鋼結構通信鐵塔的改造設計探究

王紀娟

摘 要 鋼結構通信塔是裝設通信天線的一種高聳結構形式，在鋼結構通信塔上包含了移動電話線、各個行業的通信天線、安裝平臺和休息平臺等。在無線通信技術的快速發展下，全國范圍內的通信塔建設發展快速，通信塔類型豐富多樣。為了能夠更好地改造和使用鋼結構通信塔，文章在闡述鋼結構通信鐵塔特點的基礎上，結合發展實際就鋼結構通信鐵塔的改造設計原則和改造設計技術應用問題進行探究。

關鍵詞 鋼結構通信鐵塔;高聳結構;改造設計

鋼結構通信塔在通信行業擁有廣闊的應用空間，應用的目的是將通信天線通過塔架抬高到一定高度來滿足整個工程的施工工藝要求。在鋼結構通信塔設計的過程中為了確保鋼結構通信塔設計符合相關標準需要結合實際需要來改進優化鋼結構通信塔的設計，將鋼結構通信塔的設計和工藝配比結合在一起。另外，針對當前鋼結構通信塔應用范圍比較狹窄的問題，需要通過一種改造工藝來實現鋼結構通信鐵塔的共享使用。

1鋼結構通信鐵塔的特點分析

鋼結構通信鐵塔是一種高聳結構，和一般建筑結構施工設計一樣都需要經歷初步設計、技術設計、施工圖設計三個階段，但是和一般建筑結構設計相比鋼結構通信塔具備高柔、外露、缺乏圍護的特點。在鋼結構通信鐵塔設計的時候要著重考慮以下幾個方面的因素：第一，鋼結構通信塔是一種外露性很強的結構類型，風荷載在整個結構塔的設計中起到了十分重要的作用，突出表現為對鋼結構通信塔的結構布置、尺寸選擇、截面形狀設計等有著十分重要的影響。第二， 鋼結構通信塔具備無圍護的特點，在設計這類塔形結構的時候還需要充分考慮其后期維護保養問題，密切關注通信塔的腐蝕問題。第三， 鋼結構通信塔和周圍的環境也存在密切的關聯，如果通信塔較高則是需要在其上面設定航空障礙標志[1]。

2鋼結構通信鐵塔的改造設計原則

按照相關操作規定，舊有通信塔的安全評定等級為S級，荷載組合效應設計數值小于R結構抗力設計數值（S

在綜合統計分析以上資料信息之后重新打造結構模型得出鋼結構通信鐵塔的結構應力、位移等重要力學數據信息。在對這些信息綜合比較分析發現鐵塔的基礎數據信息和塔身存在一定的安全隱患，由此制定出相應的改造措施來強化鋼結構通信鐵塔的安全性和穩定性，實現多個運營商對鋼結構通信鐵塔的共享[2]。

存量鋼結構式通信鐵塔如果具備施工圖紙資料，且在施工現場不存在開裂現象、鐵塔本身沒有腐蝕和構件變形的情況下需要結合擬掛設荷載情況來對原有的鋼結構通信鐵塔進行建模分析，根據多方建模信息比對來確定最終的改造方案。

3鋼結構通信鐵塔的改造設計技術

3.1 塔架的標準選型

塔形是影響鋼結構通信鐵塔設計的重要因素，具體包含以下幾個方面的設計內容：第一，平面選型設計。塔架平面形狀包含三角形、四邊形、多邊形，邊數多少和塔的建構材料消耗呈現反比的關系。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。對于塔架結構的基本受力情況來講，曲線形式立面的最好形式，但是容易出現結構構件尺寸大小不統一的問題。直線形狀的塔架設計趨于標準化，但是在具體操作的時候往往需要應用較多的材料。第三，腹桿的形式和安排。在一般情況下，交叉腹桿體系是會被安排在塔架的上部分，具有焊接量少、構造簡單的特點。在塔架搭建的過程中需要根據塔建的剛度要求來打造腹桿體系，力求通過腹桿的體系布置來減少節段中的節點數量，最終達到降低風阻力的效果[3]。

3.2 提升鋼結構構件和基礎承載能力

單管塔和美化塔一般采取的是位移控制模式，在位移控制的時候鋼結構鐵塔的應力數值要遠遠低于它的基本強度設計數值，因此，在鋼結構鐵塔構造的時候要采取措施適當地放寬鐵塔的基本位移要求，并采取必要的措施提升構件的應力從而確保通信鋼結構鐵塔能夠具備較高的承載力。第二，將以往的鋼結構通信塔構件調整為較高規格的材料，比如三管塔、角鋼橫材和斜材料。第三，采取措施提升節點位置上的螺栓承載能力，在條件允許的情況下可以應用較高規格的高強度螺栓進行替換。第四，增加輔助構件，減少主要構件的長度和細度比例，增強構件的穩定性和安全性[4]。

3.3 采取措施減少風荷載

（1）減少掛載的迎風面積

減少掛載迎風面積的方式包含將天線調整為小天線、合路天線、寬頻天線等，目的是達到規定的天線使用數量。減少平臺迎風面積的方式包含拆除以往平臺，將以往的平臺改變為支架。減少爬梯迎風面積的方式包含更換原有爬梯材質、拆除原來的爬梯護籠等。減少外露饋線迎風面積的方式包含實現對饋線的多層疊層和將饋線穿入到圓管截面內部等。

（2）減少構件的體型系數

減少構件體型系數的基本前提是經過改造之后構件的迎風面積、體型系數乘積減少。對于三管塔、角鋼塔等角鋼的零構件則是可以應用外包圓材料進行包裝處理。

（3）減少結構風振系數

鋼結構通信鐵塔應用周期直接影響風振動系數的大小，而和鐵塔使用周期相關的信息還包含結構質量和剛度。為了能夠減少風振系數需要相關人員采取措施減少鋼結構通信鐵塔的結構質量和結構強度[5]。

在鋼結構通信平臺質量較大，特別是單管塔和美化塔結構較大的情況下可以通過拆除以往平臺的方式來減少平臺的質量，目的是縮短鋼結構通信塔的自震周期，最終達到減少風振系數的發展目的。另外，通過增加鋼結構通信塔的拉線或者支撐還能夠增強鋼結構通信塔的強度。

（4）采取措施減少基本分壓取值

根據結構荷載的有關規范規定在調整鋼結構鐵塔荷載的時候需要考慮鐵塔的使用年限。對于鋼結構鐵塔的風荷載來講可以通過選擇不同的重現期數值來考慮鋼結構通信鐵塔的使用年限，在反復使用和檢驗之后最終確定有效的能夠減少基本風壓的數值信息。同時，還可以通過降低鐵塔高度、降低天線、降低支架、改變平臺設施等方式來減少鋼結構鐵塔荷載的作用點高度[6]。

4結束語

綜上所述，從鋼結構通信塔的改造設計實踐操作情況來看影響鋼結構通信鐵塔設計的因素有很多，針對目前鋼結構通信塔共享不方便的問題需要相關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、經濟效益的基礎雙來優化鋼結構鐵塔的改造設計方案，從而更好地發揮出鋼結構鐵塔在通信領域和其他關聯領域的應用作用。

參考文獻

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

[2] 張亮權，閆英春.鋼結構通信塔設計[J].科技風，2011，（1）：183-184.

[3] 岳軍，董軼赟.鋼結構單管通信塔鋼管樁基礎設計探討[J].浙江建筑，2018，（6）：19-24，44.

[4] 左林生，夏大橋，王謙，等.我國鋼結構電視塔設計與施工概況[J].中國科技縱橫，2018，（14）：106-107.

[5] 章勤.鋼結構通信微波鐵塔的標準化設計[J].安徽建筑，2006，（5）： 103-104.

[6] 陸同衛.淺析鋼結構通信鐵塔的改造設計[J].價值工程，2015，（27）： 103-104.