陆同卫LU Tong-wei
（江苏南京210000）
摘要院钢结构通信铁塔的改造设计涉及的影响因素较多，但改造设计方案应在综合考虑共享需求、安全可靠、施工便捷以及经济效益的条件下，达到对结构正常使用影响小、工期短的要求。本文主要针对地面钢结构通信铁塔改造设计进行简要的阐述和分析，供设计人员参考。
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关键词 院通信铁塔；结构分析；改造设计；技术措施
中图分类号院TU391 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2015）27-0095-02
0 引言
以往，各个运营商的通信铁塔大部分为一家使用，仅有很少一部分为两家或三家共享。目前，随着铁塔公司在全国范围内相继进入接收运营商存量铁塔的时期，如何盘活存量铁塔资源，使大部分存量铁塔能够满足两家甚至三家共享，以达到提高共享能力、资源使用效益最大化将成为铁塔公司面临的重要问题。如何解决铁塔公司面临的这一难题，设计院在其中扮演着重要的角色。存量钢结构通信铁塔否可以共享以及共享的程度，应由设计单位对现有铁塔的塔身、基础进行复核评估后综合确定。如何进行合理的改造设计，设计的原则及技术措施怎么综合把控，本文就此问题进行简要讨论。
1 钢结构通信铁塔改造设计的原则
根据规范的要求，利旧通信铁塔改造设计，安全评定的基本要求：S（荷载组合效应设计值）约R（结构抗力设计值）。
通信铁塔改造设计，首先应对原铁塔塔身及基础承载能力进行复核计算，复核需搜集的资料包括：
淤原铁塔塔身数据；
于原铁塔基础数据；
盂原铁塔荷载状况；
榆原铁塔性能状况；
虞基站的水文土质资料；
愚基站现场环境；
舆铁塔所需增加的荷载信息。
通过各种措施获得以上资料后，重新建立结构模型进行计算，得出结构的应力、位移等关键力学数据。对计算数据进行分析，发现铁塔基础及塔身存在的安全隐患，以便制定相应的改造措施来确保结构的安全性，从而达到其他运营商共享该铁塔的目的。
为了能够对钢结构通信铁塔进行合理的改造设计，基于以上设计原则，这就对我们日常的勘察工作提出了相应的要求。铁塔现场查勘，一方面应收集足够的信息以便用于初步的评估计算，另一方面现场应仔细观察存量通信铁塔的使用与维护状况。
存量钢结构通信铁塔若有设计图纸资料，且现场铁塔基础无开裂现象，无塔身锈蚀、塔身倾斜、构件变形、螺栓松动、地脚螺栓锈蚀等情况，则应结合拟挂设荷载和初步的改造方案对原钢结构通信铁塔建模分析，进行多方案比选之后确定最终的改造方案。同时，应注意复核需按照荷载规范规定的当地实际风压进行计算，不可按照原设计图纸中采用的基本风压进行复核。若无设计图纸资料，且现场铁塔基础及塔身无质量缺陷，则在默认原铁塔塔身与基础的设计、施工及维护满足国家相关规范的前提下，按照等荷载替换的原则，来确定最终的改造方案。
2 通信钢结构铁塔改造设计的技术措施
结合目前钢结构通信铁塔的现状，改造设计主要从两个方面考虑：提高钢构件和基础的承载力、减小风荷载的作用。
2.1 提高钢构件和基础的承载力
淤单管塔、美化塔等铁塔一般是位移控制，而应力未到达设计强度值，故可以放宽铁塔的位移要求，提高构件的应力，使之能够较多的承载。
于将原结构构件更换为高规格、高强度的材料。目前便于更换的构件主要有三管塔、角钢塔的横材与斜材。
盂提高节点处螺栓的承载能力，可以采用高规格的高强螺栓进行替换。
榆增设辅助构件，减小主要构件的长细比，加大构件的稳定承载能力。
虞可以通过增加基础配重方式来提高三管塔、角钢塔基础的抗拔承载力和各塔型整板基础的抗倾覆承载力；同时，通过提高桩基周边土体固结的方式来达到提高单管塔、美化塔单桩基础的抗倾覆承载力和减小其桩顶变形的效果。
2.2 减小风荷载的作用
根据风荷载计算公式及结构整理内力计算原理，可以通过减小挂载的迎风面积、减小构件的体形系数、减小结构的风振系数、减小基本分压取值、减小荷载的作用点高度的方法来达到减小构件所受内力、减小结构对基础作用力的目的。
2.2.1 减小挂载的迎风面积
减小天线的迎风面积。如更换天线为小天线，合路天线，宽频天线等，从而达到使天线数量或单个天线迎风面积减小。
减小平台的迎风面积。如拆除原平台改为支架、减小平台大小等。
减小爬梯的迎风面积。如拆除原爬梯改为主材上连接爬钉或拆除原爬梯护笼，并辅以防坠落装置。
减小外露馈线的迎风面积。如馈线多层叠放、馈线穿入分段圆截面材料、馈线固定于角钢主材腹内等。
2.2.2 减小构件的体型系数
前提是改造后的构件迎风面积与体型系数的乘积减小。对于三管塔、角钢塔等的角钢构件，可以采用外包圆形材料；对于单管塔、美化塔等多边形截面管身，可以外贴材料使截面变成圆形。
2.2.3 减小结构的风振系数
决定风振系数系数大小的参数是周期，而与周期相关的是结构质量与刚度，欲减小风振系数，则应减小结构质量或增加结构的刚度。
由于平台的质量较大，且位于塔身的顶部，对周期的影响较大。特别是单管塔、美化塔等，可以通过拆除原平台改成支架或拆除平台护栏的方式来减小平台的质量，从而减小结构的自振周期，到达减小风振系数的目的。
增加结构的刚度，可以通过如加设拉线或支撑、加大主要构件的截面、设置适度张紧的拉杆或卡索等方式来实现。
2.2.4 减小基本分压取值
根据结构荷载规范的相关规定，可变荷载可考虑设计使用年限的调整系数。对于风荷载，可以通过选择不同重现期的值来考虑设计使用年限的变化，可见降低钢结构通信铁塔的使用年限，可以减小基本风压的取值。
2.2.5 减小基本分压取值
通过降低铁塔高度及降低天线、支架、平台等设施的挂设高度来减小荷载的作用点高度。
3 通信钢结构铁塔改造实施案例
江苏徐州某运营商40m 美化灯塔，美化灯罩内2 层支架（每层支架3 根抱杆），塔上6 根抱杆均已挂有天线，设计基本风压为0.45kN/m2，铁塔基础形式为钻孔灌注桩。现另一家运营商提出共享该铁塔的需求：新增3 根4G 天线。改造设计方案：设计人员现场查勘时，发现该塔维护情况较好，塔身无锈蚀、地脚螺栓无丢失、损坏、锈蚀等情况，符合改造设计的前提条件。根据现场勘察该铁塔所处位置的地理环境，以及该铁塔的原始设计图纸，结合结构荷载规范，综合确定该地区的实际风压为0.40kN/m2。经计算，在该美化灯塔美化罩下直接新增支臂（共计3 根抱杆），抱杆高度为3m，具体抱杆方位参照无线工艺图，每根抱杆上只考虑挂一副天线，每副天线的迎风面积（包括RRU）需不大于0.5m2；改造后塔体水平位移符合规范限值要求。改造设计方案的节点大样图及实施后的效果详见图1。
该改造方案的优点：根据铁塔的实际风压进行复核计算，在灯塔美化罩下直接新增支臂，既不影响原塔的使用，又不影响塔身的美观度。方案简单易行，安全可靠，同时改造施工总造价不超过6000 元，比较经济。
4 结语
总之，对现有钢结构通信铁塔改造设计时，应结合通信基站现有的情况，经复核比选后选择经济、安全、易于实施且对原结构影响较小的设计方案。只有这样才能确保后续通信工程质量的控制进行，为实现通信设施的共建共享提供坚实的基础。
