中通服咨询设计研究院有限公司 唐 欣

“共享”已成为当下经济发展的热点，杆塔资源的共享一方面减少了通信公司土地、人力、电力资源及设备材料消耗和成本支出，另外一方面可提高产权方经济效益，是合作双方互利互惠的有效方式。在制定社会资源杆塔的改造应用方案时，应以安全为前提，结合现有和新增挂载设备，对承载能力进行评估，经分析后再制定规划方案。本文主要对社会资源杆塔的可用性进行安全分析，为通信网络的安全运行提供可靠的保障。

一、引言

随着4G网络建设的进一步深化、5G商用的来临，移动通信站址需求正向高密度、低空间的方式发生变化，采用小微站加强立体覆盖，逐步成为移动接入网的重要建设方式。铁塔公司已经在积极倡导和呼吁变“社会塔”为“通信塔”，充分利用城市路灯杆、监控杆、广告牌、交通指示牌等社会公用设施挂载通信设施。

在制定社会杆塔资源的改造应用方案时，应以安全为前提，结合现有和新增挂载设备，对承载能力进行评估，经分析后再制定规划方案。

二、评估检测流程

通过对社会杆塔资源的初始质量状况核实和检测，尤其是对抗震防风等性能进行分析复核把关，为复核塔体及基础的使用状态提供有力依据，确定能否改造达到使用目的。评估检测的基本流程如图1：

图1

三、检测内容及方法

（一）钢结构塔身结构检测

1.塔身结构检测要点

（1）调查结构的建造、使用和修缮的历史沿革、建筑风格、结构特点、结构布置、构造等措施。

（2）全面检查和记录结构承重结构和维护结构的损坏部位、范围和程度。

a）抽样检测承重结构材料性能，构件抽样数量和部位应符合相关标准的规定。抽样部位应含有代表性的损坏构件。

b）检测该塔的结构的完损程度，分析损坏原因。

c）检测结构倾斜和不均匀沉降现状。

（3）根据实测结构材料力学性能，按现有荷载、使用情况和结构体系，建立合理的计算模型，验算结构现有承载力，对整改后可安全使用年限进行评估。

具体检测内容包括以下内容：

a）塔身主体框架倾斜测量；

b）腿部主材、斜材弯曲、倾斜状况；

c）柱脚是否有下沉，下沉引起的倾斜和弯曲变形状况；

d）各杆件连接节点、各加劲肋、斜撑是否符合设计要求；

e）各杆件是否扭曲、变形、有无变形、开裂和损伤；

2.连接及节点

（1）检查构件（重点是框架梁、柱、支撑）在制造和安装过程中遗留的缺陷。

（2）检查高强螺栓的松动、脱落、错位、剪断、延迟断裂和损伤情况。

（3）对接焊缝质量等级检测。

a）工厂焊接的受拉对接焊缝是否符合原设计及《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）表5.2.4中质量等级的要求；

b）现场的对接焊缝是否符合原设计及规范《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）表5.2.4中质量等级的要求；

c）所有的角焊缝是否符合规范《钢结构工程施工及验收规范》（GB50205-2001）附录A中外观质量等级的要求；

d）H型钢支撑与柱、梁的对接焊缝能否达到等强度连接；

e）主要焊缝尺寸检查。

（4）节点变形及损伤检测。

（5）支座或柱脚位移、变形及损伤检测。

3.腐蚀或锈蚀

（1）检查构件及连接处容易积灰、积水的部位，以及干湿交替影响部位的腐蚀状况，隐蔽部位的损伤和锈蚀状况应是重点检查的范围之一。

（2）构件、节点及连接的锈蚀处，应查明锈蚀深度或板件厚度减少的程度，以及锈坑、锈烂的状况及范围。

4.其他检测

（1）构件尺寸检测；

（2）构件表面漆膜厚度检测；

（3）没有图纸部分测绘；

（二）混凝土基础检测

视现场倾斜及沉降检测结果综合判断是否需要对基础进行开挖检测。

四、相关规定限值及检查数量

1.《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》（YD 5131-2005）第3.1.10规定：

在以风荷载为主的荷载标准组合作用下，塔桅结构任意点的水平位移不得大于表5.1的规定：——任意点高度；——层间间距。

检查数量：双向检测。

表4.1 移动通信工程钢塔桅结构的水平位移限值

2.《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》（YD 5131-2005）第5.2.2规定：

塔架的主材、腹杆等构件的长细比λ应不超过下列规定值：

（1）主材：λ≤150

（2）横杆、斜杆：λ≤180，当内力小于杆件承载力的50%时，λ≤200

（3）辅助杆、横隔杆：λ≤200

（4）受拉杆 ：λ≤350

（5）施加预应力的拉杆，长细比不受限制。

（6）桅杆两相邻拉线节点间杆身长细比宜符合下列规定：

（7）格构式桅杆（换算长细比）：λ0≤100

（8）实腹式桅杆：λ≤150

检查数量：按构件数抽查10%。

3.《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》（YD 5131-2005）第6.1.5规定：

钢塔桅结构构件的最小规格要求：

（1）主要受力的角钢截面不宜小于L45×4；

（2）节点板厚度不宜小于5mm，塔脚板厚度不应小于16mm，锚栓垫板厚度不应小于12mm；

（3）钢管的厚度不宜小于4mm；

（4）平台钢板厚度不宜小于4mm，圆钢直径不宜小于Φ14；

（5）攀登设施（爬梯、爬钉）的踏脚件直径不应小于16mm；

（6）拉线截面不应小于35mm2，拉线棒的直径不应小于16mm。

检查数量：每种规格抽查10%，且不少于5件。

4.《高耸结构设计规范》GB50135-2006第5.10.13规定：

钢塔桅结构构件采用螺栓连接时，用于连接受力杆件的螺栓，其直径不宜小于12mm，弦杆角钢连接，在接头一端螺栓数不宜少于6个，每一杆件在接头一端的螺栓数不宜少于2个，辅助杆可用一个螺栓，接头应靠近节点。

检查数量：按连接点数抽查10%。

5.《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》（YD 5131-2005）第6.2.4规定：

螺栓的排列和距离，应符合表4.2的要求。

表4.2 螺栓的排列和允许距离

注：

（1）d0为螺栓的孔径，t为外层较薄板件的厚度；

（2）钢板边缘与刚性构件（如角钢、槽钢等）相连时，螺栓最大间距可按中间排的数值采用；

（3）高强螺栓指8.8级及以上等级螺栓。

检查数量：按连接点数抽查10%。

6.《移动通信工程钢塔桅结构设计规范》（YD 5131-2005）第7.2.6规定：

钢塔桅结构的地基变形允许值可按表4.3的规定采用。

表4.3 移动通信钢塔桅结构的地基变形允许值

注：l为相邻基础中心间的距离。

检查数量：全数检查。

《高耸结构设计规范》（GB50135-2006）第5.10.16规定：

加劲肋的厚度不宜小于肋长的1/15，并不宜小于5mm。

检查数量：全数检查。

《钢结构单管通信塔技术规程》（CECS236：2008）规范第5.4.1规定：

单管塔所采用的筒体壁厚不应小于5mm；法拉盘厚度不宜小于20mm。

检查数量：每种规格抽查10%，且不少于5件。

《钢结构单管通信塔技术规程》（CECS236：2008）第5.4.10规定：

对于有加劲肋法兰盘：管径大于120mm时，螺栓不宜少于6个。

检查数量：按连接点数抽查10%。

《钢结构单管通信塔技术规程》（CECS236：2008）第3.0.5规定：

在风荷载频遇组合下，塔顶水平位移不应大于塔高的的1/50。

检查数量：双向检测。

五、评估计算

根据检测得到的实际数据，以构件实际有效截面以及构件的实际变形状况，建立结构有限元模型，对需要评定结构及构件进行计算分析。

（一）计算用软件

在进行结构的安全性评估时，采用有限元方法验算各荷载组合下塔身主体结构是否满足安全性评价标准，具体验算时采用SAP2000、Midas10.0软件分析校核，并采用Ansys软件对结构的重要结点进行精细有限元分析。

（二）计算内容

1.塔身结构

（1）验算各荷载组合下，塔身主体结构的强度；

（2）验算各荷载组合下，塔身主体结构的变形；

（3）验算各荷载组合下，塔身主体结构的稳定性。

2.基础

（1）验算各荷载组合下，基础结构的强度；

（2）验算各荷载组合下，基础结构的抗拔稳定及抗滑稳定；

（3）验算各荷载组合下，地基的变形。

（三）计算模型

1.建立塔身结构系统的各子结构及基础部分模型，建模时考虑所有附属结构对塔身结构模型的影响；

2.建立计算模型时，考虑材料的实际力学性能，包括材料腐蚀对力学性能的影响，采用实测的弹性模量、屈服强度等；

3.构件采用实测截面尺寸，并考虑构件实测变形情况；

4.定义支座及节点约束时根据现场实际情况及设计图纸确定；

5.实际荷载施加位置根据现场检测情况确定。

（四）结构安全性评定

根据现行国家检测鉴定标准及设计规范综合评定基站铁塔系统各子结构及塔身本体结构，按照构件应力比分类确定安全的构件，应力比接近极限的构件，以及应力比超出规范要求的构件，并大修及改造设计给出合理建议。