基站配套铁塔的应用-王博

1、基站配套铁塔的应用 技术中心一处 王博 基站配套铁塔的简介和应用 通信铁塔是一种钢结构塔型建筑物，在通信业中应用非 常广泛，有着不可替代的作用，其目的是把通信天线通 过铁塔抬高到一定高度来满度通信的覆盖需求。各种新 的通信技术不断涌现，特别是蜂窝式移动通信技术的发 展，推动了通信塔建设的高潮，通常相隔一定间距就要 建造一座。通信铁塔作为一门独立的专业，其设计既需 满足通信的使用功能，也应满足建筑相关的专业规范， 直接关系到工程建设的质量、投资及周期。 基站配套铁塔的简介和应用 1.铁塔类型 目前常见的铁塔按制式有自立式和拉线式两种，自立式 铁塔又分为地面自立塔和楼顶自立塔两种；按材料分有 角钢

2、塔、钢管塔；按形状分有三角形塔、四边形塔、单 管塔、三管塔、四管塔。 铁塔按结构可分为塔式结构和杆式结构两类。塔式结构 为下端固定，上端为高耸构筑物。杆式结构由拉线、杆 身和基础组成，沿杆身相隔一定高度设置若干层多方拉 线，拉线下端锚于地面，用拉线保持杆身直立和稳定。 基站配套铁塔的简介和应用 自立式铁塔主要是由基础，塔身（主腹杆、连接板）， 辅助设施（平台、爬梯、走线架），防雷接地装置（避 雷针、接地引线、接地网）四大部分组成。自立式铁塔 的塔身多数是上小下大的变倾角锥形结构，少数铁塔为 直截锥形或直柱形，塔身常做成空间钢架，塔身横断面 形状有三角形、正方形、六边形、八边形等，腹杆由横 撑和

3、斜撑、辅助撑组成，除横断面为三角形的金属塔外， 需每隔一定高度及在塔柱变倾角截面处设置水平横梁， 金属塔基础一般为独立的钢筋混凝土结构，基础之间设 置地梁，屋顶金属塔的应置预埋件于建筑物钢筋混凝土 框架柱头内。 基站配套铁塔的简介和应用 拉线式铁塔主要由基础、塔身、拉线三部分组成。拉 线式铁塔是沿塔身高度等距或不等距设置三方或四方拉 线，塔身越高，拉线层数越多，一般每层布置3方或4方 拉线，拉线与地面的倾角为3060，以45为好， 拉线材料常为高强度镀锌钢丝绳，拉线固定不宜太紧也 不宜太松，要留有微小的摆动空间，用开式索具螺旋扣 （花篮螺丝）预加压力，以增强杆身强度和整体稳定性。 塔身断面形状

4、一般采用钢管、圆钢、角钢材料做成三角 或四角形状，塔身主杆每段的连接方式有法兰盘，内外 夹板连接或拼接板连接， 塔身的基础一般为钢筋混凝 土阶梯形独立基础。 基站配套铁塔的简介和应用 由于通信铁塔的塔型有很多种，每种塔型都有各自的 特点和适用性，因此在开始接到设计任务时首先应该弄 清楚本期建设的铁塔都是哪一种塔型，以及各自有多少 个，以便后续的勘查工作。 角钢塔的特点。角钢单价便宜，连接、运输方便，加 工及安装要求相对较低，整体性能稳定，但是角钢的各 种连接杆件较多，迎风面积较大，因此自身吨位较大， 基础占地面积较大，一般所需都在10m10m以上。拿 50米8*8角钢塔为例，塔身吨位一般在20

5、吨左右，加上 基础造价，综合造价在30万左右，造价较大，且角钢塔 在美观上也较为欠缺。因此角钢塔一般用于野外宏覆 基站配套铁塔的简介和应用 盖，且一般应用与平原地区。角钢塔由于其稳定性好， 所以在大风压地区，角钢塔较其他塔形有更好的安全性 和稳定性。 钢管塔（又叫单管塔、桅杆塔）占地面积则小得多，占 地直径一般在1m3m，加上基础所占，需要占地直径 一般在4m6m。钢管塔在外形上比角钢塔要美观的多， 且钢管塔可采用大机械加工、安装，有利于批量生产， 有利于控制质量、降低成本、提高工效。但是钢管塔塔 身重量较大，结构位移较大，对基础的要求较高，且钢 管塔加工工艺较角钢塔要高很多，因此造价较角钢

6、基站配套铁塔的简介和应用 塔稍大一点。综合下来在场地受限、风压较小、交通条 件较好的地区较适合，一般应用于二线城市市区或城镇 内。近些年来，由于市容方面的要求，很多厂家在单管 塔上加入了很多样辅助造型，例如松树、飘带和风火轮 等等，使得单管塔在美观上有了更大的提高，因此大量 的应用于市区内和景区内。 拉线塔重量小，加工安装简单快速，对基础的要求低， 费用低。但是需要有较大的拉线空间，桅杆刚度较小， 变形较大，一般建在空旷无人的野外山区。但是拉线塔 至少需要每年1次对拉线螺栓进行紧固和调节，所 基站配套铁塔的简介和应用 以维护上要麻烦很多。再加上拉线塔螺栓暴漏在外， 很容易遭受盗窃，拉线塔一旦拉

7、线松动就很容易发生倒 塔事件。因此拉线塔近年来已经很少应用。 在很多山区，拉线塔就有着其他塔形不可取代的优势。 由于在山区，建高度较高的大塔，无论在运输上还是二 次搬运上都存在很大的困难，会额外增加很多成本。而 且，在山区建大塔也无法做到广度覆盖的要求，无疑是 一种资源浪费。但是拉线塔由于重量轻，结构简单，便 于运输，造价低等因素，得到了大量的应用。 基站配套铁塔的简介和应用 例如在甘肃白银、宁夏固原地区，这2个地区都是山区，很 少有开阔的平原，因此在建站上就选择了多建站，小覆盖的 通信方式。就是在半山腰上建造小型的拉线塔，例如18米地 面桅杆，并且多用BBU+RRU的方式。不仅做到投资小，而

8、 且见效快。 并且在很多山区的公路覆盖上，拉线塔也得到了大量的应用。 基站配套铁塔的简介和应用 楼顶拉线塔在城市里应用极广，楼顶拉线塔具有重量轻、 结构简单、造价低廉、安装加工快捷且巧妙地利用了大 楼的高度，从而提高了天线的挂高。 楼顶拉线塔结构采用焊管作为主体，外法兰连接结 构， 采用3方或4方的多层拉线作为力的平衡，可灵活安装在 绝大部分建筑物上面。 楼顶拉线塔在选址上有比较高的需求，因为楼顶拉线 塔一般不采用与楼房生根的方式，因此其主要靠拉线来 平衡自身的稳定和安全，且必须放置在楼房的梁或墙对 基站配套铁塔的简介和应用 应的楼顶面上。因此在勘察时，必须考虑好拉线地锚的 固定方法，以及拉线

9、距离简称拉距的平衡。 楼顶拉线塔因为主体大部分采用单桅杆结构，因此也叫 做楼顶桅杆。下面简要楼顶桅杆的设计思路： 1.主体结构： 楼顶桅杆采用机制焊管塔身，法兰联接结构。楼顶桅杆 主要是借助楼房的高度来升高天线挂高，因此就决定了 楼顶桅杆必须是一种轻小型的铁塔，否则就会对楼房产 生安全威胁。 基站配套铁塔的简介和应用 考虑到铁塔基础一般重量较大，因此楼顶桅杆采用了不做 基础，即不与楼房生根的方式，而是采用向周围布放拉线来 稳定自身，大大减小了自重。结构上则采用小型的空心焊管 或无缝管作为主体，因为直径较小，因此以外法兰来进行连 接固定。为了进一步减小重量，楼顶桅杆不设平台，采用了 小型的角钢连

10、接钢管来固定天线，并在主体上设置轻型的脚 蹬方便工人操作。 2.拉线布放 拉线采用2.2/7钢绞线，拉线在桅杆侧沿拉环穿过绕桅杆一圈 基站配套铁塔的简介和应用 并用线卡做回头，地锚侧应连接花篮，花篮起到调节拉线松 紧的作用，花篮通过卸甲与地锚拉杆连接。拉线与花篮必须 通过衬圈，否则时间长了拉线容易卡断。 拉线地锚需根据不同的楼房结构和楼顶构造来采取不同的固 定方式，拉线地锚禁止只固定在女儿墙上，需固定在楼房主 体墙或柱上，实在不行需采用配重来进行加固。 楼顶桅杆重量一般在0.8吨左右，在风的作用下，拉力会分 解为水平的拉力和向下的压力，因此楼顶桅杆必须放在楼房 基站配套铁塔的简介和应用 的承重

11、梁或承重墙上。勘察时首先要量好楼房的结构，根据 尺寸将楼顶桅杆放置在一个合理的位置，尽量保证楼顶桅杆 的拉线拉距相当，四方拉线的角度必须是90度均匀布放。布 放方法可以把楼房的俯视图根据尺寸画出来，然后根据楼顶 桅杆的拉线布放原则把楼顶桅杆放置在楼房的承重梁上，通 过平衡拉线来决定拉线地锚的布放位置。 桅杆放置好以后，需根据机房的位置布置室外走线架，分水 平走线架和垂直走线架，用于固定室外线缆。 基站配套铁塔的简介和应用 三管塔的特点。三管塔在近些年来有了很大的发 展，在各个地区有了大量的应用。与四边角钢塔 相比，三管塔有用钢量少、塔形简单、占地少、 施工周期短进而造价低的绝对优势。但是三管塔

12、 并不是一种万能的塔，在很多方面不能取代角钢 塔等塔形的作用。简单来说，在高风压地区，以 及通信高度需要40米以上的基站，不建议用三管 塔，原因如下： 基站配套铁塔的简介和应用 1). 依据高耸结构设计规范，在同样的底盘宽度情况下，铁 塔横截面边数越多其稳定性和安全性越好。在相同荷载的情 况下，四边形铁塔比三边形铁塔稳定性好。近几年在通信上 三管塔其所以得到了很大数量的应用，原因是在内地通信基 站建站密集，并且多属于低风压地区，或者山顶上，铁塔高 度只需40米以下，因此可以尽量采用建三管塔来取代角钢塔。 2）在40米以上塔高时，铁塔的风荷载急剧增大，三管塔的 边宽和强度必需加大，否则，其稳定性

13、就会出现问题。比较 可知，若不加大塔的形体，虽钢材比同等高度的用量少，单 基站配套铁塔的简介和应用 塔柱的压力、拔力远大于角钢塔，稳定性和安全性均不如四 边角钢塔，同时基础的压力、拔力也远大于角钢塔，基础造 价和施工难度相应增加。 3）以50米三管塔为例，在0.6KN/m2 以上风压时，若根开在 5米以下，单柱压力就会超过1400KN，钢材用量较角钢塔少 不了多少，且所需多种规格的无缝钢管，购料存在一定困难， 无缝钢管的单价比角钢塔高的多。加之基础造价高，总造价 并不一定少于角钢塔，且安全稳定性上也不如四角角钢塔好。 基站配套铁塔的简介和应用 4）三管塔是钢管和角钢混合结构，加工焊接量较大，对

14、于 较高的塔，腹杆大大增加，连接板焊接量多，加工周期要长 于角钢塔，工艺上难以控制焊接变形量。 5）在大风压（大于0.6KN/M2 ）时，由于塔柱受力太大，法 兰连接螺栓需要大号螺栓且至少20个以上时才可能满足连接 强度，在工艺上很难实现连接。 因此，在大风压下，或通信高度要求在40米以上时，不宜建 三管塔。相反，在风压不大的地区，且通信高度要求在40米 基站配套铁塔的简介和应用 以下时，用三管塔就有角钢塔不可取代的优势。 2. 铁塔高度 移动通信铁塔是一种高耸结构建筑物，其特点是结构 较高，横截面相对较小，横向荷载起主要作用，是一种 细长构筑物。 自立式铁塔常见的就有从20米到60米不等，楼

15、顶的拉 基站配套铁塔的简介和应用 线塔常见的有6米，9米、12米、15米和18米。 下面以50米自立式角钢塔为例简要说明，50米角钢塔 避雷针高度7.5米，总计高度为57.5米。分别在48.8米 和42.5米处设平台一层，可供安装移动通信天线，塔下 设警示牌4块。爬提安装在铁塔中间，并设有安全防护 栏及缆线走线架。根据当地具体情况取一定的风压和地 震裂度。铁塔垂直度应小于等于塔高的1500分之1，即 33MM，局部弯曲度应小于等于1000分之1。塔顶设置 太阳能禁航灯座一套，铁塔防雷接地电阻应小于4欧姆。 铁塔塔体部分共分8段，均采用Q235钢，并设计4 基站配套铁塔的简介和应用 处变坡。铁塔

16、制造前，应进行放样并绘制必要的工艺 图纸，制造完毕在加工单位试拼装，由建设单位或监理 单位参加初步检验，合格后方可出厂。主材段间连接螺 栓肢面双排孔时应错开排列，主要材料应采取钻孔工艺， 铁塔主材上不允许有拼焊接头。铁塔所有部件，需经过 热镀锌处理，以防过度氧化锈蚀，镀锌厚度大于80微米， 表面应均匀光滑。铁塔安装过程中严禁强行组装和现场 火曲构件及钻孔。铁塔组装后，塔脚板应与基础垫板接 触良好，空隙处应垫铁块并灌水泥砂浆固实。铁塔构件 连接螺栓一律要求紧固两遍，架立时紧固一遍，架 立后校直达标后再紧固一遍，一年后由维护单位再紧 基站配套铁塔的简介和应用 固一遍，为防止运行中螺栓摆动，螺栓丝扣

17、外露长度不 少于三扣。 铁塔上每一段杆件的长度和选材均应根据当地的风荷 载和地震指数并利用材料力学和结构力学的知识进行精 确的计算，以确保安全性和合理性，并且在不影响其安 全性的前提之下，尽量应该减少铁塔的造价成本。在将 铁塔的整体结构构化好，并且将材料计算选定后，就应 该按一定的比例将每个杆件的参数、杆件之间的连接以 及相应的尺寸以正面、侧面和剖面的三视图的方式画出 基站配套铁塔的简介和应用 来，并且每张附上该段的材料表及吨位，方便厂家加 工安装。 3. 铁塔用途 在承接设计时首先应该问清楚本期建设的铁塔用途是 什么。因为铁塔可以既可以用来挂移动通信用的天线， 也可以在有些光缆所不能到达的地

18、区用来挂微波件，也 可以在某些地区当作监控摄像用途，也可以用来当作灯 塔照明用，也可以用来当作某些城市建筑物的楼顶装饰 基站配套铁塔的简介和应用 物等等。不同的用途的设计思路是不一样的。 不管铁塔的用途是什么，应该首先保证铁塔的安全使 用性能，其次根据所建铁塔的不同用途来确定不同的设 计思路。如果所建铁塔用来挂移动通信天线，那么在保 证铁塔的安全使用性能的前提下，其次应该考虑的是尽 量减少其造价成本以及减少所占地盘（可以通过缩小根 开、降低平台和爬梯的重量来实现）；如果所建铁塔用 来挂微波件，就要重点考虑其稳固性，因为普通的通信 铁塔尤其在其上部有一定的摆动幅度，而微波通信所用 基站配套铁塔的

19、简介和应用 的微波件在铁塔上不能有大的摇晃，否则会降低其通 信效果，因此就要适当加大其根开及钢材型号来增加其 稳固性。挂通信天线也要根据天线的数量以及大小等特 点来进行不同的设计。 如果在城区，就要考虑其美观性以及和周围建筑物的 相互协调性。如果在野外，就主要考虑其造价和实用性； 如果所建铁塔用来当作某些城市建筑物的楼顶装饰物， 就要重点考虑其美观性以及和周围建筑物的相互协调性， 可以进行适当的特殊造型设计。 基站配套铁塔的简介和应用 4. 铁塔基础 在对通信铁塔的设计过程中，基础设计是铁塔设计中 非常重要的一部分。通信铁塔基础一般选用钢筋混凝土 开挖式柱基础或桩基础，以天然地基作持力层，节省

20、整 个铁塔的造价。 钢筋混凝土开挖式柱基础属于浅基础，采用联系梁连接 结构，利用土壤本身的承载力和开挖基础周围的土壤的 压力来达到抗拔和抗压的目的。开挖深度一般在34 基站配套铁塔的简介和应用 米，适合于地基承载力较好，土质比较均匀，黄土湿 陷性比较小的情况下选用，优点是比较经济、施工简便。 桩基础适合在上部土层承载力较低，比较薄，而且黄 土湿陷性比较大，不适合做浅基础持力层，此时适宜选 用桩基。桩基础主要利用基础与周围土壤的摩擦力达到 抗拔和抗压的目的。同等塔高下，采用桩基造价比独立 基础要高，开挖深度一般都在6米以上，有时会偏低些。 但是桩基础的安全性要比开挖式基础高一些。 基站配套铁塔的

21、简介和应用 一般来说，对于场地地质条件比较好的地方，能够设 计成独立浅基础形式，基础投资比较经济；设计的场地 地质条件采用桩基的基础设计，投资相对来说要大一些。 在基站选址时，要对当地的地形、地势及地质条件有所 了解，避开不利地质条件，通过调整塔基位置达到减少 投资的目的。 1）铁塔所建地地形 基站应选择在地形平坦、地质良好的地段，避开断层、 基站配套铁塔的简介和应用 土坡边缘、古河道和有可能塌方、滑坡和有开采价值的 地下矿藏或古迹遗址的地方。在选择时还要对场地周围 地质条件进行前期勘察和判别，尽可能选择在地质条件 相对较好的地方。另外，前期勘察选址也影响基础的施 工，对缩短工期、控制施工费用

22、有着重要的作用。 除了通信铁塔选址的确定，还会在基础设计时碰到一些 特殊问题，如埋置深度、边坡稳定的影响。在选址确定 后，就要求在基础计算中必须去处理这些不利因素，便 于后续的基础设计。 基站配套铁塔的简介和应用 由此可见，前期选址对基础设计影响较大，控制铁塔投 资成本，除控制铁塔及基础设计外，还应加强前期选址 工作。 2）铁塔所需地盘 在基础设计时，前期对铁塔所建的地盘要求在某种情况 下是非常严格的。下面以地面自立式角钢塔和楼顶拉线 塔为例说明。 基站配套铁塔的简介和应用 如果铁塔所建地点位于比较广的区域时，就不用太考虑 这一点。如果位于山顶上或者周围有建筑物，就对地盘 有了尺寸的要求。在山

23、顶上建塔时，以根开8M8M的 铁塔为例，就要求最少不小于12M12M的地盘。因为 铁塔在受到风的作用时，其中有的塔脚就会受到来自另 一面的压力，有的塔脚就会受到拔力。当受到拔力时， 力会传到铁塔的基础，此时基础会有一个45度角左右的 力朝铁塔外侧向起拔，而这时铁塔基础旁边的土层就起 了一个阻挡作用，因此铁塔塔腿的外侧就必须有一定范 围的土层作为屏障，一般要求大于等于4米。因此在有 的山顶上，平展的区域较小，就要使用炸药来进行开山 放炮，来炸出铁塔所要求的地盘面积，千万不能只根据 塔腿根开的大小就来进行基础施工。 基站配套铁塔的简介和应用 2007年内蒙古阿拉善盟地区G网12期新建铁塔工程中有

24、三个基站的铁塔建设就出现了这个问题，其中以塔尔岭 基站最为严重。这三个站都是建在山顶上，而这些山顶 面积都比较小，是山脊梁地形。结果施工队就只炸出了 塔腿根开那么大的一个区域就进行了施工，结果造成基 础外侧的土层塌方，使铁塔基础外漏，没有了任何土层 保护。但是整个铁塔、基站还有传输线路都已建好并且 已经开始投入使用，所以没有拆除，而是采用了基础护 坡加固方案。人为的在铁塔基础外侧利用钢筋混凝土充 当外侧屏障，对整个山坡进行加固堆砌，来达到保护作 用，造成了不必要的很大的浪费和损失。 三管塔和单管塔在所需地盘上较角钢塔就有了很大减少。 基站配套铁塔的简介和应用 3）地堪资料 在铁塔基础设计时，需

25、要让建设单位委托地质单位提 供本期所建的每个基站的地堪资料。地堪资料是在将铁 塔站址选定后，由地质勘察单位对站址处的土质进行挖 掘并分层鉴定，对土质的各个参数都要作以鉴定，其中 重要的参数有黄土的湿陷性分析、承载力大小、土壤的 测磨阻力、土壤的组成情况、地下水位情况以及地阻值 大小等参数。 工程上将黄土中各种不同大小的土粒，按适当的粒径 范围分为若干粒组，同一粒组具有相类似的性质。根据 我国“土的分类标准（GBJ145-90）”可以将土粒按照 粒 基站配套铁塔的简介和应用 径从大到小划分为以下几类：漂石（块石）粒，粒径 d200mm。卵石（碎石）粒，粒径200mmd60mm。 砾粒（包括粗粒、

26、细粒），60mmd2mm。砂粒， 2mmd0.075mm。粉粒，0.075mmd0.005mm。 粘粒，d0.005mm。 我国建筑地基基础设计规范GBJ789将土分成： 岩石、碎石、砂土、粉土、粘性土和特殊土。颗粒间牢 固联结、呈整体或具有节理裂隙的岩体，称为岩石，按 坚固程度可分为硬质岩石和软质岩石，按风化程度可分 为微风化、中等风化和强风化。碎石土是指粒径大于 2mm的颗粒含量超过全重50的土，可分为漂石、块石、 卵石、碎石、圆砾和角砾。粒径大于2mm的颗粒含 基站配套铁塔的简介和应用 量不超过全重的50、粒径大于0.075mm的颗粒超过全 重的50的土称为砂土，可分为砾沙、粗砂、中砂、

27、细 砂和粉砂，按密实度可分为松散、稍密、中密和密实。 粉土系指塑性指数Ip小于或等于10的土，其性质介于砂 土与粘性土之间。塑性指数大于10的土称为粘性土。特 殊土包括软土、冻土、膨胀土、红粘土、盐渍土、人工 填土和湿陷性土。 设计中要根据所建铁塔的地勘资料来选取不同的方案 和一些措施，它决定了铁塔的基础采用桩基础还是开挖 式基础，以及接地网的设计等等。 基站配套铁塔的简介和应用 4）防雷接地 基站设备和移动通信铁塔也都需要防雷接地设施，也就 是说当雷电击中基站时，要利用一些引雷装置将雷引入 大地，从而不伤害到设备。通常的做法是在地表以下设 备接地网，一般情况下接地网一般根据地质情况和现场 情

28、况设计为角钢型接地网、钢板型接地网等。接地电阻 要求小于4欧姆，如果大于4欧姆，则一般采取向外延伸 增加接地带和接地极，并适量填充粘土、降阻剂以减少 电阻率，至达到要求为止，道理就是利用增加与土壤的 接触面积来达到降阻目的，降阻剂要用水和好后，均匀 的包裹在接地网上面。每年雨季前应实测接地电阻， 基站配套铁塔的简介和应用 如大于4欧姆，应采取措施处理。 基站设备的接地和铁塔的接地可以共用一个接地网即联 合接地，但是两个接地处不能接在一处，应该将铁塔的 接地和基站设备的接地接在接地网的对角处，否则如果 离的太近，会出现回路反流。在地表以上，铁塔的接地 扁钢和基站机房的接地扁钢不能相距太近，更加不

29、能是 二者连接共同汇入地下，这样的会引起回路反流，就会 将雷电通过机房的接地扁钢反流入机房，从而流入设备 破坏设备。 在铁塔的顶端要设计一个避雷针装置，设计为圆钢形式， 一般510米高，然后通过两根扁钢顺着塔腿一直 基站配套铁塔的简介和应用 通到塔脚，与地表下的接地网相连。在雷电发生的情况 下，如果铁塔所在上空中雷电比较密集，这时在尖端处 容易产生电势差，就会将雷电通过引流作用，通过避雷 针、接地扁钢和接地网将雷电导入地下，达到避雷目的。 在基站机房中，设置一到两块接地铜牌，每台设备通过 电缆与接地铜牌相连，接地铜牌再通过扁钢接入到地下 接地网，不同的地排连接扁钢都要在不同的地点入地与 接地网连接，否则同样会发生回流。 5. 铁塔验收 铁塔设计完成以及会审结束后，首先将图纸发给铁塔加 工厂来进行加工放样，并且在其过程中要多与加工厂联 基站配套铁塔的简介和应用 系。基础设计完成后将基础设计图纸发