說起鐵塔,大家想到的會是什么?是DOTA游戲?還是埃菲爾鐵塔? ? 但其實,在我們的生活中,經常在山頂、樓頂看到的一些高高的鐵塔,那些有可能是通訊鐵塔喔! ? ? ? ?
那么為什么要建造通訊鐵塔呢?這些通訊鐵塔又有什么作用呢?
PART1 通訊鐵塔是干嘛用的? ? ?
作為通信人,我們知道為了保證無線通訊系統的正常運行,一般把通訊天線安置到最高點以增加服務半徑,達到理想的通訊效果。 ? 那么如何來增加通訊天線的高度?就不得不提到通訊鐵塔啦! ?
通訊鐵塔是一種高大的鋼鐵結構物,可以有效地增加通訊天線的高度。 ? 通訊鐵塔由塔體、平臺、避雷針、爬梯、天線支撐等鋼構件組成。 ? 并經熱鍍鋅防腐處理,主要用于微波、超短波、無線網絡信號的傳輸與發射等,所以通訊鐵塔在通訊網絡系統中非常重要。 ?
PART2 通訊鐵塔有哪些種類?
? 通訊鐵塔根據結構形式不同可以分為角鋼塔、鋼管塔、單管塔、拉線塔、抱桿塔、景觀塔。 ? 角鋼塔 ? ? ?????
角鋼塔顧名思義,由角鋼材料組裝而成的通訊鐵塔,角鋼塔“身強力壯”,是通訊鐵塔中的“老大哥”。
美觀性:角鋼塔由角鋼組成,要說美觀……只能說有種“粗獷”的“工業風”美感。
性價比:角鋼塔“樹大招風”,迎風面大。同時,受到角鋼材料規格限制,材料利用率較低,用鋼量較大,但角鋼材料單價較低,綜合來說性價比有一定優勢。
占地大小:角鋼塔體型大,占地面積大,一般都會將其放置在土地租金不高的城郊或鄉村。
負載能力:角鋼塔“身強力壯”,可以掛載較多天線設備,負載能力強。
維護難度:角鋼材料單價較低,而且制造焊接量很小(一般主要是切割斷料和鉆孔),易于加工。
鋼管塔 ? ? ?????
鋼管塔身采用鋼管制作,三根主要鋼管栽在地上作為骨架,再輔助橫/斜鋼材進行固定。鋼管塔“八面玲瓏”,是通訊鐵塔中綜合實力“最強王者”。
美觀:與剛才提到的角鋼塔相比,它身材更為“苗條”,美觀性略強。
性價比:體型小,迎風面小,用鋼量大幅減少。但材料單價較高,且制造焊接量大,對加工精度要求較高,綜合來說性價比仍有一定優勢。
占地大小:相對角鋼塔占地面積略小,但是由于仍不夠美觀,鋼管塔也適用于城郊、鄉村等對美觀性要求不高、租金不高的地方。
負載能力:鋼管塔“八面玲瓏”,可以掛載較多設備,負載能力較強。
維護難度:桿件數量較少,安裝便利。
單管塔 ? ? ?????單管塔主要由鋼板卷制而成,在通訊鐵塔中是名副其實的“高富帥”。
美觀:單管塔外表簡約大氣,體型筆直勻稱。
性價比:塔身截面小,外形美觀,但易變形、剛度不足,塔身重量較大,材料單價很高。多采用大機械加工,且對加工精度要求較高,性價比相對較低。
占地大小:由于體型小,占地面積較小,因此適用場景非常廣泛,如城區、景區、商業區、工業園等。
負載能力:單管塔“中通外直”,無法掛載太多天線設備,負載能力相對較弱。
維護難度:為控制安裝質量,提高工效,通常需要專用的大型安裝機械,但是在機械幫助下,人力使用少,操作也快,所以安裝過程相對于其他塔型反而簡單,安裝完成后維護難度也不高。
拉線塔 ? ? ?????
拉線塔主要采用鋼管/角鋼和拉線制作,相對于前面的幾種鐵塔,拉線塔顯得有些“弱不禁風”,還需要拉線將塔固定在地上,就像“拄著拐杖”。
美觀:塔身周圍有拉線支撐,美觀性差。
性價比:迎風面積較小,結構形式簡單,重量輕。易于加工。同時材料成本較低,拉線塔的性價比較高。
占地大小:需要預留較大的拉線空間,占地面積較大,適用于地價不貴的鄉村和城區屋頂。
負載能力:拉線塔相對單管塔,可以掛載多天線設備,負載能力相對略強。
維護難度:拉線塔的安裝和維護難度較大。為防止拉線松弛,維護頻次也比其他塔型高。
抱桿塔 ? ? ?????抱桿塔,其實不算是真正的“塔”,它的主體只是一根“桿子”,結構形式簡單,通常安裝在房頂上,因此自身不需要太高,屬于“經濟實用型”通訊鐵塔。
(中興通訊:抱桿塔)
美觀:由簡易的鋼架組成,相對比較簡陋,美觀性差。
性價比:材料成本低,造價低廉,性價比方面最有競爭力。
占地大小:多應用于屋頂,將屋頂的面積有效利用,極大節省了占地面積。
負載能力:材料結構較為簡單,不能負載太多天線設備,負載能力較差。
維護難度:安裝簡單快速,維護難度小。
景觀塔 ? ? ???
??景觀塔,本質上是一種“化了妝”的單管塔。通訊鐵塔進行“偽裝”,既保留了通訊的功能,又與周圍環境完美融合,可謂是一舉兩得。
美觀:可設計成美化燈桿,仿生樹等形式,造型豐富,與站點環境高度融合,站點美觀隱蔽。
性價比:在常規單管塔基礎上增加美化工藝,成本很高。
占地大小:造型簡潔,占地面積較小。
負載能力:為了追求景觀和偽裝效果,不宜安裝太多天線。美化結構也會額外增加鐵塔的受力。整體天線負載能力較差。
維護難度:主體結構安裝復雜度一般,美化結構安裝要求略高。根據工藝和材料不同,美化結構可能提出額外的維護要求。
看到這里大家應該都對各種類型的通訊鐵塔有一定了解了吧! ?
那接下來,再上一點干貨!深度學習一下通訊鐵塔是如何設計的?
PART3 通訊鐵塔是如何設計的?
通訊鐵塔的設計最重要的三要素有:設計標準、設計風速和負載能力。
? 設計標準
目前全球各個運營商普遍接受的通訊鐵塔設計標準如下。 ? 中文名稱 英文名稱 應用范圍
? | ? | ? | ? |
美國通訊鐵塔設計標準 | F版 | ANSITIA/EIA-222-F-1996 | 使用較少。 |
G版 | ANSI/TIA-222-G-2005 | 目前絕大部分運營商要求使用美國通訊鐵塔設計標準G版規范進行設計。 | |
H版 | ANSI/TIA‐222-H-2017 | 使用較少。 | |
英國通訊鐵塔設計標準 | BS8100 | 目前使用英國通訊鐵塔設計標準的國家有毛里求斯,斯里蘭卡等。 | |
其它標準 | 除了美國通訊鐵塔設計標準和英國通訊鐵塔設計標準外,還有一些國家有自己的標準體系,如中國標準、加拿大標準、俄羅斯標準、德國標準、南非標準、印度標準、土耳其標準等,這些標準的認可度低,只能在本國或周邊國家使用。 |
設計風速 站點風速越大,塔身上所受的風荷載就越大,塔重也越大。 ? 也就是說為了保證鐵塔在高風速下的安全,鐵塔要使用更大規格的材料,使桿件更粗,讓自己更強壯!讓那大風吹啊吹,也吹不倒“穩重強壯”的鋼鐵小伙子。 ? 因此需要根據鐵塔站點所在區域記錄的歷史風速數據,按統計學方法確定鐵塔設計需要考慮的風速值,作為鐵塔的設計風速。根據對風的統計周期不同,風速有不同的分類方法。 ?
風速分類 設計標準
? | ? |
3 s陣風速(應用最廣) |
美國標準(G版) 南非標準 |
10 min平均風速 | 中國標準,歐洲標準 |
最大英里風速 | 美國標準(F版) |
1 h平均風速 | 英國標準 |
?
對于同一地區,假設其3s陣風速為60km/h,根據不同的風速定義,對應的其他標準的風速值,如下圖所示。 ?
以中興通訊某型號50 m自立塔為例,采用3 s陣風速定義,在不同的設計風速下,塔重如下圖所示。 ?
負載能力 ? 通訊鐵塔負載天線的能力稱為負載能力,負載能力主要由水平負載決定,而非豎直負載。 ? 聽起來是不是很“反常識”呢~ ? 很多人的“常識”中,感覺鐵塔上設備的重量(豎直負載)就是鐵塔的主要負載。 ? 但實際由于鐵塔是高聳結構,對鐵塔受到的水平方向的力更加敏感,也就是風吹在鐵塔桿件和設備上,對鐵塔產生的力(水平負載)。 ?
以我們小時候玩的塔型積木舉例,是豎直施加壓力塔容易傾倒呢?還是水平施力塔容易傾倒呢? ? 答案不言而喻~(當然是水平施力啦
) ? 上文說到,通訊鐵塔的負載能力主要由水平負載決定,所以通訊鐵塔的負載要求主要由天線的迎風面積和掛高決定,天線迎風面積越大、掛高越高,對通訊鐵塔的負載能力要求則越高。 ?
此外,天線的形狀對鐵塔也有較大影響。在天線的迎風面積相同的情況下,迎風面外形為外凸圓形的天線與平板天線相比,對鐵塔更為有利,而內凹的圓形天線對鐵塔最不利。
設計通訊鐵塔不僅需要考慮設計標準、站點風速和天線載荷,還需要考慮材料標準、塔型(例如:三角塔、四角塔)、偏轉角、根開等因素。 ? 篇幅限制,這里就不過多介紹了,有興趣進一步了解的可以在評論區留言喔! ? PART4 總結 ? ? 相信大家已經可以清楚地區分幾種鐵塔類型啦! ?
編輯:黃飛
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