無線通信基站機房鐵塔的常見災(zāi)害調(diào)查及抗災(zāi)手段分析研究

所屬欄目：通信論文發(fā)布日期：2012-05-12 09:55 熱度：

　　摘要：介紹了通信網(wǎng)絡(luò)中無線基站建筑抗災(zāi)能力現(xiàn)狀，針對凍雨、地震、臺風(fēng)、等災(zāi)害對基站機房和鐵塔等建筑的影響進(jìn)行調(diào)查研究和分析，有針對性地提出抵御不同災(zāi)害的措施手段。

　　關(guān)鍵詞：災(zāi)害影響地震臺風(fēng)凍雨通信機房通信鐵塔通信建筑抗災(zāi)

　　1引言

　　2008年南方冰凍災(zāi)害及5.12汶川大地震的嚴(yán)重后果、以及信息化程度日益提高、通信網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)代生活中越來越重要，要求整個通信網(wǎng)絡(luò)的抵御災(zāi)害能力提出了更高的要求，同時災(zāi)害應(yīng)急通信也要求部分無線基站有更強的抗災(zāi)能力，本文介紹了通信基站的建筑抗災(zāi)能力現(xiàn)狀，針對冰雪、地震、臺風(fēng)等災(zāi)害對通信基站機房鐵塔的影響進(jìn)行調(diào)查對災(zāi)害調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行研究分析，有針對性提出了通信基站在抵御災(zāi)害的具體措施手段，供土建設(shè)計人員及建設(shè)管理人員參考。

　　2通信基站機房鐵塔抗災(zāi)能力現(xiàn)狀

　　建筑基站機房鐵塔等建筑抗災(zāi)能力取決于建筑結(jié)構(gòu)狀況和建筑選址，根據(jù)近年國內(nèi)某通信運營商全業(yè)務(wù)統(tǒng)計的全國257175個基站的情況，自有基站機房比例為61%，其余39%的基站機房為租用機房。自有基站機房中包括自建和購買兩類。多數(shù)為自建，少數(shù)為購買民用建筑。

　　租用和購買的機房一般為民用建筑，約占基站機房45%，建筑質(zhì)量及結(jié)構(gòu)狀況有差異；其中新建的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)建筑的機房質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)抗災(zāi)能力較強；由于材料特點和舊設(shè)計規(guī)范的原因，磚混結(jié)構(gòu)及90年以前的建筑結(jié)構(gòu)狀況不理想，抗災(zāi)能力較弱，自建基站機房多數(shù)采用磚混機房或彩鋼板房等簡易機房，抗災(zāi)能力也不理想，此外少數(shù)基站由于選址不當(dāng)，存在水流或地震情況下發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的隱患，抗災(zāi)能力不強。少數(shù)自有基站機房在自建機房樓里，建筑質(zhì)量較好，結(jié)構(gòu)狀況較為理想，核心機房樓選址較嚴(yán)格科學(xué)，抗災(zāi)能力較強。

　　通信基站天線支撐物（鐵塔）現(xiàn)狀

　　現(xiàn)有基站的天線支撐物為角鋼塔、拉線塔、單管塔、三管塔、四管塔和天面支撐桿、附墻桿、配重桿、組合抱桿等。其中角鋼塔最為常見，數(shù)量占鐵塔總數(shù)50%以上，基站的具體無線覆蓋要求等情況決定采用不同類型的天線支撐物，除了前述的選址情況對鐵塔的抗災(zāi)能力的影響，不同類型的天線支撐物的抗災(zāi)能力還取決于結(jié)構(gòu)本身設(shè)計建造時的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)以及結(jié)構(gòu)特點決定，從結(jié)構(gòu)特點來來比較，地面角鋼塔，單管塔，三管塔等抗災(zāi)能力較強，拉線塔不利于抗風(fēng)及抗雪災(zāi)，屋面配重桿等不利于抗震。就建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)方面來比較：經(jīng)過地質(zhì)勘查，精心設(shè)計精心建造的鐵塔抗災(zāi)能力強。而一些鐵塔，由于設(shè)計使用年限低等因素，采用設(shè)計制造粗糙的簡易鐵塔，且未經(jīng)地質(zhì)勘查即設(shè)計建造，存在地質(zhì)隱患，抗災(zāi)儲備不足等導(dǎo)致其抗災(zāi)薄弱。

　　3通信基站機房鐵塔的在不同災(zāi)害影響下的調(diào)查及基站抗災(zāi)手段研究

　　對通信基站機房鐵塔造成影響的自然災(zāi)害主要是冰雪、地震、臺風(fēng)、洪水。以下就這四種災(zāi)害分類進(jìn)行災(zāi)害調(diào)查并進(jìn)行分析研究，在此基礎(chǔ)上提出相應(yīng)的加強通信基站抗災(zāi)能力措施。

　　3.1雨雪冰凍災(zāi)害

　　各省受災(zāi)情況如下：

　　廣東2008年韶關(guān)：通信機房和鐵塔牢固損害不大，不足1%基站鐵塔由于結(jié)冰過厚、負(fù)重太大導(dǎo)致?lián)p壞。2008年清遠(yuǎn)：通信機房損壞6間，鐵塔損壞H桿1根（被雨雪壓塌），另有14個鐵塔不同程度受損。

　　遼寧2007年3月4日暴風(fēng)雪災(zāi)害：共有大連地區(qū)6處基站機房受到完全損壞，

　　江西上饒冰災(zāi)鐵塔受影響的共69座，占比7.6%，其中嚴(yán)重受損的四角角鋼塔1座，拉線塔6座。贛州通信機房基本未損失，拉線塔受損5座。

　　貴州2008年冰雪：冰雪壓蓋，承重過大，站房損壞327座。

　　云南2008年冰雪：機房和鐵塔（報桿等）因災(zāi)直接倒塌情況較少；但因災(zāi)受損情況較多。

　　湖南在2008年冰災(zāi)中，全省427處基站鐵塔受到不同程度破壞，其中永州江華銅山嶺1座60米角鋼塔折斷，衡陽、懷化、郴州11個25-30米拉線塔倒塌。

　　經(jīng)過分析研究以及對北方大雪和2008年南方各省發(fā)生冰雪的凍雨災(zāi)害對移動通信基站的損害調(diào)查總結(jié)，通信基站機房鐵塔的冰雪災(zāi)影響主要有以下幾點：①主要有簡易彩鋼板房受冰雪壓垮②大量拉線塔倒塌③少數(shù)角鋼塔倒塌，相當(dāng)數(shù)量角鋼塔變形受損

　　冰雪災(zāi)害損害分析及主要應(yīng)對措施手段如下：

　　機房垮塌原因：

　　①南方省份簡易彩鋼板房設(shè)計時未考慮雪荷載②一般簡易彩鋼板房在設(shè)計時就按照臨時建筑設(shè)計，設(shè)計使用年限低安全等級不高，無法抵御南方罕見的雪荷載或凝冰的重壓。

　　應(yīng)對措施：

　　①機房選用用鋼混結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)機房，不應(yīng)采用輕體簡易房；②新建機房應(yīng)加大屋面排水坡度

　　鐵塔或支撐桿破壞原因：

　　①角鐵塔損壞的主要原因是實際裹冰荷載遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原設(shè)計值，導(dǎo)致迎風(fēng)面大大超過原設(shè)計值，從而導(dǎo)致過載破壞②對于拉線塔，除了第1條原因外，還因為拉線塔拉線大量裹冰引發(fā)巨大水平拉力，拉倒鐵塔，或由于拉線拉斷瞬間水平拉力不平衡導(dǎo)致鐵塔倒塌。根據(jù)調(diào)查結(jié)果拉線未斷，鐵塔被拉倒的情況超過破壞拉線塔總數(shù)的50%。

　　應(yīng)對措施：①天線支承物采用落地塔或天面支撐桿、附墻桿、配重桿；不應(yīng)采用拉線塔②按重度裹冰區(qū)核算裹冰荷載及迎風(fēng)面積

　　3.2地震災(zāi)害

　　汶川地震四川省受損情況：基站機房損壞1309個，鐵塔損壞743個，支撐桿損壞517根，局房：5.12地震導(dǎo)致全省局房受損665處（其中嚴(yán)重受損129處）其中自有局房受損261處。

　　汶川地震陜西省受損情況：（漢中）有26處鐵塔、桅桿不同程度的損壞，占鐵塔總數(shù)的1%，受損部分主要是傾斜或地基破損。在地震中有26處鐵塔、桅桿不同程度的損壞，地震中機房、圍墻受損116處。某中心機房樓體出現(xiàn)裂縫。

　　汶川地震甘肅省受損情況：某綜合樓倒塌，某綜合樓成為危房，49個基站的局房全部損壞，226個基站的局房部分損壞，3個基站的鐵塔損壞。天水2個基站的局房全部損壞，2個基站的局房部分損壞，1個基站的鐵塔損壞。甘南某綜合樓成為危房，2個基站的局房全部損壞，5個基站的局房部分損壞。平?jīng)?5個基站的局房部分損壞，2個基站的鐵塔地基部分損壞。慶陽7個基站的局房部分損壞。

　　租用的基站機房所在樓房結(jié)構(gòu)狀況千差萬別，在地震中表現(xiàn)也不相同，總體表現(xiàn)是：村鎮(zhèn)磚混破壞很多（基本沒經(jīng)過設(shè)計）；砌體結(jié)構(gòu)破壞較多；底框結(jié)構(gòu)的底層柱破壞較多；框架混凝土結(jié)構(gòu)表現(xiàn)良好（主要是填充墻損壞較多）

　　具體破壞現(xiàn)象有：柱端設(shè)計未抗剪加強，建筑主體破壞；填充墻與框架連接構(gòu)造不當(dāng)導(dǎo)致填充墻脫落倒塌，橫縱墻連接無拉結(jié)鋼筋，導(dǎo)致墻體出現(xiàn)豎直通長裂縫，梁縱向配筋很少甚至未達(dá)到最小配筋率要求導(dǎo)致梁脆性斷裂，女兒墻未與主體結(jié)構(gòu)連接錨固在地震中震落，與之連接的天線支撐桿毀壞。

　　是否進(jìn)行“抗震設(shè)計”建筑，新、舊建筑結(jié)構(gòu)震害差異明顯，七、八十年代以前建筑損毀嚴(yán)重。2000年以后的建筑普遍保存完好。按照02、89、74抗震規(guī)范設(shè)計的建筑震害嚴(yán)重程度梯次明顯。經(jīng)過精心設(shè)計、精心施工、正常使用的建筑抗震能力強。

　　經(jīng)過分析研究以及對汶川大地震災(zāi)害的調(diào)查總結(jié)，地震災(zāi)害對通信基站機房鐵塔造成的以下影響：①機房倒塌②機房受損（包括基礎(chǔ)塌陷、房屋傾斜、主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫、維護(hù)結(jié)構(gòu)倒塌脫落等等）③鐵塔毀壞（包括基礎(chǔ)破壞連接失效或鐵塔桿件應(yīng)力比超限彎折）④屋面支撐桿毀壞（包括連接失效毀壞、連接的維護(hù)結(jié)構(gòu)破壞、樓房倒塌）

　　地震災(zāi)害損害分析及主要應(yīng)對措施手段如下：

　　機房損壞原因：①選址不當(dāng)，地震泥石流或塌陷，塌方山體滑坡等導(dǎo)致機房損毀

　　②在抗震設(shè)防高烈度區(qū)采用磚混結(jié)構(gòu)機房且多數(shù)未進(jìn)行抗震設(shè)計（租用的民宅）3未進(jìn)行抗震設(shè)計或抗震構(gòu)造措施或措施不當(dāng)；④采用簡易活動彩鋼板機房易變形倒塌⑤機房內(nèi)設(shè)備安裝時候抗震措施不當(dāng)，受地震作用機柜傾倒，設(shè)備退服。

　　應(yīng)對措施：

　　①嚴(yán)格按照抗震設(shè)防規(guī)范采取抗震措施，嚴(yán)格選址。②新建基站機房宜采用單層規(guī)則混凝土框架，不采用簡易活動彩鋼板房作為通信機房。

　　鐵塔損壞原因：

　　①鐵塔：鐵塔基礎(chǔ)設(shè)計時計算不足，塔角螺栓連接不牢，導(dǎo)致在地震中折斷導(dǎo)致塔整體倒塌②鐵塔平臺過重過大，平臺下部桿件為加強③支撐桿：多在樓房頂，因基礎(chǔ)不牢固（女兒墻脫落）或樓宇倒塌而損毀

　　應(yīng)對措施：

　　①天線支承物采用單管塔、三管塔、角鋼塔等落地塔；加強塔根部及平臺下節(jié)點，避免節(jié)點發(fā)生破壞，盡量采用小平臺降低平臺重量②也可以采用當(dāng)?shù)亟Y(jié)構(gòu)抗震可靠度高的建筑上增設(shè)的附柱桿或附在剪力墻上的附墻桿,附墻桿根據(jù)現(xiàn)場天面具體情況增設(shè)可靠加固措施.③不應(yīng)采用抗震不利的拉線塔和房上鐵塔。

　　3.3臺風(fēng)（大風(fēng)）災(zāi)害

　　浙江受損情況：基站房屋受損7處，其中2處彩鋼房基站倒塌；塔桅損壞27處；原因分析：臺風(fēng)帶來強風(fēng)吹襲；強降雨；洪水、泥石流等次生災(zāi)害。2006年“桑美”臺風(fēng)：受損情況：基站房屋受損3處，其中1處彩鋼房基站倒塌；塔桅損壞5處；原因分析：臺風(fēng)帶來強風(fēng)吹襲；強降雨；洪水、泥石流等次生災(zāi)害。

　　福建2006年8月10日17時25分第8號超強臺風(fēng)“桑美”，2個站點拉線塔倒塌，1個站點傾斜；6個站點的H桿折斷、36個站點傾斜，2007年8月19日第九號臺風(fēng)“圣帕”（寧德）：2個基站進(jìn)水

　　山東荷澤05年6月14日暴風(fēng)雨，41個基站抱桿被大風(fēng)刮歪，偏離原先方位

　　湖南受碧利斯臺風(fēng)影響，洪水導(dǎo)致我省郴州地區(qū)的4間機房的圍墻倒塌和兩座鐵塔的立桿倒塌，機房的圍墻倒塌主要是暴雨引發(fā)山體泥石流造成，而風(fēng)力過大則導(dǎo)致了鐵塔上的立桿倒塌。

　　廣西臺風(fēng)使合浦大嶺基站12米的拉線桿塔折斷倒地，桿塔除底座外全部損壞。造成整個基站信號中斷。

　　內(nèi)蒙包頭:一個基站的樓頂拉線塔因沙塵暴損毀

　　新疆管站基站簡易支架被吹翻；吐魯番托克遜大風(fēng)：小草湖基站拉線塔倒塌受損

　　吐魯番托克遜大風(fēng)：簡易支架12米被大風(fēng)徹底摧毀

　　經(jīng)過分析研究以及對近年來全國各地發(fā)生的桑美等數(shù)十次臺風(fēng)（大風(fēng)）災(zāi)害對移動通信基站的損害調(diào)查總結(jié)，通信基站機房鐵塔的風(fēng)災(zāi)影響主要有以下幾點：1.主要有簡易彩鋼板房受強風(fēng)吹垮2.臺風(fēng)引發(fā)的暴雨引發(fā)山體泥石流沖垮機房3.基站進(jìn)水4.拉線塔倒塌，支撐桿被吹落。

　　臺風(fēng)（大風(fēng)）災(zāi)害損害分析及主要應(yīng)對措施手段如下：

　　通信機房損壞原因：

　　①彩鋼板房等簡易機房設(shè)計時未考慮風(fēng)力的影響②屋面防水性差，暴雨引起滲漏，機房周圍排水設(shè)計存在問題。③選址不當(dāng)，未避開容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害地段

　　應(yīng)對措施：

　　①采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或磚混結(jié)構(gòu)機房，租用機房時不應(yīng)選用頂層的房間，禁止采用輕體房②機房屋面采用一級防水。③選址要求機房排水順暢，做好排水設(shè)計，并避開容易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害地段

　　鐵塔損壞原因：

　　①沿海近海地區(qū)，日常海風(fēng)腐蝕嚴(yán)重，雖然鐵塔本身經(jīng)過防銹蝕腐蝕處理，天線安裝時未連接的螺栓未經(jīng)過防銹蝕腐蝕處理，受多次臺風(fēng)吹襲，導(dǎo)致天線支撐桿被吹落②拉線塔結(jié)構(gòu)特點不利于抗風(fēng)，在強風(fēng)下容易發(fā)生拉線錨固依次失效

　　應(yīng)對措施:

　　①采用單管塔、三管塔、角鋼塔等落地塔，在滿足覆蓋的前提下控制鐵塔高度；②也可以采用附柱桿或附在剪力墻上的附墻桿，附墻桿根據(jù)增設(shè)可靠加固措施.③禁止采用拉線塔④海邊應(yīng)進(jìn)行潮濕易腐蝕環(huán)境鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕處理（包括鐵塔驗收后安裝天線時的螺栓天線支撐桿等）⑤適當(dāng)提高鐵塔安全等級，設(shè)計使用年限

　　4通信建筑抗災(zāi)前景展望

　　4.1現(xiàn)代社會信息化程度越來越高，整個通信系統(tǒng)成為生命線工程的組成部分的趨勢不可避免，（如同電力系統(tǒng)在過去的一百年成為生命線工程組成部分一樣），要求我們對通信系統(tǒng)抗災(zāi)做更多的理論研究和實踐以及規(guī)范編制等方面的工作準(zhǔn)備。

　　4.2采用隔震手段可減少輸入機房及機房內(nèi)設(shè)備的地震作用從而提升機房抗地震災(zāi)害的能力。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)用新技術(shù)提升基站建筑的抗災(zāi)能力手段越來越多，理論和實踐越來越成熟必能大大提升通信建筑的抗災(zāi)能力。

　　5結(jié)束語

　　本文從現(xiàn)存基站機房鐵塔抗災(zāi)能力情況出發(fā)，通過近年來發(fā)生的臺風(fēng)、雨雪冰凍、地震災(zāi)害對通信建筑的影響調(diào)查，分析研究損壞原因，針對性提出提高抗災(zāi)能力的措施手段。希望能對讀者在通信基站建筑的設(shè)計、施工以及建設(shè)管理的過程中有所幫助。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]《中國大陸地震災(zāi)害損失評估匯編》地震出版社

　　[2]《中國大陸地震災(zāi)害損失評估匯編》

　　[3]《四川移動辦公用房5.12震害調(diào)查》中國移動集團設(shè)計院姚文軍

文章標(biāo)題：無線通信基站機房鐵塔的常見災(zāi)害調(diào)查及抗災(zāi)手段分析研究

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無線通信基站機房鐵塔的常見災(zāi)害調(diào)查及抗災(zāi)手段分析研究

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