鋼塔桅結構設計規范》（YD 5131-2005）第6.1.5規定：

鋼塔桅結構構件的最小規格要求：

（1）主要受力的角鋼截面不宜小于L45×4；

（2）節點板厚度不宜小于5mm，塔腳板厚度不應小于16mm，錨栓墊板厚度不應小于12mm；

（3）鋼管的厚度不宜小于4mm；

（4）平臺鋼板厚度不宜小于4mm，圓鋼直徑不宜小于Φ14；

（5）攀登設施（爬梯、爬釘）的踏腳件直徑不應小于16mm；

（6）拉線截面不應小于35mm2，拉線棒的直徑不應小于16mm。

檢查數量：每種規格抽查10%，且不少于5件。

4.《高聳結構設計規范》GB50135-2006第5.10.13規定：

鋼塔桅結構構件采用螺栓連接時，用于連接受力桿件的螺栓，其直徑不宜小于12mm，弦桿角鋼連接，在接頭一端螺栓數不宜少于6個，每一桿件在接頭一端的螺栓數不宜少于2個，輔助桿可用一個螺栓，接頭應靠近節點。

檢查數量：按連接點數抽查10%。

5.《移動通信工程鋼塔桅結構設計規范》（YD 5131-2005）第6.2.4規定：

螺栓的排列和距離，應符合表4.2的要求。

表4.2 螺栓的排列和允許距離

注：

（1）d0為螺栓的孔徑，t為外層較薄板件的厚度；

（2）鋼板邊緣與剛性構件（如角鋼、槽鋼等）相連時，螺栓最大間距可按中間排的數值采用；

（3）高強螺栓指8.8級及以上等級螺栓。

檢查數量：按連接點數抽查10%。

6.《移動通信工程鋼塔桅結構設計規范》（YD 5131-2005）第7.2.6規定：

鋼塔桅結構的地基變形允許值可按表4.3的規定采用。

表4.3 移動通信鋼塔桅結構的地基變形允許值

注：l為相鄰基礎中心間的距離。

檢查數量：全數檢查。

《高聳結構設計規范》（GB50135-2006）第5.10.16規定：

加勁肋的厚度不宜小于肋長的1/15，并不宜小于5mm。

檢查數量：全數檢查。

《鋼結構單管通信塔技術規程》（CECS236：2008）規范第5.4.1規定：

單管塔所采用的筒體壁厚不應小于5mm；法拉盤厚度不宜小于20mm。

檢查數量：每種規格抽查10%，且不少于5件。

《鋼結構單管通信塔技術規程》（CECS236：2008）第5.4.10規定：

對于有加勁肋法蘭盤：管徑大于120mm時，螺栓不宜少于6個。

檢查數量：按連接點數抽查10%。

《鋼結構單管通信塔技術規程》（CECS236：2008）第3.0.5規定：

在風荷載頻遇組合下，塔頂水平位移不應大于塔高的的1/50。

檢查數量：雙向檢測。

五、評估計算

根據檢測得到的實際數據，以構件實際有效截面以及構件的實際變形狀況，建立結構有限元模型，對需要評定結構及構件進行計算分析。

（一）計算用軟件

在進行結構的安全性評估時，采用有限元方法驗算各荷載組合下塔身主體結構是否滿足安全性評價標準，具體驗算時采用SAP2000、Midas10.0軟件分析校核，并采用Ansys軟件對結構的重要結點進行精細有限元分析。

（二）計算內容

1.塔身結構

（1）驗算各荷載組合下，塔身主體結構的強度；

（2）驗算各荷載組合下，塔身主體結構的變形；

（3）驗算各荷載組合下，塔身主體結構的穩定性。

2.基礎

（1）驗算各荷載組合下，基礎結構的強度；

（2）驗算各荷載組合下，基礎結構的抗拔穩定及抗滑穩定；

（3）驗算各荷載組合下，地基的變形。

（三）計算模型

1.建立塔身結構系統的各子結構及基礎部分模型，建模時考慮所有附屬結構對塔身結構模型的影響；

2.建立計算模型時，考慮材料的實際力學性能，包括材料腐蝕對力學性能的影響，采用實測的彈性模量、屈服強度等；

3.構件采用實測截面尺寸，并考慮構件實測變形情況；

4.定義支座及節點約束時根據現場實際情況及設計圖紙確定；

5.實際荷載施加位置根據現場檢測情況確定。

（四）結構安全性評定

根據現行國家檢測鑒定標準及設計規范綜合評定基站鐵塔系統各子結構及塔身本體結構，按照構件應力比分類確定安全的構件，應力比接近極限的構件，以及應力比超出規范要求的構件，并大修及改造設計給出合理建議。