《新編通信鐵塔設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)、質(zhì)量檢測(cè)及通用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)》

1、新編通信鐵塔設(shè)計(jì)、制造、安裝、維護(hù)、質(zhì)量檢測(cè)及通用標(biāo)準(zhǔn)實(shí)用手冊(cè)第一章緒論第一節(jié)通信塔的特點(diǎn)通信塔是裝設(shè)通信天線的一種高聳結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較高，橫截面相對(duì)較小，橫向荷載起主要作用，是一種細(xì)長(zhǎng)構(gòu)筑物。通信塔上的通信天線，一般有移動(dòng)電話天線、尋呼機(jī)天線以及各種行業(yè)的通信天線， 近年來(lái)隨著社會(huì)信息化日益成熟，各種新的通信技術(shù)不斷涌現(xiàn)，特別是蜂窩式移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，引起 了我國(guó)通信塔建設(shè)的熱潮。用量最多的蜂窩式移動(dòng)電話基站通信塔，由于布點(diǎn)和覆蓋面的需求，通常相隔一定間距建造一座，塔 高約3060m，塔上有23層，互距56m的圓形工作平臺(tái)，平臺(tái)外緣均勻分布612幅通信天線（圖 1-1）。這種通信塔遍布

2、城鄉(xiāng)，數(shù)量驚人。圖猛動(dòng)電話基姑通惜璉移動(dòng)天線的通信塔對(duì)結(jié)構(gòu)位移要求不高，只需要滿足規(guī)范規(guī)定的高聳結(jié)構(gòu)水平位移限值。如果通信塔上裝設(shè)微波天線，兼作微波塔，則對(duì)結(jié)構(gòu)位移要求就高很多，還必須滿足方向性較強(qiáng)的工藝要求。第二節(jié)移動(dòng)通信天線工藝各種通信天線對(duì)通信塔有不同的工藝要求。常用的蜂窩式移動(dòng)電話基站通信天線形式一般有全向天線、定向天線、雙波天線三種，見(jiàn)圖12。定向天線和全向天線的天線參數(shù)見(jiàn)表1 1。單忖取粧ft宦向取槪it宜向空間骨宴定空何師變定空間分集進(jìn)1廠犠L = -RFS序號(hào)取定同 天放忍標(biāo)址定向空間分集寶 向天綢箜軻井誤定空間分與定 耐天線2產(chǎn)0號(hào)73962373963473&378CT$G

3、-O!*D1S-AP9O651S-Tfi3電河前060004尺mm1936 x 262 x 116t936 k 262 x1162574 x 25B k 1032575 267 x J 321977 x 265 x 1305121212115IL5617171717n. j gs7M6590906SS垂直半功率和度10106.5t,58,59杭鳳能力kin Ji20020020020020Q10顯大輸人功*WX)600500sno1000HVSWRL5L31.3 1. 35k& 5910.3A6dEI1514.$15117水平半功卓角*120120t203 AO8療直半切率陽(yáng)度S. 5S. 5

4、6.59菰風(fēng)龐力km/h.15020020024110功車(chē)w500500LOCO5WHVSVRZ s );g重力加速度.在緯度45*h的海平齒匕取 =9.由十各地地理位程不同*護(hù)和*的伉也就不同* 找國(guó)各地K的聯(lián)布風(fēng)壓隨地 理位賛和基本1A速而有所不網(wǎng)口我國(guó)現(xiàn)行：連筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)拒50009 2001 )2006年修訂版給出了金國(guó)基本鳳分布圖和金國(guó)各城市50年-遇的甌壓 偵.44屮主翌城rh的塔本誡汗值如我所示。5-1 我 Bl主養(yǎng)城市墓本鳳麼値(jkN/m1)鹹市叫蚯審北京6 450,650, 35e 55海110. 75O. 500- 65CL 45鄭州O. 45丄3EO. 85上海0, 5

5、50, 556 701O靜應(yīng)部O30逐慶LL 40齊序盼朋0L 45O. 30武僅O, 35Kt陽(yáng)0. 300. 35m 45O. 35K浚6 350. 30rs thO. 40CL GOCL 35r #O. SO0- 30太暉O. 400 30汕頭仇RO自北6 70a 55連貳港Q_ S3O. 6S(X 75白中n. soJ 55O. 430. 35相亍O. 35臺(tái)JK0 . 9CH浹刑陋O. 65O. 50:烏木井=0_ 600- 30樂(lè)型(KMO. 550. 60h *喬0. ASO. 75稅nOu第六章桁架塔靜力分析第一節(jié)桁架塔靜力計(jì)算方法空間桁架通信塔，無(wú)論平截面是三角形還是四邊形，

6、無(wú)論斜桿是剛性還是柔性，桿件采用角鋼、鋼管 還是圓鋼，其結(jié)構(gòu)方案盡管很多，靜態(tài)分析都是一樣的，計(jì)算時(shí)都假定桁架所有桿件連接節(jié)點(diǎn)為鉸接，采 用整體空間桁架法進(jìn)行計(jì)算。但是，高聳結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是風(fēng)荷載起決定作用，計(jì)算作用在塔上的荷載時(shí)，首先要假定塔架各部分尺寸 及其迎風(fēng)面積，因此一般先用簡(jiǎn)化方法分析桁架塔，待塔架尺寸、桿件截面都認(rèn)為合適后，再用精確的整 體空間桁架法進(jìn)行計(jì)算，如有必要還可進(jìn)一步考慮非線性因素計(jì)算桁架塔的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。簡(jiǎn)化方法計(jì)算空間桁架塔常用平面桁架法、簡(jiǎn)化空間桁架法、分層空間桁架法以及層單元矩陣位移法等，這些方法可用手算也可用表格化計(jì)算機(jī)計(jì)算，但由于存在多個(gè)計(jì)算假定而不夠精確。

7、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù) 的發(fā)展和普及，這些簡(jiǎn)化的計(jì)算方法基本上只用于需要確定空間桁架塔的尺寸、截面時(shí)的試算。第二節(jié)整體空間桁架法一、整體空間桁架法計(jì)算圖式整體空間桁架法以整個(gè)塔架為超靜定空間體系，所有桿件都是二力桿，不是受軸向拉力，就是受軸向 壓力，沒(méi)有彎矩，節(jié)點(diǎn)都是理想鉸。對(duì)于再分式腹桿，都假定為零桿，只起減少塔柱或主腹桿的計(jì)算長(zhǎng)度 的作用。假定多邊形截面空間桁架的空間坐標(biāo)為x，y，z,坐標(biāo)原點(diǎn)在塔底截面的中心，其中x、y軸為水平軸，z軸為縱向軸(圖6 1)。L J I je/f-1#=- 3F5：卜 2k-齊 由mx 白勺 y _3Tj、曲知二圖6*1整體空間桁架法計(jì)算圖形設(shè)空間桁架節(jié)點(diǎn)i(xi

8、, yi , zi),-X - mTHFu O 坯如&|1 M- E冊(cè) m 5i m . - *5f_ Ifpj Hj t : -J-U XE_ 七窮可P 卜 * g 卄 J*Jd第七章單管塔靜力分析第一節(jié)單管塔靜力計(jì)算方法單管塔是一種實(shí)腹式的懸臂結(jié)構(gòu)，它的特點(diǎn)是圓管形截面、直上直下、長(zhǎng)細(xì)比很大、占地很小，因此 塔身剛度相對(duì)很柔，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是由剛度而非強(qiáng)度或整體穩(wěn)定控制的。單管塔計(jì)算方法有兩種：第一種是懸臂梁模型，從單管塔整體受力特點(diǎn)岀發(fā)，將圓筒形塔體簡(jiǎn)化為線 單元，單元?jiǎng)偠葹樗頇M截面等效剛度，它具有力學(xué)概念明確、計(jì)算簡(jiǎn)單、易于編程等優(yōu)點(diǎn)。第二種是殼 體模型，從單管塔的局部受力特點(diǎn)岀發(fā)，將圓

9、筒形塔體進(jìn)行實(shí)體建模，塔身軸線方向及橫截面方向均劃分 單元。它更符合單管塔的實(shí)際受力和變形情況，計(jì)算結(jié)果也更準(zhǔn)確，但是無(wú)論編程還是計(jì)算，工作量都比 第一種方法大很多。同樣高度和截面尺寸以及同樣基本風(fēng)壓作用的單管塔，采用上述兩種方法計(jì)算結(jié)果相差不大。 第一種方法計(jì)算，其頂部位移比第二種方法大5 %左右，底部應(yīng)力比第二種方法大3%左右，可見(jiàn)第一種計(jì)算方法的結(jié)果略偏安全保守，對(duì)于通信塔工程應(yīng)用，采用懸臂梁模型的第一種方法是完全可行的。第二節(jié)單管塔選型設(shè)計(jì)單管塔的選型設(shè)計(jì)是由結(jié)構(gòu)剛度控制的，按照高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50135 2006)規(guī)定，塔頂最大位移不超過(guò)塔高的1 /100。在滿足這一條件時(shí)，

10、單管塔的最大應(yīng)力不會(huì)超過(guò)其屈服強(qiáng)度。因此，單管塔選型設(shè)計(jì)可不必驗(yàn)算鋼管的強(qiáng)度。由于單管塔實(shí)際是一薄壁殼體結(jié)構(gòu)，只要徑厚比滿足D /t ；塔f ind -4.0m6-12 UStt價(jià)較便宜，缺點(diǎn)是占地面積較大。拉線塔計(jì)算方法基本上有兩類(lèi)， 第一類(lèi)是按彈性支座連續(xù)梁方法計(jì)算，也就是纖繩按柔索計(jì)算其拉力,纖繩節(jié)點(diǎn)作為彈性支座來(lái)計(jì)算桿身，這種方法計(jì)算高度不大的拉線塔是恰當(dāng)?shù)模糜诔踹x拉線塔方案和尺 寸也是很方便的。第二類(lèi)是用等效梁?jiǎn)卧ㄓ?jì)算桿身，也就是將桿身作為壓彎構(gòu)件，用矩陣位移法計(jì)算， 這種方法不僅考慮了空間作用和非線性特性，還考慮了桿身軸向變形影響，能確切反映纖繩對(duì)桿身的作用,滿足桿身和纖繩變位

11、的連續(xù)條件，具有較高的精確度。兩類(lèi)計(jì)算方法中，前者是簡(jiǎn)易法，后者是精確法，每一類(lèi)根據(jù)不同的假定還可延伸成其他幾種方法， 例如考慮空間作用的三向坐標(biāo)法和桿身為空間桁架的有限元法等。第二節(jié)彈性支座連續(xù)梁法一、彈性支座連續(xù)粱法計(jì)算圖式彈性支座連續(xù)梁法，將桿身和纖繩分成二組獨(dú)立構(gòu)件分別進(jìn)行計(jì)算（圖8 1）。纖繩為斜掛的柔索，可以單獨(dú)進(jìn)行計(jì)算，3或4方纖繩組成的節(jié)點(diǎn)， 根據(jù)力的平衡和位移協(xié)調(diào)可求得 各纖繩的拉力和節(jié)點(diǎn)位移。桅桿桿身以纖繩節(jié)點(diǎn)作為彈性支座，用彈性支座連續(xù)梁方法計(jì)算各段桿身節(jié)點(diǎn) 彎矩和位移。二、纖繩計(jì)算(8-1)式中3）作用在纖繩上的均布荷載:0 B-3 J宴子純燉面;科I”纖如琳f(shuō)th皺坦

12、為曲3 ZthH- W1-論由紂堀拉施刀“科】溫應(yīng)査化土#P JS和枸.纖繩騏氏空彳匕號(hào)*另“為*和ZUe為=j耳;亠尺:用: 一工尺斥&. .m崔吃女up肝細(xì)1白勺弓聊性粧垠帯殲列骯絞溫辰瞬帳是敵O閨此” 纖徳 TTIEi域按瘞（：鴉n”切怙況下 曲于摘藝柞用、 應(yīng)一力埔力口、 溝宜全他5心4” 殲綢融長(zhǎng)敢仝和5-五+ 盍丄壬股電紂他 F 桿京連核點(diǎn)f司定不動(dòng)* Dll-1* -a,i 奇討 /M 一右詞-一 I “7第九章通信塔動(dòng)力分析和振動(dòng)控制第一節(jié)塔的動(dòng)力特性和計(jì)算模型一、通信塔動(dòng)力計(jì)算模型通信塔鋼結(jié)構(gòu)一般為空間桁架塔、單管塔和拉線塔，無(wú)論哪種結(jié)構(gòu)形式，其動(dòng)力分析的簡(jiǎn)化模型都是（圖9

13、3）I礎(chǔ)I I斜I円-1L-鋼結(jié)構(gòu)塔簡(jiǎn)化計(jì)算橫型喘洵芍衆(zhòng)塔 h）單智塔 c）拉找塔空間桁架塔的每層橫桿、橫膈的平面內(nèi)剛度較大，在水平荷載作用下，同一層塔架各節(jié)點(diǎn)之間的水平 位移差值相對(duì)于它們的水平位移值很小，可以將塔架的一層看作一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，整個(gè)塔架的計(jì)算模型化為層間 彎剪模型，此時(shí)可將每一層塔柱、斜桿、橫桿、橫膈質(zhì)量集中到相應(yīng)層上，層點(diǎn)集中在橫桿處，各層桿件 都假定與橫桿鉸接。計(jì)算等效抗彎剛度時(shí)，只考慮塔柱作用，不考慮斜桿作用，但在計(jì)算等效抗剪剛度時(shí)， 則應(yīng)考慮塔柱與斜桿都起作用。單管塔的計(jì)算模型也可化為層間彎剪模型，每層筒壁質(zhì)量集中在橫膈（法蘭盤(pán)連接處），形成多質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體系。拉線塔的計(jì)算模型與

14、上述兩種塔相同，每層纖繩和桿身質(zhì)量集中在纖繩節(jié)點(diǎn)上，也形成多質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)體系。二、通信塔的抗彎、抗剪剛度1空間桁架塔的抗彎、抗剪剛度設(shè)鋼塔截面為m邊形，第A層塔柱截面積為 Ack圖9 2），則第A層塔柱等年i _/ 幗培主JL與 k 軸夾 殲：丄 廉 k E喑ft?外揺mt半住“中慎水*力作田于 時(shí)” 擠*仟寸 gzK平彳立祚瑪士腔TET租丹乂比. 后術(shù)羽 幾,- 土i_ 1 TO-i?F jFC 4 D0白第十章通信塔的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)第一節(jié)通信塔基礎(chǔ)選型一、通信塔基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)類(lèi)型通信塔基礎(chǔ)將上部結(jié)構(gòu)的全部荷載安全可靠地傳遞到地基，并保持結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定， 是構(gòu)成通信塔結(jié)構(gòu)的重要組成部分。通信塔基礎(chǔ)選型及基礎(chǔ)

15、布置與上部結(jié)構(gòu)形式、結(jié)構(gòu)布置、外部荷載作用類(lèi)別、建設(shè)場(chǎng)地和地質(zhì)條件等 有密切關(guān)系。合理的地基選型和設(shè)計(jì)，對(duì)于降低結(jié)構(gòu)造價(jià)，縮短建造周期和保證結(jié)構(gòu)安全可靠至關(guān)重要。通信塔中除了架在屋頂上的樓頂塔之外，落在地面上的有空間桁架塔、單管塔和拉線塔等?？臻g桁架塔通常做成獨(dú)立基礎(chǔ)，由于風(fēng)荷載屬隨機(jī)荷載，風(fēng)力的大小和方向具有任意性和脈動(dòng)性，基礎(chǔ)受力也具有 任意性和脈動(dòng)性的特征。用連梁連在一起（圖10 1）共同承擔(dān)塔架上的水平荷載 （風(fēng)荷載和地震作用）、結(jié)構(gòu)自重等，其中水平荷載起控制作用。作用是增加結(jié)構(gòu)的整體性，獨(dú)立基礎(chǔ)之間為了增強(qiáng)其側(cè)向剛度以及各獨(dú)立基礎(chǔ)之間的變形協(xié)調(diào)以及減小不均勻沉降，基礎(chǔ)之間增設(shè)基礎(chǔ)連系

16、梁，將其連接為一體。通信塔所采用的空間桁架鋼結(jié)構(gòu)重量相對(duì)較輕, 或四邊形桁架塔塔下基礎(chǔ)頂面的拉力或壓力呈交變性, 設(shè)計(jì)特別重要，有時(shí)基礎(chǔ)抗拔設(shè)計(jì)起主導(dǎo)作用。而且掛通信天線的平臺(tái)豎向荷載也不大，因此三角形拉力值一般可達(dá)壓力值的70 %以上。桁架塔的抗拔單管通信塔多為圓筒（圓錐）形結(jié)構(gòu)；基礎(chǔ)多數(shù)做成方形板或圓板式（圖10 2）獨(dú)立蘋(píng)礎(chǔ)連梁圈10-1持架塔基礎(chǔ)圖單管塔的直徑很小，因此基礎(chǔ)的尺寸也不大，在風(fēng)彎矩作用下，基礎(chǔ)底板邊緣可能受拉而與地基脫開(kāi)。按高聳結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50135 報(bào)批稿）規(guī)定，在正常使用極限狀態(tài)荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合下，其基礎(chǔ)底 面不容許脫開(kāi)地基土。為此需要擴(kuò)展板式基礎(chǔ)以增強(qiáng)基礎(chǔ)底板抗彎能力，地基不好時(shí)，采用板式基礎(chǔ)加樁。拉線通信塔山桅桿巾央基礎(chǔ)和纖繩地錨基礎(chǔ)兩部分組成（圖10 3）。中央基礎(chǔ)支持桿身，承受桿身傳來(lái)的壓力和水平推力；地錨基礎(chǔ)固定纖繩，承受纖繩