屋面天线抱杆负荷计算

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1、1 屋面天线抱杆负荷计算屋面天线抱杆负荷计算 1 目目 录录 1前言前言2 2抱杆的工艺要求抱杆的工艺要求3 3屋面抱杆的设计依据和分类屋面抱杆的设计依据和分类4 4屋面抱杆的风荷载计算屋面抱杆的风荷载计算 .8 5屋面抱杆的强度、刚度及稳定性计算屋面抱杆的强度、刚度及稳定性计算10 6备注备注18 7附件附件19 2 1 前言前言 现阶段中国移动正在全力推动 TD-SCDMA 网络建设，基站建设是其中的关键。TD- SCDMA 基站目前多数集中在大中城市，其中相当多的基站需要新建屋面抱杆用以安装 TD 天线。为更好地指导 TD-SCDMA 基站土建改造的建设工作，特对屋面抱杆进行计算。 1.

2、1 本计算适用于安装 TD-SCDMA 移动通信天线及塔顶放大器（以下简称“塔放”或” TMB”）的抱杆工程。 1.2 抱杆工程应满足天线、塔放的工艺要求，并做到安全可靠，经济合理，施工简便， 因地制宜。 1.3 抱杆工程应首先符合相关国家标准和行业标准的规定。 1.4 天线抱杆的使用年限取决于钢材及紧固件的防腐年限。 3 2 抱杆的工艺要求抱杆的工艺要求 2.1 几何尺寸及重量 综合不同厂家产品的数据，取最大的尺寸与重量作参考。 TD-SCDMA 定向天线尺寸：1268688102mm，重量：17.6kg； 塔放尺寸：352290488mm，重量：24kg，每副 TD-SCDMA 天线配 1

3、 个塔放。 定向天线 塔放 全向天线 塔放 避雷针 避雷针 图 2-1 天线与塔放 2.2 天线抱杆的直径 综合不同厂家的产品要求，选取天线卡具共同可用的尺寸作参考。 抱杆直径为 64mm110mm。 2.3 天线间距要求 同一 TD 机站三个扇区天线间的间距要求： 水平间距2 m，如果条件不具备，特殊情况下可以1.5m。 垂直间距（上层天线下缘与下层天线上缘）1.0m，特殊情况下可以0.5 m。 2.4 屋面天线辐射角和抱杆安装位置 屋面对天线辐射的影响，要求沿天线扇区方向，自天线顶端至屋面边沿（或女儿墙边 沿）的连线与抱杆之间的夹角小于等于 45。抱杆在屋面的安装位置由通信专业设计人员 确

4、定。 4 3 屋面抱杆的设计依据和分类屋面抱杆的设计依据和分类 3.1 屋面抱杆安装环境 安装环境是指在建筑的屋面上安装抱杆的屋面建筑形式，指抱杆安装的位置、高度、 周边状态、抱杆附着物的特征等因素所决定的综合条件。主要有上人屋面和不上人屋面两 种形式，屋面安装环境大致有三种状况： （1）无女儿墙的屋面、 （2）有女儿墙的屋面、 （3）有突出屋面的局部建筑。 因建设地点不同、基本风压不同、抱杆安装高度不同，导致安装环境的很大差异。如 能将抱杆的基座直接锚固在屋面结构上是最安全可靠的安装方式，但因屋面防水层破坏后 很难恢复，这一方式难以实现，所以，屋面安装环境尽量以不破坏屋面防水为前提。 3.2

5、 贴墙式屋面抱杆 抱杆直接固定在实心砖墙或混凝土构件上（如：混凝土梁、柱、墙） 。绝对不允许利用 任何类型的轻质墙固定抱杆（如：加气混凝土墙、轻质陶粒混凝土墙、空心砖墙、空斗砖 墙、泰柏板墙等） ，遇到轻质墙时，应将抱杆固定在轻质墙体内的混凝土构造柱上。 贴墙式抱杆可固定于女儿墙，也可固定于突出屋面的局部建筑之墙体，利用墙体确保 抱杆的稳定。贴墙式抱杆支架方案如图 3-所示： 附墙式抱杆配重+附墙式抱杆配重式抱杆图 3-1 贴墙式抱杆 5 安装要求安装要求 （1）附着于女儿墙内侧的抱杆，由于固定端长度较短，抱杆不宜过长，女儿墙以上长 度在 1.6m 左右，能满足安装天线即可；同时抱杆的两个锚固

6、点间距不小于 0.6m。 （2）附着于突出屋面的局部建筑墙体或女儿墙外侧的抱杆，其墙顶伸出长度3m 时， 抱杆在墙体上的锚固长度不小于墙顶伸出长度的 1/2。 （3）附着于突出屋面的局部建筑墙体或女儿墙外侧的抱杆，其墙顶伸出长度超过 3m 时，需进行专门设计。 3.3 贴墙配重式屋面抱杆 当女儿墙高度较低，不满足结构安装要求时，可采用此安装方式。 其特点是：在有女 儿墙的屋面上，能比单纯配重式抱杆支架更接近屋面边沿。天线和塔放可安装于同一抱杆。 图 3.2 贴墙配重式抱杆 安装要求安装要求 （1）在不上人屋面安装时，如果配重块不能布置在墙、梁上方，建议加长配重臂长度 以减小配重块重量。 （2）

7、抱杆距屋面边沿的距离与抱杆高度有关，应经过计算确定抱杆高度。抱杆较长时， 应加钢斜撑。 （3）混凝土墩的重量、数量与间距通过抗倾覆计算确定，设计确定的配重块重量和配 重臂长度不能自行变更。 6 （4）应首选整体混凝土配重块，如施工不便，采用散体配重时，应有散体防松散和防 盗措施。 （5）配重部分安装完成后应稳固无晃动，如屋面不平整，应在配重块下方用 1:3 水泥 砂浆找平。 （6）选址应避开屋面挑檐、雨水口、天沟，并注意不得损害原屋面防水层。 （7）贴墙配重式抱杆支架不适用于轻型屋面。 3.4 配重式屋面抱杆 抱杆下端支架利用混凝土墩等重物做抗倾覆的配重，保证抱杆在风荷载作用下的稳定。采 用此

8、种方式可不破坏屋面，可用于上人和不上人屋面。因为一般屋面结构允许荷载有限， 安放时应选择建筑墙、梁位置上方布置配重块，混凝土墩之间用型钢连接（焊接或螺栓连 接） ，形成一个抱杆支架的底座。 图 A.4.2 配重式抱杆 安装要求安装要求 （1）配重式抱杆支架在不上人屋面安装时，如果配重块不能布置在墙、梁上方，建议 加长配重臂长度以减小配重块重量。 （2）抱杆距屋面边沿的距离与抱杆高度有关，应经过计算确定抱杆高度。抱杆较长时， 应加钢斜撑。 （3）混凝土墩的重量、数量与间距通过抗倾覆计算确定，设计确定的配重块重量和配 7 重臂长度不能自行变更。 （4）应首选整体混凝土配重块，如施工不便，采用散体配

9、重时，应有散体防松散和防 盗措施。 （5）配重式抱杆安装完成后应稳固无晃动，如屋面不平整，应在抱杆底座下方用 1:3 水泥砂浆找平。 （6）选址应避开屋面挑檐、雨水口、天沟，并注意不得损害原屋面防水层。 （7）配重式抱杆支架不适用于轻型屋面。 8 4 屋面抱杆的风荷载计算屋面抱杆的风荷载计算 4.1 计算标准 由于屋面移动通信天线承受风荷载的情况没有专门机构进行研究，亦没有专门针对移 动通信天线的计算参数。为确保天线的安全，也为便于科学、准确地计算风荷载，本计算 依照国家标准建筑结构荷载规范GB50009-2001 中对风荷载计算的相关条文，对风载计 算中的主要参数作出统一规定。 4.1.1

10、根据移动通信天线的重要性和建筑结构荷载规范的有关规定，基本风压按 50 年 一遇的风压采用。 4.1.2 安徽省主要城市风压统计如下： 城市风压表 合肥亳州蚌埠六安安庆黄山市芜湖滁州 0.350.450.350.350.400.350.400.35 4.1.3 本期 TD 工程基本风压值取 0.45kN/m2 ，(按 50 年重现期)。因本期 TD 工程主要覆 盖城市具有密集的城市建筑，地面粗糙度类别一般取 C 类。 4.1.4 根据城区 TD 天线的一般安装高度要求，进行屋面抱杆风荷载计算时，取计算高度 为 40 米。 （注：一般情况当天线挂高小于 40 米；当天线实际挂高超过 40 米时，

11、应根据实 际高度计算。 ） 4.1.5 考虑到通信天线的重要性和风荷载的不确定性，对于天线塔架和建筑结构相连接部 位的连接措施，建议在计算的基础上适当加强。 4.2 风荷载计算参数 风荷载标准值：Wk=ZSZW0 式中 Wk风荷载标准值（kN/m2） ； Z高度 z 处的风振系数，针对屋面抱杆不考虑，Z=1； S风荷载体型系数,根据天线形状，S=1.3； Z风压高度变化系数，40 米高度取值为 Z=1.13； W0基本风压（kN/m2）,分别为 0.35、0.40、0.45 三个级别。 2.3风荷载标准值： 9 根据上述计算参数，举例计算风荷载标准值如下 Wk0.45=1.3X1.13X0.4

12、5=0.661( kN/m2) TD-SCDMA 天线面积：A1=1.2680.688=0.872m2 塔放迎风面积：A2= 0.3520.290=0.102m2 注：TD-SCDMA 天线尺寸采用TD-SCDMA 新建抱杆土建施工图设计总说明 ； TD-SCDMA 天线安装在抱杆顶端，塔放安装在 TD-SCDMA 天线下方，TD- SCDMA 天线与塔放之间的距离为 200mm。 TD-SCDMA 天线所受风荷载设计值：W1=1.4*A1*Wk W10.45=1.4*0.872*0.661=0.807kN 塔放所受风荷载：W2= 1.4*A2*Wk W20.45=1.4*0.102*0.66

13、1=0.094kN 10 5 屋面抱杆的强度、刚度及稳定性计算屋面抱杆的强度、刚度及稳定性计算 设计遵循的标准、设计遵循的标准、规范规范 移动通信工程钢塔桅结构设计规范(YD/T5131-2005) 移动通信工程钢塔桅结构验收规范(YD/T5132-2005) 钢结构设计规范(GB50017-2003) 高耸结构设计规范(GBJ135-90) 安徽省 TD-SCDMA 工程基本风压值取 0.45kN/m2，(按 50 年重现期)。因 TD 工程目前主 要覆盖城市具有密集的城市建筑，地面粗糙度类别一般取 C 类。根据城区 TD 天线的一般 安装高度要求，进行屋面抱杆风荷载计算时，取计算高度为 4

14、0 米。 一、一、贴墙式抱杆贴墙式抱杆 以 3 米贴墙式抱杆安装 TD-SCDMA 天线及塔放的计算过程为例，介绍计算过程：将抱杆 简化为悬臂杆件，固端选取在最上面一排螺栓处。计算简图和挠度应力图见图 1图 3，计 算结果见表 1. 图 1：贴墙式抱杆计算简图 11 图 2 3m 贴墙式抱杆挠度图 图 3 3m 贴墙式抱杆弯矩图 由钢结构设计规范(GB50017-2003)公式 5.2.1 弯矩作用在主平面内的拉弯构件和压弯构件，其强度应按下列规范计算： f W M W M A N nyy y nxx x n 式中：、与截面模量相应的截面塑性发展系数，应按表 5.2.1 采用。抱杆主杆 x y

15、 为热轧无缝钢管，15 . 1 x 由钢结构设计规范(GB50017-2003)公式 5.2.2 弯矩作用在对称轴平面内（绕 X 轴）的实腹式压弯构件，其稳定性应按下列规定计算： 弯矩作用平面内的稳定性f N N W M A N Ex xx xmx x )8 . 01 ( / 1 式中：所计算构件段范围内的轴心压力；N 参数，； / Ex N)1 . 1 ( 22/ xEx EAN 弯矩作用平面内的轴心受压杆件稳定系数； x 所计算构件段范围内的最大弯矩； x M 在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量； x W1 12 等效弯矩系数，悬臂杆件。 mx 0 . 1 mx 以 3 米贴墙式抱

16、杆安装 TD-SCDMA 天线及塔放的计算过程为例： 计算条件：抱杆截面 70*5 热轧无缝钢管，每米重量 8.01kg/m，截面面积 A=10.21cm2，抗 弯刚度 W=15.50cm3，回转半径 i=2.30cm TD-SCDMA 天线重量为：17.6kg；塔放重量为：24kg 其中风荷载产生弯矩设计值： M=0.807*(3-1.268/2)+0.094*(3-1.268-0.2-0.352/2)=2.04kNm 抱杆、天线及塔放产生的压力设计值： N=1.2* (8.01*3+17.6+24)*9.8/1000=0.772kN 其中长细比：250130 1030 . 2 30005 . 02 i l x 式中：压杆计算长度系数，对于压杆一端固定，一端自由；0 . 2 杆件长度取值，杆件自重、天