无线通信基站机房铁塔的常见灾害调查及抗灾手段分析研究论文

　　摘要：介绍了通信网络中无线基站建筑抗灾能力现状，针对冻雨、地震、台风、等灾害对基站机房和铁塔等建筑的影响进行调查研究和分析，有针对性地提出抵御不同灾害的措施手段。
　　关键词：灾害影响，地震，台风，冻雨，通信机房，通信铁塔，通信建筑抗灾
　　1引言
　　2008年南方冰冻灾害及5.12汶川大地震的严重后果、以及信息化程度日益提高、通信网络在现代生活中越来越重要，要求整个通信网络的抵御灾害能力提出了更高的要求，同时灾害应急通信也要求部分无线基站有更强的抗灾能力，本文介绍了通信基站的建筑抗灾能力现状，针对冰雪、地震、台风等灾害对通信基站机房铁塔的影响进行调查对灾害调查数据进行研究分析，有针对性提出了通信基站在抵御灾害的具体措施手段，供土建设计人员及建设管理人员参考。
　　2通信基站机房铁塔抗灾能力现状
　　 建筑基站机房铁塔等建筑抗灾能力取决于建筑结构状况和建筑选址，根据近年国内某通信运营商全业务统计的全国257175个基站的情况，自有基站机房比例为61%，其余39%的基站机房为租用机房。自有基站机房中包括自建和购买两类。多数为自建，少数为购买民用建筑。
　　 租用和购买的机房一般为民用建筑，约占基站机房45%，建筑质量及结构状况有差异；其中新建的钢筋混凝土结构建筑的机房质量较好，结构抗灾能力较强；由于材料特点和旧设计规范的原因，砖混结构及90年以前的建筑结构状况不理想，抗灾能力较弱，自建基站机房多数采用砖混机房或彩钢板房等简易机房，抗灾能力也不理想，此外少数基站由于选址不当，存在水流或地震情况下发生山体滑坡或泥石流等地质灾害的隐患，抗灾能力不强。少数自有基站机房在自建机房楼里，建筑质量较好，结构状况较为理想，核心机房楼选址较严格科学，抗灾能力较强。
　　 通信基站天线支撑物（铁塔）现状
　　 现有基站的天线支撑物为角钢塔、拉线塔、单管塔、三管塔、四管塔和天面支撑杆、附墙杆、配重杆、组合抱杆等。其中角钢塔最为常见，数量占铁塔总数50%以上，基站的具体无线覆盖要求等情况决定采用不同类型的天线支撑物，除了前述的选址情况对铁塔的抗灾能力的影响，不同类型的天线支撑物的抗灾能力还取决于结构本身设计建造时的建设标准以及结构特点决定，从结构特点来来比较，地面角钢塔，单管塔，三管塔等抗灾能力较强，拉线塔不利于抗风及抗雪灾，屋面配重杆等不利于抗震。就建设标准方面来比较：经过地质勘查，精心设计精心建造的铁塔抗灾能力强。而一些铁塔，由于设计使用年限低等因素，采用设计制造粗糙的简易铁塔，且未经地质勘查即设计建造，存在地质隐患，抗灾储备不足等导致其抗灾薄弱。
　　3通信基站机房铁塔的在不同灾害影响下的调查及基站抗灾手段研究
　　对通信基站机房铁塔造成影响的自然灾害主要是冰雪、地震、台风、洪水。以下就这四种灾害分类进行灾害调查并进行分析研究，在此基础上提出相应的加强通信基站抗灾能力措施。
　　3.1雨雪冰冻灾害
　　各省受灾情况如下：
　　广东2008年韶关：通信机房和铁塔牢固损害不大，不足1%基站铁塔由于结冰过厚、负重太大导致损坏。2008年清远：通信机房损坏6间，铁塔损坏H杆1根（被雨雪压塌），另有14个铁塔不同程度受损。
　　辽宁2007年3月4日暴风雪灾害：共有大连地区6处基站机房受到完全损坏，
　　江西上饶冰灾铁塔受影响的共69座，占比7.6%，其中严重受损的四角角钢塔1座，拉线塔6座。赣州通信机房基本未损失，拉线塔受损5座。
　　贵州2008年冰雪：冰雪压盖，承重过大，站房损坏327座。
　　云南2008年冰雪：机房和铁塔（报杆等）因灾直接倒塌情况较少；但因灾受损情况较多。
　　湖南在2008年冰灾中，全省427处基站铁塔受到不同程度破坏，其中永州江华铜山岭1座60米角钢塔折断，衡阳、怀化、郴州11个25-30米拉线塔倒塌。
　　经过分析研究以及对北方大雪和2008年南方各省发生冰雪的冻雨灾害对移动通信基站的损害调查总结，通信基站机房铁塔的冰雪灾影响主要有以下几点：①主要有简易彩钢板房受冰雪压垮②大量拉线塔倒塌③少数角钢塔倒塌，相当数量角钢塔变形受损
　　冰雪灾害损害分析及主要应对措施手段如下：
　　机房垮塌原因：
　　①南方省份简易彩钢板房设计时未考虑雪荷载②一般简易彩钢板房在设计时就按照临时建筑设计，设计使用年限低安全等级不高，无法抵御南方罕见的雪荷载或凝冰的重压。
　　应对措施：
　　①机房选用用钢混结构或砖混结构机房，不应采用轻体简易房；②新建机房应加大屋面排水坡度
　　铁塔或支撑杆破坏原因：
　　①角铁塔损坏的主要原因是实际裹冰荷载远远大于原设计值，导致迎风面大大超过原设计值，从而导致过载破坏②对于拉线塔，除了第1条原因外，还因为拉线塔拉线大量裹冰引发巨大水平拉力，拉倒铁塔，或由于拉线拉断瞬间水平拉力不平衡导致铁塔倒塌。根据调查结果拉线未断，铁塔被拉倒的情况超过破坏拉线塔总数的50%。
　　应对措施：①天线支承物采用落地塔或天面支撑杆、附墙杆、配重杆；不应采用拉线塔②按重度裹冰区核算裹冰荷载及迎风面积
　　3.2地震灾害
　　汶川地震四川省受损情况：基站机房损坏1309个，铁塔损坏743个，支撑杆损坏517根，局房：5.12地震导致全省局房受损665处（其中严重受损129处）其中自有局房受损261处。
　　汶川地震陕西省受损情况：（汉中）有26处铁塔、桅杆不同程度的损坏，占铁塔总数的1%，受损部分主要是倾斜或地基破损。在地震中有26处铁塔、桅杆不同程度的损坏，地震中机房、围墙受损116处。某中心机房楼体出现裂缝。
　　汶川地震甘肃省受损情况：某综合楼倒塌，某综合楼成为危房，49个基站的局房全部损坏，226个基站的局房部分损坏，3个基站的铁塔损坏。天水2个基站的局房全部损坏，2个基站的局房部分损坏，1个基站的铁塔损坏。甘南某综合楼成为危房，2个基站的局房全部损坏，5个基站的局房部分损坏。平凉15个基站的局房部分损坏，2个基站的铁塔地基部分损坏。庆阳7个基站的局房部分损坏。
　　租用的基站机房所在楼房结构状况千差万别，在地震中表现也不相同，总体表现是：村镇砖混破坏很多（基本没经过设计）；砌体结构破坏较多；底框结构的底层柱破坏较多；框架混凝土结构表现良好（主要是填充墙损坏较多）
　　具体破坏现象有：柱端设计未抗剪加强，建筑主体破坏；填充墙与框架连接构造不当导致填充墙脱落倒塌，横纵墙连接无拉结钢筋，导致墙体出现竖直通长裂缝，梁纵向配筋很少甚至未达到最小配筋率要求导致梁脆性断裂，女儿墙未与主体结构连接锚固在地震中震落，与之连接的天线支撑杆毁坏。
　　是否进行“抗震设计”建筑，新、旧建筑结构震害差异明显，七、八十年代以前建筑损毁严重。2000年以后的建筑普遍保存完好。按照02、89、74抗震规范设计的建筑震害严重程度梯次明显。经过精心设计、精心施工、正常使用的建筑抗震能力强。
　　经过分析研究以及对汶川大地震灾害的调查总结，地震灾害对通信基站机房铁塔造成的以下影响：①机房倒塌②机房受损（包括基础塌陷、房屋倾斜、主体结构出现裂缝、维护结构倒塌脱落等等）③铁塔毁坏（包括基础破坏连接失效或铁塔杆件应力比超限弯折）④屋面支撑杆毁坏（包括连接失效毁坏、连接的维护结构破坏、楼房倒塌）
　　地震灾害损害分析及主要应对措施手段如下：
　　机房损坏原因：①选址不当，地震泥石流或塌陷，塌方山体滑坡等导致机房损毁
　　②在抗震设防高烈度区采用砖混结构机房且多数未进行抗震设计（租用的民宅）3未进行抗震设计或抗震构造措施或措施不当；④采用简易活动彩钢板机房易变形倒塌⑤机房内设备安装时候抗震措施不当，受地震作用机柜倾倒，设备退服。
　　应对措施：
　　①严格按照抗震设防规范采取抗震措施，严格选址。②新建基站机房宜采用单层规则混凝土框架，不采用简易活动彩钢板房作为通信机房。
　　铁塔损坏原因：
　　①铁塔：铁塔基础设计时计算不足，塔角螺栓连接不牢，导致在地震中折断导致塔整体倒塌②铁塔平台过重过大，平台下部杆件为加强③支撑杆：多在楼房顶，因基础不牢固（女儿墙脱落）或楼宇倒塌而损毁
　　应对措施：
　　①天线支承物采用单管塔、三管塔、角钢塔等落地塔；加强塔根部及平台下节点，避免节点发生破坏，尽量采用小平台降低平台重量②也可以采用当地结构抗震可靠度高的建筑上增设的附柱杆或附在剪力墙上的附墙杆,附墙杆根据现场天面具体情况增设可靠加固措施.③不应采用抗震不利的拉线塔和房上铁塔。
　　3.3台风（大风）灾害
　　浙江受损情况：基站房屋受损7处，其中2处彩钢房基站倒塌；塔桅损坏27处；原因分析：台风带来强风吹袭；强降雨；洪水、泥石流等次生灾害。2006年“桑美”台风：受损情况：基站房屋受损3处，其中1处彩钢房基站倒塌；塔桅损坏5处；原因分析：台风带来强风吹袭；强降雨；洪水、泥石流等次生灾害。
　　福建2006年8月10日17时25分第8号超强台风“桑美”，2个站点拉线塔倒塌，1个站点倾斜；6个站点的H杆折断、36个站点倾斜，2007年8月19日第九号台风“圣帕”（宁德）：2个基站进水
　　山东荷泽05年6月14日暴风雨，41个基站抱杆被大风刮歪，偏离原先方位
　　湖南受碧利斯台风影响，洪水导致我省郴州地区的4间机房的围墙倒塌和两座铁塔的立杆倒塌，机房的围墙倒塌主要是暴雨引发山体泥石流造成，而风力过大则导致了铁塔上的立杆倒塌。
　　广西台风使合浦大岭基站12米的拉线杆塔折断倒地，杆塔除底座外全部损坏。造成整个基站信号中断。
　　内蒙包头:一个基站的楼顶拉线塔因沙尘暴损毁
　　新疆管站基站简易支架被吹翻；吐鲁番托克逊大风：小草湖基站拉线塔倒塌受损
　　吐鲁番托克逊大风：简易支架12米被大风彻底摧毁
　　经过分析研究以及对近年来全国各地发生的桑美等数十次台风（大风）灾害对移动通信基站的损害调查总结，通信基站机房铁塔的风灾影响主要有以下几点：1.主要有简易彩钢板房受强风吹垮2.台风引发的暴雨引发山体泥石流冲垮机房3.基站进水4.拉线塔倒塌，支撑杆被吹落。
　　台风（大风）灾害损害分析及主要应对措施手段如下：
　　通信机房损坏原因：
　　①彩钢板房等简易机房设计时未考虑风力的影响②屋面防水性差，暴雨引起渗漏，机房周围排水设计存在问题。③选址不当，未避开容易引发地质灾害地段
　　应对措施：
　　①采用钢筋混凝土结构或砖混结构机房，租用机房时不应选用顶层的房间，禁止采用轻体房②机房屋面采用一级防水。③选址要求机房排水顺畅，做好排水设计，并避开容易引发地质灾害地段
　　铁塔损坏原因：
　　①沿海近海地区，日常海风腐蚀严重，虽然铁塔本身经过防锈蚀腐蚀处理，天线安装时未连接的螺栓未经过防锈蚀腐蚀处理，受多次台风吹袭，导致天线支撑杆被吹落②拉线塔结构特点不利于抗风，在强风下容易发生拉线锚固依次失效
　　应对措施:
　　①采用单管塔、三管塔、角钢塔等落地塔，在满足覆盖的前提下控制铁塔高度；②也可以采用附柱杆或附在剪力墙上的附墙杆，附墙杆根据增设可靠加固措施.③禁止采用拉线塔④海边应进行潮湿易腐蚀环境钢结构防腐蚀处理（包括铁塔验收后安装天线时的螺栓天线支撑杆等）⑤适当提高铁塔安全等级，设计使用年限
　　4通信建筑抗灾前景展望
　　4.1现代社会信息化程度越来越高，整个通信系统成为生命线工程的组成部分的趋势不可避免，（如同电力系统在过去的一百年成为生命线工程组成部分一样），要求我们对通信系统抗灾做更多的理论研究和实践以及规范编制等方面的工作准备。
　　4.2采用隔震手段可减少输入机房及机房内设备的地震作用从而提升机房抗地震灾害的能力。随着科学技术的发展，应用新技术提升基站建筑的抗灾能力手段越来越多，理论和实践越来越成熟必能大大提升通信建筑的抗灾能力。
　　5结束语
　　本文从现存基站机房铁塔抗灾能力情况出发，通过近年来发生的台风、雨雪冰冻、地震灾害对通信建筑的影响调查，分析研究损坏原因，针对性提出提高抗灾能力的措施手段。希望能对读者在通信基站建筑的设计、施工以及建设管理的过程中有所帮助。
　　参考文献
　　[1]《中国大陆地震灾害损失评估汇编》地震出版社
　　[2]《中国大陆地震灾害损失评估汇编》
　　[3]《四川移动办公用房5.12震害调查》中国移动集团设计院姚文军