無線通信基站機房鐵塔的常見災害調查及抗災手段分析研究

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

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

　　關鍵詞：災害影響地震臺風凍雨通信機房通信鐵塔通信建筑抗災

　　1引言

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

　　2通信基站機房鐵塔抗災能力現(xiàn)狀

　　建筑基站機房鐵塔等建筑抗災能力取決于建筑結構狀況和建筑選址，根據近年國內某通信運營商全業(yè)務統(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%，建筑質量及結構狀況有差異；其中新建的鋼筋混凝土結構建筑的機房質量較好，結構抗災能力較強；由于材料特點和舊設計規(guī)范的原因，磚混結構及90年以前的建筑結構狀況不理想，抗災能力較弱，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，抗災能力也不理想，此外少數(shù)基站由于選址不當，存在水流或地震情況下發(fā)生山體滑坡或泥石流等地質災害的隱患，抗災能力不強。少數(shù)自有基站機房在自建機房樓里，建筑質量較好，結構狀況較為理想，核心機房樓選址較嚴格科學，抗災能力較強。

　　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能力的影響，不同類型的天線支撐物的抗災能力還取決于結構本身設計建造時的建設標準以及結構特點決定，從結構特點來來比較，地面角鋼塔，單管塔，三管塔等抗災能力較強，拉線塔不利于抗風及抗雪災，屋面配重桿等不利于抗震。就建設標準方面來比較：經過地質勘查，精心設計精心建造的鐵塔抗災能力強。而一些鐵塔，由于設計使用年限低等因素，采用設計制造粗糙的簡易鐵塔，且未經地質勘查即設計建造，存在地質隱患，抗災儲備不足等導致其抗災薄弱。

　　3通信基站機房鐵塔的在不同災害影響下的調查及基站抗災手段研究

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

　　3.1雨雪冰凍災害

　　各省受災情況如下：

　　廣東2008年韶關：通信機房和鐵塔牢固損害不大，不足1%基站鐵塔由于結冰過厚、負重太大導致?lián)p壞。2008年清遠：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日暴風雪災害：共有大連地區(qū)6處基站機房受到完全損壞，

　　江西上饒冰災鐵塔受影響的共69座，占比7.6%，其中嚴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）因災直接倒塌情況較少；但因災受損情況較多。

　　湖南在2008年冰災中，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)生冰雪的凍雨災害對移動通信基站的損害調查總結，通信基站機房鐵塔的冰雪災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，相當數(shù)量角鋼塔變形受損

　　冰雪災害損害分析及主要應對措施手段如下：

　　機房垮塌原因：

　　①南方省份簡易彩鋼板房設計時未考慮雪荷載②一般簡易彩鋼板房在設計時就按照臨時建筑設計，設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。

　　應對措施：

　　①機房選用用鋼混結構或磚混結構機房，不應采用輕體簡易房；②新建機房應加大屋面排水坡度

　　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遠大于原設計值，導致迎風面大大超過原設計值，從而導致過載破壞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致鐵塔倒塌。根據調查結果拉線未斷，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；不應采用拉線塔②按重度裹冰區(qū)核算裹冰荷載及迎風面積

　　3.2地震災害

　　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地震導致全省局房受損665處（其中嚴重受損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。平涼15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構狀況千差萬別，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（基本沒經過設計）；砌體結構破壞較多；底框結構的底層柱破壞較多；框架混凝土結構表現(xiàn)良好（主要是填充墻損壞較多）

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

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

　　經過分析研究以及對汶川大地震災害的調查總結，地震災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（包括基礎塌陷、房屋傾斜、主體結構出現(xiàn)裂縫、維護結構倒塌脫落等等）③鐵塔毀壞（包括基礎破壞連接失效或鐵塔桿件應力比超限彎折）④屋面支撐桿毀壞（包括連接失效毀壞、連接的維護結構破壞、樓房倒塌）

　　地震災害損害分析及主要應對措施手段如下：

　　機房損壞原因：①選址不當，地震泥石流或塌陷，塌方山體滑坡等導致機房損毀

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

　　應對措施：

　　①嚴格按照抗震設防規(guī)范采取抗震措施，嚴格選址。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：鐵塔基礎設計時計算不足，塔角螺栓連接不牢，導致在地震中折斷導致塔整體倒塌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，因基礎不牢固（女兒墻脫落）或樓宇倒塌而損毀

　　應對措施：

　　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?shù)亟Y構抗震可靠度高的建筑上增設的附柱桿或附在剪力墻上的附墻桿,附墻桿根據現(xiàn)場天面具體情況增設可靠加固措施.③不應采用抗震不利的拉線塔和房上鐵塔。

　　3.3臺風（大風）災害

　　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：臺風帶來強風吹襲；強降雨；洪水、泥石流等次生災害。2006年“桑美”臺風：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：臺風帶來強風吹襲；強降雨；洪水、泥石流等次生災害。

　　福建2006年8月10日17時25分第8號超強臺風“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“圣帕”（寧德）：2個基站進水

　　山東荷澤05年6月14日暴風雨，41個基站抱桿被大風刮歪，偏離原先方位

　　湖南受碧利斯臺風影響，洪水導致我省郴州地區(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，而風力過大則導致了鐵塔上的立桿倒塌。

　　廣西臺風使合浦大嶺基站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：小草湖基站拉線塔倒塌受損

　　吐魯番托克遜大風：簡易支架12米被大風徹底摧毀

　　經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（大風）災害對移動通信基站的損害調查總結，通信基站機房鐵塔的風災影響主要有以下幾點：1.主要有簡易彩鋼板房受強風吹垮2.臺風引發(fā)的暴雨引發(fā)山體泥石流沖垮機房3.基站進水4.拉線塔倒塌，支撐桿被吹落。

　　臺風（大風）災害損害分析及主要應對措施手段如下：

　　通信機房損壞原因：

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

　　應對措施：

　　①采用鋼筋混凝土結構或磚混結構機房，租用機房時不應選用頂層的房間，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，做好排水設計，并避開容易引發(fā)地質災害地段

　　鐵塔損壞原因：

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

　　應對措施:

　　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，附墻桿根據增設可靠加固措施.③禁止采用拉線塔④海邊應進行潮濕易腐蝕環(huán)境鋼結構防腐蝕處理（包括鐵塔驗收后安裝天線時的螺栓天線支撐桿等）⑤適當提高鐵塔安全等級，設計使用年限

　　4通信建筑抗災前景展望

　　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備。

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

　　5結束語

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

　　參考文獻

　　[1]《中國大陸地震災害損失評估匯編》地震出版社

　　[2]《中國大陸地震災害損失評估匯編》

　　[3]《四川移動辦公用房5.12震害調查》中國移動集團設計院姚文軍

文章標題：無線通信基站機房鐵塔的常見災害調查及抗災手段分析研究

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