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1、中国移动基站铁塔标准化中国移动基站铁塔标准化设计设计2019年年6月月14日日第2页目录目录1 项目背景项目背景2 项目进展情况项目进展情况3 设计文件介绍设计文件介绍4 设计文件使用原则设计文件使用原则5 铁塔标准化设计的综合经济效益分析铁塔标准化设计的综合经济效益分析6 下一步工作安排下一步工作安排第3页项目背景项目背景 铁塔种类繁多铁塔种类繁多 地面四脚角钢塔、地面四脚钢管塔、地面单管塔、地面拉线塔等 屋面四脚角钢塔、屋面拉线塔、屋面构架、抱杆等。 塔高定义各不相同塔高定义各不相同 有指第一平台高度的;有指全塔高度（不含避雷针的高度）的 第一平台到塔顶的高度取值有1m（如安徽）、2m（如
2、江苏）、3m（如山东）、4m（如上海）、5m（如北京）等多种做法； 各层平台高度差值有3m、4m、5m等多种做法；相同高度、相同风压，单塔用钢量差异很大，高达50-100%。 各地的管理水平、技术水平参差不齐，铁塔安装维护管各地的管理水平、技术水平参差不齐，铁塔安装维护管理状况差异很大，铁塔倒塌及雷击安全事故时有发生理状况差异很大，铁塔倒塌及雷击安全事故时有发生第4页项目背景项目背景铁塔投资情况（不含基础）铁塔投资情况（不含基础）2019年建设铁塔18655座，投资227172.1万元；2019年建设铁塔25205座，投资292440.3万元。为有效贯彻公司领导标准化建设思路，加强管理，为有效
3、贯彻公司领导标准化建设思路，加强管理，有效降低建设成本，提高投资效益，提高工作效有效降低建设成本，提高投资效益，提高工作效率和技术管理水平，对移动通信铁塔进行标准化率和技术管理水平，对移动通信铁塔进行标准化设计势在必行设计势在必行第5页目录目录1 项目背景项目背景2 项目进展情况项目进展情况3 设计文件介绍设计文件介绍4 设计文件使用原则设计文件使用原则5 铁塔标准化设计的综合经济效益分析铁塔标准化设计的综合经济效益分析6 下一步工作安排下一步工作安排第6页项目进展情况项目进展情况 20192019年年1 1月月8 8日项目启动，日项目启动，20192019年年1 1月月2626日完成七个省公
4、司日完成七个省公司的调研的调研 20192019年年2 2月月1414日完成铁塔标准化初步设计及日完成铁塔标准化初步设计及1111个省公司参个省公司参加的会审加的会审 20192019年年3 3月月2222日完成日完成1515省公司的基站铁塔工程建设负责人省公司的基站铁塔工程建设负责人参加的施工图会审参加的施工图会审主要对设计文件中塔型选择、平台设置、馈线走线和防雷接地等问题进行了讨论第7页项目进展情况项目进展情况 20192019年年3 3月月3030日召开由业内高耸结构权威专家和知名塔厂组日召开由业内高耸结构权威专家和知名塔厂组成的专家组评审会议成的专家组评审会议与会的专家有高耸结构规范编
5、制人员同济大学博导马人乐教授、中国广播电影电视设计研究院政府特津专家乐俊旺教授、中国京冶工程技术有限公司建筑设计院院长吴耀华教授以及4家知名塔厂技术人员。专家认为设计文件深度基本达到了施工图要求，使用的各种规范、标准有效，应用的计算软件及选材合理，符合公司总部对该项目的指导原则，达到了“安全、适用、经济、美观”的目标，经过修正、优化，通过试生产后可以满足指导施工的要求。 20192019年年4 4月月1515日完成施工图的修改日完成施工图的修改 20192019年年4 4月月2323日组织完成全国日组织完成全国3131个省公司的铁塔标准化设计个省公司的铁塔标准化设计研讨研讨高耸结构、铁塔基础设
6、计、施工图设计、铁塔（含基础）验收规范、铁塔事故分析等第8页目录目录1 项目背景项目背景2 项目进展情况项目进展情况3 设计文件介绍设计文件介绍 设计范围及文件组成设计范围及文件组成3.1 结构设计结构设计3.2 防雷接地设计防雷接地设计3.3 工艺参数工艺参数3.4 制作运输要求制作运输要求3.5 安装维护要求安装维护要求3.6 铁塔编号规则铁塔编号规则3.7 技术经济指标汇总技术经济指标汇总3.8第9页 本标准化设计范围为所有普通风压地区的落地移动通信普通铁塔地上部分，包括钢结构设计和防雷接地设计，不包括微波塔、屋面塔、景观塔、风压大于0.6kN/m的地区、铁塔基础、基站机房设计。不含微波
7、塔不含微波塔 由于微波塔对变形的要求苛刻：移动通信钢塔桅结构的水平位移限值（顶点位移/塔高）为1/75，普通塔桅结构1/100，微波塔要求则更高为1/115；移动通信钢塔桅基础允许脱开面积可为1/4，微波塔则不允许脱开。所以微波塔的造价高。并且用量不足1%，因此移动通信铁塔需要考虑微波时进行个性设计，不列入标准化设计范畴。不含屋面塔不含屋面塔 原建筑物设计时若未做预留铁塔考虑，建成后便很难安装铁塔，用量也不足1%。另外屋面塔设计必须根据所在建筑确定根开及高度等参数，属于个性设计，不列入标准化设计范畴。不含景观塔不含景观塔 对北京、黑龙江、福建、河南、广东、四川和新疆等7公司调研结果表 3.1设
8、计范围设计范围第10页 明，单管塔可以基本满足市区美化市容的要求，景观塔的需求多用于风景名胜区，这类铁塔建设需要根据当地的自然风貌、人文环境、审美取向进行个性设计，不列入标准化设计范畴。这类铁塔所占比例不足1%。不含风压大于等于不含风压大于等于0.6kN/m0.6kN/m的地区的地区 不含近海海面、海岸、湖岸及沙漠地区；不含风压很大的山峰，这些地方建设移动通信铁塔的可能性也较小。覆盖风压88。不含铁塔基础、基站机房设计不含铁塔基础、基站机房设计 我国幅员辽阔，地质条件千差万别，不易归纳整理，因此，本标准化设计未包含基础设计部分，但给出了塔脚对基础的作用力，作为进行基础设计的依据。 基站机房的设
9、计需要结合通信工艺的布局方案、铁塔根开、高度、基础形式、经济造价等诸多因素综合考虑，建议作为配套设计进行。 3.1设计范围设计范围第11页3.1设计范围设计范围 覆盖塔型覆盖塔型 纳入考虑全集团31个省（市、自治区）公司普遍采用的主流塔型：角钢塔、三管塔、单管塔和拉线塔。由于四管塔技术、经济优势不如三管塔，因此未列入。2019年与2019年合计31省（市、自治区）公司铁塔建设塔型比例角钢塔拉线塔单管塔三管塔四管塔小计2960357175759194218854490665.90%12.70%12.80%4.30%4.20%100.00%第12页3.1设计范围设计范围 覆盖塔高覆盖塔高 重点覆盖
10、用量最大的20m、30m、40m和50m，角钢塔覆盖到60m，拉线塔为20m和30m。塔高2021H2526H3031H3536H4041H4546H5051H5556H6061H6566H80合计数量673319943332410045264129104156480370019502924765114.1%4.2%7.0%8.6%9.5%8.7%21.9%13.6%7.8%4.1%0.6%100.0%塔高20253035404550556065H80数量6733872712059161592068524814352294170945409473594765114.1%18.3%25.3%33
11、.9%43.4%52.1%73.9%87.5%95.3%99.4%100.0%第13页3.1设计范围设计范围 覆盖风压覆盖风压重点覆盖风压0.55的地区，可以覆盖全国88%的地区。分档风压地区百分比0.35 0.315628.3%44.5%0.358916.2%0.45 0.48615.6%26.3%0.455910.7%0.55 0.5437.8%17.2%0.55529.4%0.65 0.6203.6%6.2%0.65142.5%0.75 0.761.1%3.1%0.75112.0%0.85 0.840.7%2.0%0.8571.3%0.940.7%0.7%合计551100.0%100.0
12、%第14页3.1设计范围设计范围3.1设计范围设计范围综上所述，本标准化设计共列入铁塔类型41种（见下表）：序号风压（kN/m2）塔型塔 高（m）10.35三管塔203040502角钢塔20304050603单管塔2030405040.45三管塔203040505角钢塔20304050606单管塔2030405070.55三管塔203040508角钢塔20304050609单管塔20304050100.350.55拉线塔2030第15页3.2结构设计结构设计 设计原则设计原则 铁塔标准化设计的基本原则确定为“安全安全 适用适用 经济经济 美观美观”:安全安全系指能承受在正常施工和正常使用时可能
13、出现的各种作用；适用适用系指在正常使用时具有良好的工作性能，即能满足正常的通信要求、便于维护等；经济经济系指在满足安全、适用要求的前提下，追求制作安装等费用较低；美观美观系指在满足安全、适用、经济要求的前提下，追求线条流畅、与周边环境和谐。第16页3.2结构设计结构设计 设计依据设计依据中国移动基站铁塔标准化施工图设计遵循以下标准、规范、规程：建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2019建筑结构荷载规范 GB5009-2019钢结构设计规范 GB50017-2019钢结构工程施工工程质量验收规范GB50205-2019建筑抗震设计规范 GB50011-2019高耸结构设计规范 GBJ1
14、35-90钢塔桅结构设计规程 GBJ1-84建筑钢结构焊接技术规程 JGJ81-2019移动通信工程钢塔桅结构设计规范 YD 5131-2019第17页3.2结构设计结构设计 结构安全等级及设计使用年限结构安全等级及设计使用年限 结构的设计基准期为50年，设计使用年限为50年，结构安全等级为二级，抗震设防类别为丙类。 设计采用的计算程序和方法设计采用的计算程序和方法 三管塔采用同济大学编制的“空间钢结构系统CAD软件3D3SV7.0塔架功能模块”，按照空间桁架进行有限元计算分析。 角钢塔、拉线塔采用同济大学编制的“塔桅钢结构设计软件MWT2.0 MAST1.0 SPT1.0”，按照空间桁架进行
15、有限元计算分析。 单管塔按照悬臂构件进行结构力学计算。 荷载取值荷载取值永久荷载 包括结构主材、螺栓、节点板、避雷针、平台、天线、馈线、爬梯等自重。第18页3.2结构设计结构设计可变荷载 包括风荷载、地震作用、雪荷载、裹冰荷载、平台、爬梯检修荷载等。风荷载 由于移动通信铁塔多建设在乡镇和城市郊区，地面粗糙度按B类。 当铁塔截面为四边形时，在风荷载或地震作用下，考虑图4.5-1所示两种作用方向。 当铁塔截面为三角形时，在风荷载或地震作用下，考虑图4.5-2所示三种作用方向。第19页3.2结构设计结构设计图4.5-1 四边形铁塔水平荷载工况图4.5-2 三角形铁塔水平荷载工况第20页3.2结构设计
16、结构设计 地震作用地震作用地震作用应按铁塔所在地的抗震设防基本烈度进行验算。经验算分析，可以满足设防烈度为9度要求（铁塔水平控制荷载为风荷载）。 平台活荷载平台活荷载按2.0kN/m考虑；平台栏杆顶部水平荷载按1.0kN/m考虑. 裹冰荷载裹冰荷载考虑结构构件、拉索和天线等表面裹冰后所引起的重力荷载及挡风面积增大的影响。根据地域划分： 1）重裹冰区：大凉山、川东北、川滇、秦岭、湘黔、闽赣等地区，基本裹冰厚度可取10-30mm； 2）轻裹冰区：东北(部分)、华北(部分)、淮河流域等地区，基本裹冰厚度可取5-10mm。裹冰还会受地形和局地气候的影响，因此轻裹冰区内可能出现个别地点的重裹冰或无裹冰的
17、情况；同样，重裹冰区内也可能出现个别地点的轻裹冰或超裹冰的情况。验算分析标明，裹冰荷载组合为非控制组合。 雪荷载雪荷载 由于平台检修活载一般大于雪荷载，故雪荷载不同时考虑。第21页3.2结构设计结构设计采用材料采用材料 表 各种塔型材料规格塔型塔柱材料其他构件材料塔柱螺栓其他螺栓备 注三管塔Q345BQ235B8.8级高强螺栓4.8级普通螺栓塔柱材料为直缝卷焊钢管角钢塔Q345BQ235B6.8级普通螺栓4.8级普通螺栓单管塔Q345BQ235B8.8级高强螺栓4.8级普通螺栓内法兰和底法兰材料为Q345B拉线塔Q345BQ235B6.8级普通螺栓4.8级普通螺栓塔柱材料为直缝卷焊钢管第22页
18、 3.3防雷接地设计防雷接地设计 设计依据设计依据中国移动基站铁塔标准化施工图设计遵循以下标准、规范、规程：通信局（站）防雷与接地工程设计规范 YD5098-2019中国移动通信基站防雷系统管理规定（中国移动通信集团网络部 2019年）建筑物防雷设计规范 GB50057-94（2000年版） 以及初步设计文件和有限公司计划部相关会议精神。 防雷设计防雷设计1）安装在移动通信基站铁塔上的通信设备，按照第三类防雷建筑物防雷措施进行设计。2）在铁塔塔顶、平台抱杆上安装避雷针，并与塔身可靠电气连接；利用塔身作为接地导体，塔身安装应保证可靠电气连接；铁塔金属构件应在塔脚处与铁塔基础可靠焊接。第23页3.
19、3防雷接地设计防雷接地设计 接地设计接地设计 本设计仅对铁塔地网提出工艺要求，具体设计由相关设计院负责。接地网形式 移动通信基站联合接地网应由机房地网、铁塔地网、变压器地网或者机房地网、铁塔地网组成（图5-1）。 图5-1移动通信基站联合接地网示意图第24页3.4工艺参数工艺参数 平台设置平台设置 本设计按3层平台进行结构计算，第一平台距塔顶2m，各层平台间距5m，选用时，可根据实际需要选择安装平台数量。拉线塔仅设置支架，不设置平台。20m铁塔设置2层平台。 平台直径：三管塔、单管塔为3.0m，角钢塔为4.0m。平台栏杆高1.1m，平台采用小角钢密铺镂空处理。 天线设置天线设置 由于3G天线荷
20、载显著大于GSM天线，因此结构计算按第一平台为3G天线、第二和第三平台为GSM天线、每平台分别安装定向天线6付或全向天线2付考虑。 第25页3.4工艺参数工艺参数天线类型每副天线尺寸（mm）每副重量（kg）G网定向天线252027212719.3D网定向天线1300162505.2TD-SCDMA网定向天线14006808017.6TD-SCDMA网全向天线1192220mm10.7TD-SCDMA塔放35229048824表3.4-1 主要天线规格第26页3.4工艺参数工艺参数 馈线馈线 G网、D网及WCDMA网每副天线2根7/8英寸馈线，每米重量为0.5kg。 TD-SCDMA网（按结构计
21、算最不利情况）每副天线9根1/2英寸馈线，每米重量为0.23kg，同时每副天线带1根GPS馈线，为1/2英寸馈线，每米重量为0.23kg。 单管塔按内走线、内爬梯、内法兰考虑。 避雷针避雷针 根据防雷接地的要求，各种塔高的铁塔其顶部均应设置高度为5米的避雷针，材质采用圆钢管。 爬梯爬梯 爬梯自重按每米30kg考虑。爬梯挡风宽度按0.60m考虑，应考虑挡风系数的影响。各段爬梯应按间距1.2m设置馈线支架。第27页3.5制作运输要求制作运输要求 构件制造，除应遵守图纸中的规定外，尚应遵守钢结构工程施工及验收规范GB50205-2019，塔桅钢结构施工及验收规程(CECS 80:96)中有关规定。
22、图中表明的材料尺寸，只供备料和放样时参考，实际截材尺寸以以实际放样尺寸为准。构件在制造前须放样，以确定和校核图纸中的尺寸，制造后严格进行质量检查。 塔件的包装应采用软包装，装车用草垫、枕木等垫实，紧固件、小件物品应采用木箱分别标注装箱运输。出厂后应合理运输，减少构件受损。 机场和航线附近的铁塔，避雷针底部构件处应设一太阳能闪光航空障碍灯。 所有铁塔均设置警示牌，安装在爬梯底端（单管塔和拉线塔安装在离地3m塔身），用2mm厚镀锌三角钢板印制，其中字体采用氨基中黄底黑边框黑体字第28页3.6安装维护要求安装维护要求 安装要求安装要求1）塔架结构的安装应遵守钢结构工程施工及验收规范GB50205-2
23、019、塔桅钢结构施工及验收规程(CECS 80:96)中有关规定。2）安装时不允许使用气割或电割扩孔、增孔或用氧气火焰校正构件变形。3）塔架安装过程中应随时校正其垂直度，架设完毕后塔身实际轴线与设计细线偏差不得大于被测高度的1/1500(以无温照影响时检查为准)，局部弯曲不得大于被测长度的1/750。4）安装完毕交付使用一年后，应对其垂直度进行调整，并拧紧全部螺栓。5）馈线应安装成前后两排并分别设于爬梯两侧(拉线塔馈线沿塔身上的馈线加固角钢铺设，单管塔内走线)，每侧单排不得超过6根。 6）接地线、照明线的铺设要做到整齐划一、井然有序。7）高强螺栓及其它螺栓预紧扭矩满足相关要求 第29页3.6
24、安装维护要求安装维护要求 维护要求维护要求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）每经六度以上地震或八级以上大风后，应对塔身轴线、基础及所有节点作全面观测和检查。节点检查包括：螺栓有无松动、拉杆松紧程度、焊缝有无开裂、镀锌或涂复是否损坏、构件有无显著变形等，并拧紧松动的螺栓作好准确记录。3）地脚螺栓应注意防腐防锈，安装前涂黄油保护，安装调正后，用低标号砂浆覆盖。4）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，应及时与有关单位研究处理。第30页3.7铁塔编号规则铁塔编号规则3GT表示三管塔，JGT表示角钢塔，DGT表示单管塔，LXT表示拉线塔；20、3
25、0、40、50、60为塔高（m）；0.35、0.45、0.55为设计风压（kN/m2）。如3GT-40-0.45表示设计风压为0.45kN/m2、塔高为40m的三管塔。第31页3.8技术经济指标汇总技术经济指标汇总 塔重：含一层平台重量在内的塔重（不含地脚螺栓、接地材料重量）。塔型风压（kN/m）塔高（m）用钢量（t）标准化设计前平均用钢量（t）节省（）含一层平台含一层平台三管塔0.355010.07 10.57 4.8%三管塔0.455010.58 11.11 4.8%三管塔0.555011.57 12.15 4.8%角钢塔0.354012.91 15.23 15.3%角钢塔0.355016
26、.71 19.72 15.3%角钢塔0.454013.24 15.62 15.3%角钢塔0.455017.87 21.09 15.3%角钢塔0.554014.07 16.60 15.3%角钢塔0.555018.72 22.09 15.3%单管塔0.355016.56 17.39 5.0%单管塔0.555022.88 24.02 5.0%第32页目录目录1 项目背景项目背景2 项目进展情况项目进展情况3 设计文件介绍设计文件介绍4 设计文件使用原则设计文件使用原则5 铁塔标准化设计的综合经济效益分析铁塔标准化设计的综合经济效益分析6 下一步工作安排下一步工作安排第33页设计文件使用原则设计文件使
27、用原则 确定基本风压确定基本风压 根据建筑结构荷载规范“附表D.4全国各城市的50年一遇雪压和风压”查出拟建铁塔地区的基本风压（kN/m2），0.35，取为0.35； 0.40、0.45取为0.45；0.50、0.55取为0.55。 确定塔型确定塔型 各公司根据本省实际情况，本着降本增效的原则选用塔型。 确定塔高确定塔高根据无线通信专业设计要求，确定塔高（20m起步，10m进阶）。上述条件确定后，结合1.2设计文件组成就可以找到相应的铁塔图纸。以下介绍特殊要求的铁塔。 第34页设计文件使用原则设计文件使用原则 特殊要求的铁塔特殊要求的铁塔安装LOGO的铁塔 为安装LOGO，基本风压为0.35、
28、0.45kN/m2地区可以选用基本风压为0.45、0.55kN/m2的铁塔，但应同时符合以下条件： 字数6，边长1m，合计重量不大于200kg，安装位置不高于塔高的一半，镂空处理。安装小微波的铁塔 所有铁塔均可以安装一台直径小于600mm，自重小于30kg临时传输的小微波。专用的微波塔或尺寸、重量大于上述要求时，需要特殊设计。 风压高度变化系数与地面粗糙度类别关系密切。移动通信铁塔绝大部分建设在B类地面粗糙度的地区，可以直接选用标准化铁塔。第35页设计文件使用原则设计文件使用原则位于山区的铁塔 位于山区（山峰山坡、盆地谷地、谷口山口）的铁塔，应按照建筑结构荷载规范第7.2.2条规定考虑地形修正
29、后，按照风荷载等效的原则验算后选用位于A类地面粗糙度地区的铁塔 A类地面粗糙度地区系指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区，此类地区极少碰到，建设移动通信铁塔时需根据实际情况个例处理。 抗震设防基本烈度9度地区的铁塔 四川省康定、西昌，云南省寻甸、东川、澜沧，西藏自治区当雄、墨脱，甘肃省古浪等地抗震设防基本烈度为9度地区，选用本标准化设计时，应进行抗震验算。第36页目录目录1 项目背景项目背景2 项目进展情况项目进展情况3 设计文件介绍设计文件介绍4 设计文件使用原则设计文件使用原则5 铁塔标准化设计的综合经济效益分析铁塔标准化设计的综合经济效益分析6 下一步工作安排下一步工作安排第37页综合
30、经济效益分析综合经济效益分析 2019年、2019年31个省（市、自治区）各种地面铁塔建设数量见下表：塔型角钢塔拉线塔单管塔三管塔四管塔小计2019年年数量数量13338195220927747691892570.50%10.30%11.10%4.10%4.10%100.00%2019年年数量数量1626537653667116811162598162.60%14.50%14.10%4.50%4.30%100.00%第38页综合经济效益分析综合经济效益分析投资变化投资变化 四管塔、角钢塔2019年合计数量比例66.9%，因其用钢量较大，用钢量比例约占85%，投资额约占85%。考虑集中采购单价下
31、降，标准化设计后，将节约投资约 68亿元，约2030。 如果设计费原来按每塔7000元 ，标准化设计按50%收费，节省25981700050%9093万元，即0.91亿元。说明：上述计算未考虑材料价格波动影响以及2019年建设总量增长因素。第39页目录目录1 项目背景项目背景2 项目进展情况项目进展情况3 设计文件介绍设计文件介绍4 设计文件使用原则设计文件使用原则5 铁塔标准化设计的综合经济效益分析铁塔标准化设计的综合经济效益分析6 下一步工作安排下一步工作安排第40页下一步工作安排下一步工作安排在部分省公司开展铁塔标准化的试运行工作。希望各公司积极参加铁塔标准化的试运行工作。根据省公司反馈意见及试运行结果，对铁塔标准化设计进行修改完善，并正式下发。第41页