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摘要：随着信息化技术的不断发展和进步，互联网作为视频、语音等业务的基本传递载体，已经成为人们生活中不能或缺的因素。人们的生活已经离不开互联网，中国的手机用户已经达到近13亿。为了满足如此庞大的客户需求，运营商通常相隔一定间距建造一座移动电话基站通信塔以满足布点和覆盖面的需求。本文就基于新增天线对钢结构通信塔的影响展开探讨。
关键词：新增天线；钢结构通信塔；计算过程；影响
引言
钢结构通信塔是装设通信天线的一种高耸结构，通信塔上装设包括移动电话天线，各行业通信天线及其安装平台和休息平台。近年来这种新的无线通信技术不断出现，全国各地的通信塔建设发展很快。通信塔的种类也开始多样化。高耸结构的特点是风荷载起决定作用，不同类型钢结构通信塔对风荷载的响应不同，对基础的要求也不同，如何设计，才能使结构安全，制造快捷，安装方便，投资较少，是一个重要的问题。
1概述通信塔
1.1通信塔的分类
自立式三管塔：钢管塔的主柱是钢管，其它杆件是角钢。钢管塔的主要优点是重量较轻（对三边形来说同样高度比四边形角钢塔用材少20%）。主材钢管，体型好，受风力小，杆件回转半径较大，使铁塔所受风力比角钢大为减少，钢材强度利用率大为提高。单管塔是以单根大直径锥形钢管为主体结构的单管通讯塔，可采用大机械安装，对人工要求极低，有利于批量生产安装，机械化加工安装时能有效降低成本，控制质量。
1.2钢结构通信塔的特点
钢结构通信塔是一种高耸结构，它与一般建筑结构设计一样，要通过初步设计、技术设计和施工图三个阶段。但是又不同于一般建筑结构，它具有高柔、外露、无围护等特点，因此在设计中必须处理或解决许多特殊性问题。钢结构通信塔设计必须考虑下列一些特点：（1）钢结构通信塔是一种具有外露性的高耸结构，风荷载起主要作用，风荷载对结构作用的大小，取决于结构布置、尺寸，构件截面形状等等。因此设计钢结构通信塔时，首先根据假定结构布置和尺寸，然后计算风荷载，在解出构件内力后，验算其强度、刚度和稳定。如不符合要求，则对结构布置和尺寸进行调整，重新进行计算。一般总要反复计算数次，才能使荷载与结构协调。（2）钢结构通信塔具有无围护的特点，设计时就要考虑其维护保养问题，特别是钢结构防锈蚀，在设计一开始就要与结构方案紧密联系。（3）钢结构通信塔的施工条件不同于一般结构。对钢结构，必须考虑分段制作、构件运输、高空吊装和拼装技术等施工方案。（4）钢结构通信塔与周围环境有密切影响。对特别高的结构需设置航空障碍标志；重要的结构要对选址、建成后的环境影响作出可行性论证。（5）钢结构通信塔结构主要承受风荷载和地震作用，这些荷载和作用具有动力性质，设计时要考虑振动问题，在构造和计算上要采取相应措施。（6）钢结构通信塔的基础有别于一般工程结构，不仅有受压问题，更重要的是抗拔问题。有时必须考虑钢结构通信塔结构与基础的共同作用。
2基于新增天线对钢结构通信塔的影响
2.1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。不加天线及平台时周期要比加天线与平台后周期小的多。风振系数增加越明显，天线平台等通信设备主要集中在20～30m的高度范围内，考虑到风压高度变化系数也是随高度增加而增加，增加天线及平台后内力必定会有明显的增加。如不进行承重复核强行增加天线及平台可能会导致铁塔在风荷载作用下倾斜甚至倒塔，造成不应有的损失。
如确实需要增加天线及平台可在设计资料完整的情况下，可由配套改造设计单位依据设计资料中提供的塔架使用条件进行复核。应查明铁塔的设计使用条件：即平台个数、安装天线数量、单面天线的迎风面积，是否安装微波天线及其规格数量。然后根据设计原始条件下和实际安装情况下天线迎风面积相符的原则，判断铁塔可否利旧。所谓天线迎风面积相符的原则，就是将设计原始条件下各平台单方向天线迎风面积之和与各平台单方向实际天线迎风面积之和相比较，如实际的天线迎风面积不大于设计使用条件，则表明安装天线后，实际迎风面积没有超过设计值，铁塔可以利旧：如超出设计值，应进行专门鉴定，并依据鉴定结论进行加固改造。
2.2恒载的影响
在增加天线的过程中，天线支臂和平台都会出现总体重量的增加。其中，三管塔塔身重量占比66.77%、平台及支架量占比重17.31%、天线重量占比15.92%；单管塔塔身重量占比79.14%、平台及支架量占比重11.11%、天线重量占比9.75%。相应的参数满足移动通信工程钢塔桅结构设计规范的相应要求，并且，平台和栏杆的体型系数也能满足具体参数标准。与此同时，为了保证对相应信息进行集中分析，就要结合挡风系数完成整体体型判定。若是体型系数在0.002以下，则要结合角钢塔架的整体体型系数进行分析，一般数值选取0.8；若是体型系数在0.015以上，则要依据角钢塔架体型系数进行判定，一般数值选取0.6；若是体型系数在0.002到0.015之间，则要结合角钢塔架体型系数将按照插入法完成计算和分析。除此之外，在对相应影响参数进行分析后，就要结合不同钢结构通信塔的实际情况进行恒载参数的汇总，并且完成实时性信息跟踪和管控，有效提升具体问题的处理效率，并且保证信息监督管理的合理性。
3基础和钢构件的承载能力优化
通信铁塔按照外观进行分类，较为常见的有：单管塔、美化塔、三角钢管塔、四角角钢塔、拉线塔等。对不同类型的通信铁塔进行设计时，对基础和钢构件的承载能力有着不同的要求，需要设计人员根据实际类型做出适当的选择和调整。参照《建筑结构荷载规范》（GB50009），在设计中主要需要考虑风荷载、地震力、恒荷载、活荷载，并根据相关公式进行计算，以此来设计通信铁塔的载荷能力。除此之外，在进行设计的过程中还需要根据需求者的实际需求以及造价要求等做出决定，在对通信铁塔进行施工建设的过程中，所产生的建设成本是多方面的，主要包含塔身、塔基、机房、市电引入等所需费用，以及涉及到的设备费、材料费、施工费、设计费等，将这些费用与建设实际需求紧密结合起来进行最终的确认。
结语
总而言之，要想系统化分析新增天线对钢结构通信塔的影响，就要结合实际情况建立对应的分析框架，并且按照不同要素对比分析的方式保证信息处理的完整性和规范性，优化具体方案的运行效果，从而满足覆盖面的要求，进一步实现经济效益和社会效益的共赢。
参考文献：
[1]刘亚浩.基于左手材料的多/宽频微带天线设计[D].华中科技大学，2018.
[2]庞博.新增天线对钢结构通信塔的影响[J].通讯世界，2019（24）：19-20.
[3]钢结构单管通信塔技术规程[S].北京：中国计划出版社，2018.
[4]沈之容.钢结构通信铁塔设计与施工[M].北京：机械工业出版社，2018.
[5]《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》（YD5131-2005）[S].北京：北京邮电大学出版社，2019.
[6]闫风全，李建民.通信铁塔的设计与维护策略的探究[J].中国标准化，2018（18）.
[7]林静.关于通信铁塔的定期检测、维护与防护[J].中国新通信，2018，18（20）.