1、一体化活动基站风振体型系数研究摘要：本文结合风荷载数值模拟方法对于一体化活动基站的体型系数进行了分析，并与现行规范进行比较，得出了一些对于工程实践有参考意义的结论。 关键词：一体化 活动基站 体型系数 中图分类号： S972.7+6 文献标识码：A 文章编号： 近年来，一体化活动基站在通信工程中被更加广泛地应用，照现行规范计算一体化铁塔的风荷载时，体型系数往往取一定值，实际上由于结构体型变化复杂，而且存在外部干扰，取单一系数可能显得比较粗糙。因此有必要对活动基站的体型系数加以研究。 体型系数的计算分析 一体化活动基站属于风敏感结构，同时部分活动基站不设置混凝土基础，因此需要进行细致的风振响应分
2、析。由于结构本身的复杂性和机房的干扰作用，使得作用于塔架上的风荷载比较复杂。在工程实用的风荷载计算中，比较难以确定的是体型系数与风振系数。本文主要探讨风荷载体型系数,采用基于计算流体动力学(CFD)理论的风荷载数值模拟方法对一种活动基站的体型系数进行了分析研究。 以下对该工程的计算模型、计算结果作简单的介绍： （一）计算模型 该一体化基站结构的几何参数如下：塔体结构使用不同尺寸 20#无缝钢管，018m 高度段塔体直径为 377mm；18m24m 高度段塔体直径为351mm；24m30m 高度段塔体直径 299mm；30m33m 高度段的避雷针直径为48mm；塔体结构在 020m 高度段外表布
3、置直径 487mm 多孔馈线美化罩，在 22m 高度处连接有 3 付对称布置 RRU，长*宽*厚为0.35m*0.3m*0.15m；在 25m 和 28m 高度处连接有 3 付对称布置通信天线，天线长*宽*厚为 1.35m*0.3m*0.15m；铁甲机房长*宽*高为6.16m*2.3m*3.17m；塔体结构在 10m 高度处用两根斜拉杆与铁甲机房相连接。 由于塔架结构及与机房连接的复杂性，给数值模拟计算带来很大困难。为在能够满足工程需要的前提下有利于数值模拟计算，对真实结构模型进行偏于安全的简化。为此，通信塔体 030m 塔段采用直径 487mm圆柱体结构，30m33m 塔段采用直径 299m
4、m 圆柱体结构；将对称布置的天线支架简化为对称布置长方体；略去两个细长支架杆的干扰作用，并将圆柱体结构与机房接近的部分连接为一体。 （二）与风荷载有关的参数 1基本风压、场地地貌 根据我国现行建筑结构荷载规范（GB50009-2001） （以下简称规范 ） ，按上海地区 50 年重现期的基本风压应取 0.55kN/m2；与 B 类地貌对应的地面粗糙度指数应取为。 2计算风速 根据规范 ，基本风压和基本风速之间的关系可按下面公式表达： （kN/m2） 。据此，可以计算出对应的基本风速： 本文在实际计算时取计算风速为。计算采用雷诺平均法，所用的软件为美国 FLUENT 公司的 CFD 软件 Flu
5、ent。以 15 度为间隔，考虑 24 个风向的风荷载作用。考虑到结构和风荷载的对称性，实际计算时只需计算13 个风向即可。 （三）计算结果及分析 下面给出了两个典型风向作用下的塔架结构（包括机房）表面的风压云纹图。压力云纹图用不同颜色代表压强大小值不同，可以直观地看到风荷载作用下结构整体的受力分布情况。根据每个点上得到的风压系数以及该点的从属表面面积，采用加权平均的方法可以等到平均体型系数。 1压力云纹图 在正面风向作用下，塔架结构（包括机房）表面的压力云纹图如图四所示。 图四风向 1 压力云纹图 2分段体型系数 在 13 个风向下，塔体结构表面沿顺风向方向的分段体型系数及结构整体体型系数如
6、表一所示。 表一 沿顺风向方向的分段体型系数及结构整体体型系数 根据以上结果可以看到，在高度为 22-22.35m、25-26.35m、28-29.35m 这三个部位，由于设计天线而导致顺风向的体型系数较大，达到1.0 左右。以 25-26.35m 段为例： 根据钢结构单管通信塔技术规程（CECS 236:2008） ，如按照筒体与天线分别计算，不考虑相互之间的阻挡因素，筒体体型系数取 0.6，板状天线取 1.3，则有： 根据数值分析结果，综合考虑筒体和天线的影响，可以得到： 从上式中，可以看到按照规程分别对筒体和天线进行计算的体型系数明显大于综合考虑得体型系数。 筒体位置体型系数在 0-3.
7、17m 之间由于受到机房干扰较大，不同风向的取值差异很大；其它部位基本在 0.71.0 之间。对照钢结构单管通信塔技术规程（CECS 236:2008） ，表面光滑时塔身整体体型系数在0.6 左右。 结 论 本文通过风荷载数值模拟方法对于一体化活动基站的风荷载体型系数作了分析，得出如下结论： 1、一体化活动基站中筒体的体型系数可以在规范取值的基础上，考虑机房及天线等的干扰作用，适当增加筒体体型系数取值。 2、在安装有天线位置，根据钢结构单管通信塔技术规程（CECS 236:2008） 对筒体和天线分别进行计算得到的风荷载体型系数偏于安全。参考文献 1. 中国计划出版社,2007 2 . 北京邮电大学出版社,2006 3 赵鹏抟.王国砚. Feb.2012
