一体化活动基站体型系数的计算分析及与现行规范的比较

关键词：一体化移动基站 体型系数

中图分类号：S972.7+6 文献标识码：A 文章编号：

#

近年来，一体化移动基站在通信工程中的应用越来越广泛风荷载体型系数，现行规范在计算一体化铁塔风荷载时，往往将体形系数取为某一确定值，而实际上由于结构体形变化复杂，且存在外界干扰，取单一系数会显得比较粗糙，因此有必要对移动基站体形系数进行研究。 #

体形系数计算与分析

#

一体化移动基站属于风敏感结构，部分移动基站没有混凝土基础，需要进行详细的风振响应分析。由于结构本身的复杂性以及机房的干扰，作用在塔上的风荷载相对复杂。在实际工程的风荷载计算中，体系数和风振系数是比较难确定的。本文主要讨论风荷载中的体系数，采用基于计算流体力学（CFD）理论的风荷载数值模拟方法，对移动基站的体系数进行分析研究。

下面对本项目的计算模型及计算结果作一简单介绍：

#

1. 计算模型

一体化基站结构几何参数为：塔结构采用不同大小的20#无缝钢管，0~18m高度处塔径为377mm；18m~24m高度处塔径为351mm；24m~30m高度处塔径为299mm；30m~33m高度处避雷针直径为48mm；塔结构在0~20m高度表面布置直径487mm多孔馈线美化盖，22m高度对称布置3台RRU，长*宽*厚为0.35m*0.3m*0.15m； 25m、28m高度处对称布置3面通信天线，长*宽*厚为1.35m*0.3m*0.15m；铠装机房长*宽*高为6.16m*2.3m*3.17m；塔结构在10m高度处用两根斜拉杆与铠装机房连接。 #

塔结构及其与机房连接的复杂性给数值模拟计算带来很大困难。为了便于数值模拟计算，同时满足工程需要，对真实结构模型进行了简化，以确保安全。为此，通信塔0~30 m塔节采用直径487 mm圆柱结构，30 m~33 m塔节采用直径299 mm圆柱结构；将对称布置的天线支架简化为对称布置的长方体；省略两根细长支架杆件的干扰效应，将圆柱结构与靠近机房部分整体连接。

2. 与风荷载相关的参数

#

1. 基本风压及场地地形

#

按照我国现行的《建筑结构荷载规范（-2001）》（以下简称《规范》），上海市重现期50年的基本风压宜为0.55kN/m2；B类地貌对应的地面粗糙度指数宜取为。 #

2. 计算风速

根据规范规定，基本风压与基本风速的关系可用下式表示：（kN/m2）。据此可计算相应的基本风速： #

实际计算中取风速为，计算采用雷诺平均法，所用软件为美国公司CFD软件，以15°为间隔考虑24个风向的风荷载效应，考虑到结构与风荷载的对称性，实际计算只需计算13个风向。

#

（三）计算结果及分析

#

以下是两种典型风向下塔结构（含机房）的风压云纹图。压力云纹图采用不同的颜色代表不同的压力值，可以直观地显示出结构在风荷载作用下整体的受力分布情况。根据求得的各点风压系数及该点的隶属表面积，采用加权平均法即可求得平均体系数。

#

1. 压力莫尔图

在正风向作用下，塔结构表面(含机房)气压云图如图4所示。

#

图1 压力莫尔图

#

2. 体形分段系数 #

塔结构表面沿顺风向分段体形系数及13个风向下结构整体体形系数如表1所示。 #

表1 建筑物顺风向分段形状系数及整体形状系数 #

根据以上结果可知，在22~22.35m、25~26.35m、28~29.35m高度处，由于天线的设计，顺风向体系数相对较大风荷载体型系数，达到1.0左右。以25~26.35m段为例： #

按照《钢结构单管通信塔技术规范》（CECS 236:2008）规定，若分别计算管体和天线，不考虑二者之间的遮挡因素，管体系数取0.6，板状天线系数取1.3，则： #

根据数值分析结果，综合考虑圆柱和天线的影响，可得：

#

从上式可以看出，按照规范分别计算的圆柱体与天线的体型系数明显大于综合考虑得到的体型系数。 #

管装塔身系数在0-3.17m之间，由于受机房干扰较大，不同风向数值相差较大；其他部分基本在0.7~1.0之间。根据《钢结构单管通信塔技术规范》（CECS 236:2008）规定，表面光滑时，塔身整体塔身系数约为0.6。 #

综上所述 #

本文通过风荷载数值模拟方法对一体化有源基站的风荷载体形系数进行分析，得出以下结论：

#

1、一体化移动基站筒体系数可在标准值基础上适当增加，同时考虑到机房、天线等干扰。 #

2、在天线安装位置，按《钢结构单管通信塔技术规范（CECS 236:2008）》分别对管子和天线计算的风荷载体形系数是相对安全的。 #

参考 #

[1].中国计划出版社，2007

#

[2].北京邮电大学出版社，2006

#

[3] 赵鹏团.王国燕.2012.2