通讯铁塔是干嘛用的？通讯铁塔是如何设计的？

说起铁塔，大家想到的会是什么？是DOTA游戏？还是埃菲尔铁塔？   但其实，在我们的生活中，经常在山顶、楼顶看到的一些高高的铁塔，那些有可能是通讯铁塔喔！        
那么为什么要建造通讯铁塔呢？这些通讯铁塔又有什么作用呢？

PART1 通讯铁塔是干嘛用的？    

作为通信人，我们知道为了保证无线通讯系统的正常运行，一般把通讯天线安置到最高点以增加服务半径，达到理想的通讯效果。   那么如何来增加通讯天线的高度？就不得不提到通讯铁塔啦！  

通讯铁塔是一种高大的钢铁结构物，可以有效地增加通讯天线的高度。   通讯铁塔由塔体、平台、避雷针、爬梯、天线支撑等钢构件组成。   并经热镀锌防腐处理，主要用于微波、超短波、无线网络信号的传输与发射等，所以通讯铁塔在通讯网络系统中非常重要。  

PART2 通讯铁塔有哪些种类？

  通讯铁塔根据结构形式不同可以分为角钢塔、钢管塔、单管塔、拉线塔、抱杆塔、景观塔。   角钢塔          

角钢塔顾名思义，由角钢材料组装而成的通讯铁塔，角钢塔“身强力壮”，是通讯铁塔中的“老大哥”。

美观性：角钢塔由角钢组成，要说美观……只能说有种“粗犷”的“工业风”美感。

性价比：角钢塔“树大招风”，迎风面大。同时，受到角钢材料规格限制，材料利用率较低，用钢量较大，但角钢材料单价较低，综合来说性价比有一定优势。

占地大小：角钢塔体型大，占地面积大，一般都会将其放置在土地租金不高的城郊或乡村。

负载能力：角钢塔“身强力壮”，可以挂载较多天线设备，负载能力强。

维护难度：角钢材料单价较低，而且制造焊接量很小（一般主要是切割断料和钻孔），易于加工。

钢管塔          

钢管塔身采用钢管制作，三根主要钢管栽在地上作为骨架，再辅助横/斜钢材进行固定。钢管塔“八面玲珑”，是通讯铁塔中综合实力“最强王者”。

美观：与刚才提到的角钢塔相比，它身材更为“苗条”，美观性略强。

性价比：体型小，迎风面小，用钢量大幅减少。但材料单价较高，且制造焊接量大，对加工精度要求较高，综合来说性价比仍有一定优势。

占地大小：相对角钢塔占地面积略小，但是由于仍不够美观，钢管塔也适用于城郊、乡村等对美观性要求不高、租金不高的地方。

负载能力：钢管塔“八面玲珑”，可以挂载较多设备，负载能力较强。

维护难度：杆件数量较少，安装便利。

单管塔          单管塔主要由钢板卷制而成，在通讯铁塔中是名副其实的“高富帅”。

美观：单管塔外表简约大气，体型笔直匀称。

性价比：塔身截面小，外形美观，但易变形、刚度不足，塔身重量较大，材料单价很高。多采用大机械加工，且对加工精度要求较高，性价比相对较低。

占地大小：由于体型小，占地面积较小，因此适用场景非常广泛，如城区、景区、商业区、工业园等。

负载能力：单管塔“中通外直”，无法挂载太多天线设备，负载能力相对较弱。

维护难度：为控制安装质量，提高工效，通常需要专用的大型安装机械，但是在机械帮助下，人力使用少，操作也快，所以安装过程相对于其他塔型反而简单，安装完成后维护难度也不高。

拉线塔          

拉线塔主要采用钢管/角钢和拉线制作，相对于前面的几种铁塔，拉线塔显得有些“弱不禁风”，还需要拉线将塔固定在地上，就像“拄着拐杖”。

美观：塔身周围有拉线支撑，美观性差。

性价比：迎风面积较小，结构形式简单，重量轻。易于加工。同时材料成本较低，拉线塔的性价比较高。

占地大小：需要预留较大的拉线空间，占地面积较大，适用于地价不贵的乡村和城区屋顶。

负载能力：拉线塔相对单管塔，可以挂载多天线设备，负载能力相对略强。

维护难度：拉线塔的安装和维护难度较大。为防止拉线松弛，维护频次也比其他塔型高。

抱杆塔          抱杆塔，其实不算是真正的“塔”，它的主体只是一根“杆子”，结构形式简单，通常安装在房顶上，因此自身不需要太高，属于“经济实用型”通讯铁塔。

（中兴通讯：抱杆塔）

美观：由简易的钢架组成，相对比较简陋，美观性差。

性价比：材料成本低，造价低廉，性价比方面最有竞争力。

占地大小：多应用于屋顶，将屋顶的面积有效利用，极大节省了占地面积。

负载能力：材料结构较为简单，不能负载太多天线设备，负载能力较差。

维护难度：安装简单快速，维护难度小。

景观塔        

  景观塔，本质上是一种“化了妆”的单管塔。通讯铁塔进行“伪装”，既保留了通讯的功能，又与周围环境完美融合，可谓是一举两得。

美观：可设计成美化灯杆，仿生树等形式，造型丰富，与站点环境高度融合，站点美观隐蔽。

性价比：在常规单管塔基础上增加美化工艺，成本很高。

占地大小：造型简洁，占地面积较小。

负载能力：为了追求景观和伪装效果，不宜安装太多天线。美化结构也会额外增加铁塔的受力。整体天线负载能力较差。

维护难度：主体结构安装复杂度一般，美化结构安装要求略高。根据工艺和材料不同，美化结构可能提出额外的维护要求。

看到这里大家应该都对各种类型的通讯铁塔有一定了解了吧！  

那接下来，再上一点干货！深度学习一下通讯铁塔是如何设计的？

PART3 通讯铁塔是如何设计的？

通讯铁塔的设计最重要的三要素有：设计标准、设计风速和负载能力。

  设计标准

目前全球各个运营商普遍接受的通讯铁塔设计标准如下。   中文名称 英文名称 应用范围

美国通讯铁塔设计标准	F版	ANSITIA/EIA-222-F-1996	使用较少。
	G版	ANSI/TIA-222-G-2005	目前绝大部分运营商要求使用美国通讯铁塔设计标准G版规范进行设计。
	H版	ANSI/TIA‐222-H-2017	使用较少。
英国通讯铁塔设计标准	BS8100		目前使用英国通讯铁塔设计标准的国家有毛里求斯，斯里兰卡等。
其它标准	除了美国通讯铁塔设计标准和英国通讯铁塔设计标准外，还有一些国家有自己的标准体系，如中国标准、加拿大标准、俄罗斯标准、德国标准、南非标准、印度标准、土耳其标准等，这些标准的认可度低，只能在本国或周边国家使用。

设计风速 站点风速越大，塔身上所受的风荷载就越大，塔重也越大。   也就是说为了保证铁塔在高风速下的安全，铁塔要使用更大规格的材料，使杆件更粗，让自己更强壮！让那大风吹啊吹，也吹不倒“稳重强壮”的钢铁小伙子。   因此需要根据铁塔站点所在区域记录的历史风速数据，按统计学方法确定铁塔设计需要考虑的风速值，作为铁塔的设计风速。根据对风的统计周期不同，风速有不同的分类方法。  

风速分类 设计标准

3 s阵风速（应用最广）	美国标准（G版） 南非标准
10 min平均风速	中国标准，欧洲标准
最大英里风速	美国标准（F版）
1 h平均风速	英国标准

 

对于同一地区，假设其3s阵风速为60km/h，根据不同的风速定义，对应的其他标准的风速值，如下图所示。  

以中兴通讯某型号50 m自立塔为例，采用3 s阵风速定义，在不同的设计风速下，塔重如下图所示。  

负载能力   通讯铁塔负载天线的能力称为负载能力，负载能力主要由水平负载决定，而非竖直负载。   听起来是不是很“反常识”呢~   很多人的“常识”中，感觉铁塔上设备的重量（竖直负载）就是铁塔的主要负载。   但实际由于铁塔是高耸结构，对铁塔受到的水平方向的力更加敏感，也就是风吹在铁塔杆件和设备上，对铁塔产生的力（水平负载）。  

以我们小时候玩的塔型积木举例，是竖直施加压力塔容易倾倒呢？还是水平施力塔容易倾倒呢？   答案不言而喻~（当然是水平施力啦
）   上文说到，通讯铁塔的负载能力主要由水平负载决定，所以通讯铁塔的负载要求主要由天线的迎风面积和挂高决定，天线迎风面积越大、挂高越高，对通讯铁塔的负载能力要求则越高。  

此外，天线的形状对铁塔也有较大影响。在天线的迎风面积相同的情况下，迎风面外形为外凸圆形的天线与平板天线相比，对铁塔更为有利，而内凹的圆形天线对铁塔最不利。

设计通讯铁塔不仅需要考虑设计标准、站点风速和天线载荷，还需要考虑材料标准、塔型（例如：三角塔、四角塔）、偏转角、根开等因素。   篇幅限制，这里就不过多介绍了，有兴趣进一步了解的可以在评论区留言喔！   PART4 总结     相信大家已经可以清楚地区分几种铁塔类型啦！  

编辑：黄飞