移动通信基站铁塔的选型及设计
随着移动通信的不断发展，用户对通信质量的要求不断提高，因此，对于移动通信基站设计要求更严格。
本文主要谈谈移动通信基站铁塔的选型及设计。
标签：移动通信;基站铁塔;选型;设计
前言：
移动通信基站的设计需要考虑众多因素，不仅要考虑铁塔本身的结构，还要考虑四周的地理环境、用户的要求以及美观性，以及设备的性价比等因素，且还需要考虑后续维护是否简单，因此，在进行铁塔设计时，必须综合上述各种因素，才能保证移动通信基站正常安全运行。
一、移动通信基站基本框架
通信基站的设计包括以下面三个部分：主要框架结构图如图1所示：
图1 移动通信基站框架结构
二、基站铁塔选型三个依据
地面塔通常采用的塔型有角钢塔、钢管塔（四柱或三柱）、钢独管塔、拉线塔（桅杆）。
角钢塔是最普遍的塔型，它制作安装简便，经济适用，应是铁塔建设的首选。
钢管四柱（或三柱）塔因其根开可以做得很小（2m左右），适用于狭窄场地或距建筑物较近的情况，但造价高于角钢塔。
独管塔多用于城市风景区或其它要求美观的场所，因为独管塔馈线引下和人员攀登都不方便。
加之造价较高，仅用于特殊要求的环境。
拉线塔的优点是用钢量小，但占地面积大，是否经济应综合考虑;另外拉线塔易受外力破坏，一旦拉线受损即造成倒塔;拉线塔受风力作用还会发生摆动和水平扭动，采用微波传输的基站慎用。
屋顶塔一般采用角钢塔较多，塔的设置有两种情况，一是建筑物设计时已考虑了铁塔的荷载并设置了预埋件（如电信机房楼顶），二是在旧建筑物上加建铁塔。
第二种情况要对原建筑进行验算，对结构进行改造，增设铁塔的锚固措施;铁塔的根开往往不等，塔高也受限制，还要认真修复因施工受到破坏的屋面防水层，设计时应格外慎重。
当天线挂高比建筑屋面高出不多时（10m左右），可采用简易的屋面铁架方式，在建筑的梁（墙）处浇筑混凝土墩作为配重（计算混凝土重量足以抵抗铁架倾覆力），铁架固定于混凝土墩，可不必破坏屋面防水层，此方式造价低，施工简便。
也可采用拉线方式固定屋面铁架，不做混凝土墩配重，但拉线的锚固点一定要慎重处理。
（一）场地地质构
移动通信基站设计前要进行岩土工程勘察以确定建设场地地质，并结合铁塔结构形式和周围环境条件，通过技术经济比较综合分析确定铁塔选型。
在采用桩基础时应进行桩基抗压、抗拔、抗水平力的承载力计算，以及桩身的抗裂、沉降和抗弯承载力验算。
通信铁塔基础将上部结构的全部荷载安全可靠地传递到地基，并保证结构的整体稳定，是构成通信铁塔结构的重要组成部分。
铁塔基础可采用单桩基础、群桩基础和扩展基础，必要时应设置联系梁拉结、抗液化处理和地脚锚栓设计。
（二）天线挂高要求
天线挂高一般是30～40m之间，但根据周围地物地貌，可进行相应的调整。
例如在郊区丘陵上建造移动通信基站铁塔高度可适当降低到20m左右，在城市楼顶建造移动通信基站，桅杆最高15m、抱杆最高5m。
（三）租用场地面积
租用场地的面积对确定移动通信基站铁塔选型非常重要。
各种不同的铁塔占地面积各不相同，如：角钢塔占地面积大约为60～100㎡;三管塔占地面积大约为50㎡;单管塔占地面积大约30㎡;拉线塔占地面积大约为851㎡;楼顶抱杆、桅杆占地面积大约为100㎡，主要为楼顶空间。
三、移动通信基站铁塔设计
（一）基础设计
1、基础形式。
通信铁塔基础一般选用钢筋混凝土独立基础、桩基础、平板式筏基础等形式。
其中，钢筋混凝土独立基础属于浅基础，适合于地基承载力较好，土质比较均匀的情况下选用;桩基础，适合在上部承载力较低，较薄，不适合做浅基础持力层。
2、基础设计前，一定要做工程地质勘察，切不可盲目设计，以免酿成事故;
3、角钢塔基础的设计。
独立基础是在角钢塔四脚分别做独立的基础，再以连系梁连接。
因其施工简便，造价低廉，应作为首选方案。
當地下水位较高或岩石埋藏较浅时，可考虑采用筏基，筏基的优化途径是改通常的实体筏基为箱式筏基，中部回填土或砂石代替混凝土做配重，可降低造价20%左右。
地下水位高或土质软弱时应选用桩基，桩基造价较高但安全可靠。
岩石埋藏较浅时，也可将钢筋锚入岩石，结合做独立基础或筏基，可大大减少混凝土量，从而降低造价;
4、钢管四柱塔基础的设计。
钢管四柱塔根开很小（2m左右），多用于场地狭小或临近建筑物的环境;一般采用混凝上墩式基础，基础面积不大，深度较大，靠混凝土自重和土壤侧压力、摩阻力来抵抗铁塔的倾覆力;缺点是混凝土用量较大，因开挖较深施工中容易塌方，或危及附近建筑的安全。
优化设计改进为浅墩人孔短桩的新型墩式基础，埋深2.5m以上是墩式基础，2.5m以下改为4棵直径
1m的人工挖孔短柱，总深度略大于实心墩基;由于此种基础能充分地发挥土壤的力学作用，混凝土量大大减少，使基础造价减少30%以上。
独管塔基础也可采用此优化方案。
（二）防雷设计
1、铁塔的防雷。
铁塔顶部天线平台处，塔身中部及塔基处应预留接地孔，或将附近塔身紧固螺栓改用加长紧固螺栓作接地点。
因铁塔较高，上述相邻2个接地点之间距离超过60m时，需在该网点之间增加1个接地点。
一定要保证连接点的数量和分散性，以利于分散雷电流。
铁塔为落地塔时，其铁塔地网与机房地网之间应每间隔3～5m相互焊接连通1次，且至少有2处相互连通。
铁塔四脚与其他地网就近焊接连通。
移动通信天线应有防直击雷的保护措施。
天线铁塔设避雷针并与铁塔焊接。
天线安装位置应在避雷针的防雷保护区内。
避雷针与铁塔焊接的目的就是确保避雷针有良好的接地线，以保证雷电流及时流入大地。
2、架空管线的防雷。
连至机房的电力线、光缆等架空管线不能直接进入，应分类穿入金属管埋地后进入机房。
若路程较长，则电力线、光缆两端均应加装保护装置。
金属管两端分别与地线焊接，焊点要作防腐处理，电力线与信号线不能混合走线。
各系统的接地应按照安装要求，分别接至各自的接地汇流排，再统一接至室内接地排。
机房内直流电源接地线从室内地线排上引入，与保护地各自独立，再接入接地汇流排上，且不共用引线。
3、天馈线的防雷。
馈线屏蔽层应在塔顶、馈线离开塔身至机房转弯处上方0.5～1.0m处、进入机房入口后的内侧3点妥善接地。
当长度超出60m时，应在其中间增加接地点，使相邻2个接地点间距离不超过60m，室内走线架应每隔5～10m接地1次。
4、铁塔接地。
①四角落地塔四角均接入地网，落地拉线塔塔座接入地网，馈线避雷扁铁与地网直接相连，铁塔避雷针扁铁单独引一根12M扁铁远离基站地网单独做一个3M见方的避雷网;②房顶塔座接地，馈线避雷扁铁单独接地，铁塔避雷针扁铁单独引一根12M扁铁远离基站地网单独做一个3M见方的避雷网。
（三）走线架设计
天线的馈线通过固定于爬梯的馈线支架，自铁塔上部垂直引下，再通过室外走线架水平引入基站机房。
1、上人走线架（桥架）：走线架距地面高度大于4m时采用，走线架宽500-600mm，设计时应考虑馈线重量和两个人的工作荷载，并设高1.2m的护栏，将馈线固定在护栏上。
2、不上人走线架：走线架距地面高度小于4m时采用，宽度同上，工作人员使用梯子布线，馈线固定在走线架上，不必设护栏。
单层基站机房应采用不上人走线架。
3、走线架两端分别固定在铁塔爬梯和机房外墙的支架上。
外墙支架位于馈线窗下;为防止雨水流向机房，走线架以大于1%的坡度向外倾斜。
4、走线架跨度不宜太大，当跨度大于8m时，宜增设钢支柱或从铁塔上加设斜拉线，以缩小走线架的跨度，达到节省钢材的目的。
（四）铁塔设计方案实施后的注意事项
1、塔架建成以后应建立维护技术档案，并设专人定期对其观测和维护。
2、地脚螺栓应注意防腐防锈，安装前涂黃油保护，安装调正后，用低标号砂浆覆盖。
单管塔底法兰与基础间的空隙（为调整法兰、底板水平高差而预留之空隙），在安装校正后应用微膨胀细石混凝土浇筑密实。
3、如发现塔架歪斜、基础不均匀沉降、节点或构件损伤等不正常情况，应及时与有关单位联系，研究处理。
四、结语
综上所述，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，其设计直接影响到工程建设的质量、投资及周期，必须在设计时将铁塔本身的选型、基础、防雷等部分设计做好。
参考文献：
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