1、屋面天線抱桿負荷計算目錄1 前言 32 抱桿的工藝要求 43 屋面抱桿的設計依據和分類 54 屋面抱桿的風荷載計算 105 屋面抱桿的強度、剛度及穩定性計算 126 備注 227 附件 231 前言現階段中國移動正在全力推動 TD-SCDMA 網絡建設，基站建設是其中的關鍵。 TD-SCDMA 基站目前多數集中在大中城市， 其中相當多的基站需要新建屋面抱桿用以安裝 TD 天線。為更好地指導 TD-SCDMA 基站土建改造的建設工作，特對屋面抱桿進行計算。1.1 本計算適用于安裝 TD-SCDMA 移動通信天線及塔頂放大器（以下簡稱“塔放”或”TMB ”）的抱桿工程。1.2 抱桿工程應滿足天線、

2、塔放的工藝要求，并做到安全可靠，經濟合理，施工簡便，因 地制宜。1.3 抱桿工程應首先符合相關國家標準和行業標準的規定。1.4 天線抱桿的使用年限取決于鋼材及緊固件的防腐年限。2 抱桿的工藝要求2.1幾何尺寸及重量綜合不同廠家產品的數據，取最大的尺寸與重量作參考。TD-SCDMA 定向天線尺寸：1268 X688 X102mm，重量：17.6kg ;塔放尺寸：352 X290 X488mm，重量：24kg，每副TD-SCDMA 天線配1個塔放。避雷針避雷針定向天線全向天線|塔放塔放圖2-1天線與塔放2.2天線抱桿的直徑綜合不同廠家的產品要求，選取天線卡具共同可用的尺寸作參考。抱桿直徑為64mm

3、 110mm。2.3 天線間距要求同一 TD 機站三個扇區天線間的間距要求：水平間距2 m，如果條件不具備，特殊情況下可以 1.5m。垂直間距（上層天線下緣與下層天線上緣）1.0m，特殊情況下可以0.5 m。2.4 屋面天線輻射角和抱桿安裝位置屋面對天線輻射的影響， 要求沿天線扇區方向， 自天線頂端至屋面邊沿 （或女兒墻邊沿） 的連線與抱桿之間的夾角小于等于 45 0。抱桿在屋面的安裝位置由通信專業設計人員確定。3 屋面抱桿的設計依據和分類3.1 屋面抱桿安裝環境安裝環境是指在建筑的屋面上安裝抱桿的屋面建筑形式，指抱桿安裝的位置、 高度、 周邊狀態、 抱桿附著物的特征等因素所決定的綜合條件。

4、主要有上人屋面和不上人屋面兩種形 式，屋面安裝環境大致有三種狀況：（ 1 ） 無女兒墻的屋面、（ 2） 有女兒墻的屋面、 （ 3） 有突出屋面的局部建筑。因建設地點不同、基本風壓不同、抱桿安裝高度不同，導致安裝環境的很大差異。如能將抱桿的基座直接錨固在屋面結構上是最安全可靠的安裝方式，但因屋面防水層破壞后很難恢復，這一方式難以實現，所以，屋面安裝環境盡量以不破壞屋面防水為前提。3.2 貼墻式屋面抱桿抱桿直接固定在實心磚墻或混凝土構件上(如：混凝土梁、柱、墻)。絕對不允許利用任何類型的輕質墻固定抱桿 (如:加氣混凝土墻、輕質陶粒混凝土墻、空心磚墻、空斗磚墻、 泰柏板墻等)，遇到輕質墻時，應將抱桿

5、固定在輕質墻體內的混凝土構造柱上。貼墻式抱桿可固定于女兒墻，也可固定于突出屋面的局部建筑之墻體，利用墻體確保抱桿的穩定。貼墻式抱桿支架方案如圖3-所示：附墻式抱桿1貼墻式抱桿安裝要求(1) 附著于女兒墻內側的抱桿，由于固定端長度較短，抱桿不宜過長，女兒墻以上長度在1.6m左右，能滿足安裝天線即可；同時抱桿的兩個錨固點間距不小于0.6m。(2) 附著于突出屋面的局部建筑墻體或女兒墻外側的抱桿，其墻頂伸出長度<3m時，抱桿在墻體上的錨固長度不小于墻頂伸出長度的1/2。(3) 附著于突出屋面的局部建筑墻體或女兒墻外側的抱桿，其墻頂伸出長度超過3m 時，需進行專門設計。3.3貼墻配重式屋面抱桿當

6、女兒墻高度較低，不滿足結構安裝要求時，可采用此安裝方式。其特點是：在有女兒墻的屋面上，能比單純配重式抱桿支架更接近屋面邊沿。天線和塔放可安裝于同一抱桿。圖3.2貼墻+配重式抱桿安裝要求(1) 在不上人屋面安裝時，如果配重塊不能布置在墻、梁上方，建議加長配重臂長度 以減小配重塊重量。(2) 抱桿距屋面邊沿的距離與抱桿高度有關，應經過計算確定抱桿高度。抱桿較長時， 應加鋼斜撐。(3) 混凝土墩的重量、數量與間距通過抗傾覆計算確定，設計確定的配重塊重量和配 重臂長度不能自行變更。(4) 應首選整體混凝土配重塊，如施工不便，采用散體配重時，應有散體防松散和防 盜措施。(5) 配重部分安裝完成后應穩固無

7、晃動，如屋面不平整，應在配重塊下方用1:3水泥 砂漿找平。(6) 選址應避開屋面挑檐、雨水口、天溝，并注意不得損害原屋面防水層。(7) 貼墻+配重式抱桿支架不適用于輕型屋面。3.4配重式屋面抱桿抱桿下端支架利用混凝土墩等重物做抗傾覆的配重， 保證抱桿在風荷載作用下的穩定。采用 此種方式可不破壞屋面，可用于上人和不上人屋面。因為一般屋面結構允許荷載有限， 安放 時應選擇建筑墻、梁位置上方布置配重塊，混凝土墩之間用型鋼連接(焊接或螺栓連接) ， 形成一個抱桿支架的底座。圖配重式抱桿安裝要求(1 ) 配重式抱桿支架在不上人屋面安裝時，如果配重塊不能布置在墻、梁上方，建議 加長配重臂長度以減小配重塊重

8、量。(2) 抱桿距屋面邊沿的距離與抱桿高度有關，應經過計算確定抱桿高度。抱桿較長時, 應加鋼斜撐。(3) 混凝土墩的重量、數量與間距通過抗傾覆計算確定，設計確定的配重塊重量和配 重臂長度不能自行變更。(4) 應首選整體混凝土配重塊，如施工不便，采用散體配重時，應有散體防松散和防盜措施。1:35 ) 配重式抱桿安裝完成后應穩固無晃動，如屋面不平整，應在抱桿底座下方用 水泥砂漿找平。6 ) 選址應避開屋面挑檐、雨水口、天溝，并注意不得損害原屋面防水層。7 ) 配重式抱桿支架不適用于輕型屋面。4 屋面抱桿的風荷載計算4.1計算標準由于屋面移動通信天線承受風荷載的情況沒有專門機構進行研究，亦沒有專門針

9、對移動通信天線的計算參數。為確保天線的安全，也為便于科學、準確地計算風荷載，本計算依照 國家標準建筑結構荷載規范GB50009-2001中對風荷載計算的相關條文，對風載計算中的主要參數作出統一規定。4.1.1 根據移動通信天線的重要性和建筑結構荷載規范的有關規定，基本風壓按50年一遇的風壓采用。4.1.2 安徽省主要城市風壓統計如下：城市風壓表合肥亳州蚌埠六安安慶黃山市蕪湖滁州0.350.450.350.350.400.350.400.354.1.3 本期TD工程基本風壓值取 0.45kN/m 2，（按50年重現期）。因本期TD工程主要覆蓋城市具有密集的城市建筑，地面粗糙度類別一般取C類。4.

10、1.4 根據城區TD天線的一般安裝高度要求，進行屋面抱桿風荷載計算時，取計算高度為40米。（注：一般情況當天線掛高小于40米；當天線實際掛高超過40米時，應根據實 際高度計算。 ）4.1.5 考慮到通信天線的重要性和風荷載的不確定性，對于天線塔架和建筑結構相連接部 位的連接措施，建議在計算的基礎上適當加強。4.2 風荷載計算參數風荷載標準值： Wk=僅|1S ZW0式中 Wk 風荷載標準值（kN/m 2）;3z高度z處的風振系數，針對屋面抱桿不考慮，Bz=i ；S風荷載體型系數，根據天線形狀，卩S=1.3 ;3風壓高度變化系數，40米高度取值為卩z=1.13 ;Wo 基本風壓（kN/m 2）,

11、分別為0.35、0.40、0.45三個級別。2.3 風荷載標準值：根據上述計算參數，舉例計算風荷載標準值如下Wk0.45 =1.3X1.13X0.45=0.661（ kN/m2）TD-SCDMA 天線面積：Ai=1.268 X0.688=0.872m2塔放迎風面積： A2= 0.352 X0.290=0.102m2注： TD-SCDMA 天線尺寸采用 TD-SCDMA 新建抱桿土建施工圖設計總說明 ； TD-SCDMA 天線安裝在抱 桿頂端， 塔放安裝在 TD-SCDMA 天線下方， TD-SCDMA 天線與塔放之間的距離為 200mm 。TD-SCDMA 天線所受風荷載設計值： W1=1.4

12、*A 1*WkW1 0.45=1.4*0.872*0.661=0.807kN塔放所受風荷載：W2= 1.4*A 2*W kW2 0.45=1.4*0.102*0.661=0.094kN5 屋面抱桿的強度、剛度及穩定性計算設計遵循的標準、規范移動通信工程鋼塔桅結構設計規范(YD/T5131-2005)移動通信工程鋼塔桅結構驗收規范(YD/T5132-2005)鋼結構設計規范(GB50017-2003)高聳結構設計規范(GBJ135-90)安徽省TD-SCDMA 工程基本風壓值取0.45kN/m2，(按50年重現期)。因TD工程目C類。根據城區TD天線的前主要覆蓋城市具有密集的城市建筑，地面粗糙度

13、類別一般取般安裝高度要求，進行屋面抱桿風荷載計算時，取計算高度為40米。一、貼墻式抱桿以3米貼墻式抱桿安裝 TD-SCDMA 天線及塔放的計算過程為例， 介紹計算過程：將抱桿簡化為懸臂桿件，固端選取在最上面一排螺栓處。計算簡圖和撓度應力圖見圖1圖3 ,計算結果見表1.C.3C7A CO圖1 ：貼墻式抱桿計算簡圖圖2 3m貼墻式抱桿撓度圖圖3 3m貼墻式抱桿彎矩圖由鋼結構設計規范(GB50017-2003) 公式5.2.1 彎矩作用在主平面內的拉彎構件和壓彎構件，其強度應按下列規范計算:NMyM yAnxWnxyWny米用。抱桿主桿為式中：X、 y與截面模量相應的截面塑性發展系數，應按表熱軋無縫

14、鋼管，x 1.15由鋼結構設計規范(GB50017-2003) 公式彎矩作用在對稱軸平面內(繞 X軸)的實腹式壓彎構件，其穩定性應按下列規定計算:彎矩作用平面內的穩定性N7AmxxWx（10.8斗）Nex式中：N 所計算構件段范圍內的軸心壓力；nEx 參數，nEx 2EA(1.1 X)；X彎矩作用平面內的軸心受壓桿件穩定系數;Mx所計算構件段范圍內的最大彎矩；Wix 在彎矩作用平面內對較大受壓纖維的毛截面模量;mx 等效彎矩系數，懸臂桿件mx 1.0 。以3米貼墻式抱桿安裝 TD-SCDMA 天線及塔放的計算過程為例：計算條件：抱桿截面 70*5熱軋無縫鋼管，每米重量8.01kg/m ，截面面

15、積A=10.21cm抗彎剛度 W=15.50cm3,回轉半徑i=2.30cmTD-SCDMA 天線重量為：17.6kg ;塔放重量為：24kg其中風荷載產生彎矩設計值：M=0.807*(3-1.268/2)+0.094*(3-1.268-0.2-0.352/2)=2.04kN抱桿、天線及塔放產生的壓力設計值：N=1.2* (8.01*3+17.6+24)*9.8/1000=0.772kN其中長細比:2 °.5 3000 1302.30 102502.0 ；式中：一一壓桿計算長度系數，對于壓桿一端固定，一端自由1桿件長度取值，桿件自重、天線及塔放重心在桿件的1/2處;抱桿主桿為熱軋無縫

16、鋼管，為 a類截面,/Ex2EA(1.1 ：)3.142206 10.21 10221.1 130111.55kN ；NAn30.772 1062.04 1010.211021.15 15.50 10312 0.5 30002、長細比：xi2.30 101、強度驗算:MxxWnxM yyWny0.76 114.45115.21 f 215MPa130 250查附表C-1a類截面軸心受壓構件的穩定系數，查得x 0.469 ；3、穩定性驗算:xAmxM xN xW1x(10.8RNex1.0 2.04 1060.772 10320.469 10.21 1031.15 15.50 10(10.80.

17、772 )111.55”1.61115.08116.69215MPa同理，計算出4米貼墻式抱桿產生的最大應力為：116.20KPa計算出6米貼墻式抱桿產生的最大應力為：191.67KPa表1 :風荷載作用下貼墻式抱桿的應力和撓度天線類型抱桿長度抱桿類型桿件尺寸最大彎矩(kN.m)最大應力(MPa )長細比TD-SCDMA天線及塔放3米貼墻式70*52.04116.691304米貼墻式83*52.94116.201456米貼墻式83*54.74191.67217二、貼墻配重式抱桿以3米貼墻配重式抱桿安裝 TD-SCDMA 天線及塔放的計算過程為例，介紹計算過程： 將抱桿簡化為懸臂桿件，固端選取在

18、最上面一排螺栓處， 斜桿與抱桿交接處采用鉸接點簡化， 以此考慮斜桿在拉力和壓力作用下的變形，其計算簡圖和撓度應力圖見圖4圖6，計算結果見表3.圖4 3m貼墻配重式抱桿計算簡圖圖5 3m貼墻配重式抱桿撓度圖圖6 3m貼墻配重式抱桿彎矩圖以3米貼墻配重式抱桿安裝TD-SCDMA 天線及塔放的計算過程為例：計算條件：抱桿截面 60*5熱軋無縫鋼管，每米重量 6.78kg/m ，截面面積A=8.64cm 2，抗彎剛度 W=10.98cm3，回轉半徑i=1.95cmTD-SCDMA 天線重量為：17.6kg ;塔放重量為：24kg其中風荷載產生彎矩設計值:M=2.21kN m抱桿、天線及塔放產生的壓力設

19、計值:N=1.2* (6.78*3+17.6+24)*9.8/1000=0.728kN其中長細比:丄 1 0.5 3000f 1.95 1077 250式中：一一壓桿計算長度系數，壓桿中間有支撐1.0 ；I桿件長度取值，桿件自重、天線及塔放重心在桿件的1/2處;抱桿主桿為熱軋無縫鋼管，為 a類截面,查附表C-1a類截面軸心受壓構件的穩定系數，查得x 0.818 ；/Ex2EA (1.1 x)2 23.14206 8.64 101.1 772269.07kN ；1、強度驗算:NAnMxMyxWnxyWny0.728 1032.21 1068.64 1021.15 10.98 1030.84 17

20、5.02175.86215MPa2、長細比：xl 1 0.5 300077250i1.95 103、穩定性驗算：NmxM xfAxAxWx(10.8NNExf)360.728 100.818 8.64 1021.0 2.21 101.15 10.98 103 (1 0.80.728 )269.071.03176.41176.44 f 215MPa同理，計算出4米貼墻配重式抱桿產生的最大應力為：205.07KPa計算出6米貼墻配重式抱桿產生的最大應力為：174.61KPa表3 :風荷載作用下貼墻配重式抱桿的應力和撓度天線類型抱桿長度抱桿類型桿件尺寸最大彎矩(kN.m)最大應力(MPa )長細比T

21、D-SCDMA天線及塔放3米貼墻配重式60*52.21176.44774米貼墻配重式60*52.56205.071036米貼墻配重式70*53.05174.61130配重式抱桿:以3米配重式抱桿安裝 TD-SCDMA 天線及塔放的計算過程為例， 介紹計算過程：將抱 桿簡化為懸臂桿件，固端選取在最上面一排螺栓處， 斜桿與抱桿交接處采用鉸接點簡化， 以 此考慮斜桿在拉力和壓力作用下的變形，其計算簡圖和撓度應力圖見圖7圖9，計算結果見表4.圖7 3m配重式抱桿計算簡圖圖9 3m配重式抱桿彎矩圖圖8 3m配重式抱桿撓度圖以3米配重式抱桿安裝 TD-SCDMA 天線及塔放的計算過程為例: 計算條件：抱桿

22、截面 60*5熱軋無縫鋼管，每米重量 6.78kg/m ，截面面積A=8.64cm 2，抗彎剛度 W=10.98cm3，回轉半徑i=1.95cmTD-SCDMA 天線重量為：17.6kg ;塔放重量為：24kg其中風荷載產生彎矩設計值：M=2.13kN m抱桿、天線及塔放產生的壓力設計值:N=1.2* (6.78*3+17.6+24)*9.8/1000=0.728kN其中長細比:丄 1 0.5 3000i 1.95 1077 250式中：一一壓桿計算長度系數，壓桿中間有支撐1.0;l桿件長度取值，桿件自重、天線及塔放重心在桿件的1/2處;抱桿主桿為熱軋無縫鋼管，為 a類截面,查附表C-1a類截

23、面軸心受壓構件的穩定系數，查得x 0.818 ；/Ex2EA (1.1 X)2 23.14206 8.64 101.1 772269.07kN ；1、強度驗算:MxM yxWnxyWny0.84 168.69169.53215MPa0.728 1032.13 10638.64 101.15 10.98 102、長細比:_lX i1 0.5 30001.95 1077 2503、穩定性驗算:mxNxWxd 0%)30.728 100.818 8.64 10261.0 2.13 100 7281.15 10.98 103 (1 0.8)269.071.03 169.06170.09 f 215MPa同理，計算出4米配重式抱桿產生的最大應力為：200.29KPa計算出6米配重式抱桿產生的最大應力為：157.65KPa天線類型抱桿長度抱桿類型桿件尺寸最大彎矩(kN.m)最