通信建筑结构设计探讨
摘 要： 对通信建筑结构专业设计应注意的问题进行总结，从机房活荷载标准值取值、通信建筑抗震设计、屋面通信铁塔以及结构设计时应注意的工艺要求等方面，分析了通信建筑结构设计过程中出现的问题，并提出了针对性的解决措施，总结了其结构设计中的注意事项，以供参考。
关键词： 活荷载标准值；抗震设计；通信铁塔；工艺问题通信建筑是指专门为安装通信设备的生产性建筑、通信生产配套的辅助生产性建筑及为通信生产提供支撑服务的支撑服务性建筑。文章所指的通信建筑主要有两种，一种是专门用作通信生产的通信机房楼，另一种是集通信生产、营业、办公等多种功能于一体的通信综合楼。通信建筑由于其特殊的重要性以及通信生产工艺的要求，其结构专业设计过程中具有不同于一般公共建筑的一些特点。笔者作为通信设计院的结构工程师，承担过大量通信建筑的结构设计工作，在此针对通信建筑结构过程中需要注意的几个问题进行总结，以供探讨。
1 通信建筑的机房活荷载标准值取值
通信机房楼和通信综合楼中的通信机房部分，其活荷载标准值与一般民用建筑相比要大很多 ；同时在实际设计中为了便于今后机房的设备能够灵活布置，规范和工艺要求除电力电池室外同层按照活荷载标准值最大的部分取值，这样导致了其地震作用的增大，同时对基础及地基的影响也大。
按照设计流程，机房的活荷载取值一般由工艺专业给结构专业提资 ；同时由于机房设备是建筑建成后逐步布置的，具有一定的不确定性，工艺专业的提资一般也是按照《通信建筑工程设计规范》的要求提出。《通信建筑工程设计规范》
YD5003-2014 表 8.2.2 中，第 7 至 11 项的板面活荷载标准值不按照按板、次梁和主梁分别取值 ；第 1 至 6 项按照板、次梁和主梁分别取值，设计墙、柱、基础时楼面活荷载值采用主梁的荷载值。在具体设计时，现有的结构计算软件一般不具有区别对待板、次梁和主梁荷载值的功能，因此必须采用多个模型分别计算板、次梁、主梁的受力。以现行的 PKPM 系列软件为例，在进行结构整体计算和主梁、墙、柱以及基础计算时，板面活荷载标准值应输入规范中主梁的荷载值，同时应注意计算地震作用时活荷载的组合系数为 0.8 ；在进行板和次梁设计时应按照板、次梁的要求重新调整模型中的板面活荷载标准值。通信建筑结构设计过程中必须采用多个模型来解决结构计算问题，摒弃一个模型解决所有问题的思维方式，不可统一按照板的活荷载标准值统一计算整个结构，这样会使得整个建筑的荷载和地震力过大，难以设计也增加了工程的不必要的结构造价。
2 通信建筑抗震设计
相对于一般的公共建筑，通信建筑的抗震设计主要有三个方面需要注意。
2.1 抗震设防分类
通信建筑的抗震设防分类不但要满足国家标准《建筑抗震设防分类标准 GB50223》的要求，同时也要满足通信行业标准《通信建筑抗震设防分类标准 YD5054》的要求。国家标准和通信行业标准的抗震设防分类要求基本一致，但行业标准的划分更为具体。一般情况下，特殊设防类（甲类）的通信建筑非常少，仅限于国际通信局、站的专用建筑，此类建筑普通设计人员在设计生涯中很难接触到。而标准设防类（丙类）通信生产用房指的是安装接入层通信设备的房屋，如基站机房、远端接入机房、模块局等。除以上甲类和丙类的以外，通信建筑均应按照重点设防类（乙类）执行。
2.2 结构形式的选择
通信建筑应在满足工艺要求的前提下，根据抗震设防类别、抗震设防烈度、建筑高度、场地条件、地基、结构材料和施工等因素，经技术、经济和使用条件综合比较确定结构体系。专门用作通信生产的通信机房楼为了便于设备的排布安装，一般柱网较为规整，平面和里面都规则，很少出现三角形、圆形等异形平面，这钟规则的平立面布置对于抗震非常有利。现在很多的通信综合楼集通信生产、营业、办公等功能于一体，立面造型很丰富，甚至有时候为了特殊造型需要而会出现平面和立面均不规则的结构。对此类通信建筑，应注重概念设计，重视结构的选型和平、立面布置的规则性，选用抗震和抗风性能好且经济合理的结构体系，加强构造措施。在抗震设计中，应保证结构的整体抗震性能，合理的刚度和承载力分布，采取多道防线，使整个结构具有必要的承载能力、良好的变形能力和耗能能力。一般多层通信建筑宜选用框架结构，必要时可选用框架剪力墙结构体系 ；作为通信建筑这样的生命线工程，不应采用结构冗余度低的单跨结构形式。
2.3 计算地震作用时活荷载的组合系数为 0.8一般设计中的结构计算均采用软件进行，由于一般民用建筑除藏书库和档案库外结构计算地震作用时活荷载的组合系数为 0.5，现行主流软件中的此项默认值一般为 0.5，因此在使用软件进行结构计算时应注意调整。
3 通信建筑屋面通信铁塔的考虑
作为通信建筑，楼顶安装的通信铁塔也是作为通信建筑区别于其他建筑的明显标志。楼顶通信铁塔的一般选取楼房的四个框架柱作为塔基。按照《通信建筑工程设计规范》YD/T5003-2014 的要求，屋顶设有微波铁塔、移动通信铁塔的多、高层通信建筑，在结构计算中应考虑铁塔与建筑结构的共同作用，并采取必要措施保证建筑结构的安全使用。应使钢塔的自振周期避开主体结构的前三阶自振周期并综合考虑铁塔与主体结构共同工作时的地震响应。有些机房楼层数不多，楼顶加设的通信铁塔高度多在 20m 以上，在大风天气时出现在楼内的工作人员明显感觉到楼的晃动，出现恐慌感，有些建筑物的填充墙也会因此产生裂缝。对这些情况在结构设计时应充分引起重视并采取可靠措施。
按照目前我国设计资质管理规定，通信建筑的设计由具备建筑设计资质的单位完成，而通信铁塔的设计由具备通信行业通信铁塔专项设计资质的单位完成 ；即使在以通信设计为主的综合类设计院，建筑和通信铁塔设计亦是分为不同的部门 ；这种状况就注定了通信楼和屋顶的铁塔设计必须建筑结构专业和铁塔设计专业配合完成。
具体设计过程中，结构专业先对整体结构进行计算，给铁塔专业提资，内容为主体结构的前三阶自振周期和作为铁塔基础的四个框架柱的柱中心距（不是轴线距离）；铁塔专业进行铁塔设计计算后向结构专业提资，然后结构专业进行重新核算。
由于现行主流结构计算软件尚不能对楼房和楼顶铁塔的共同作用进行协同计算，因此楼顶铁塔作为非结构构件，其地震作用的考虑应着重于概念设计，以构造措施为主，按工程经验对其进行简化处理。
4 通信建筑结构设计时应注意的其它工艺问题通信工艺对结构专业的其它要求，一般是后期设备安装要求和前期的孔洞预留两个方面。
（1）通信机房不可采用现浇或预制钢筋混凝土空心楼板，应采用现浇钢筋混凝土实心楼板且厚度不应小于 100mm，一般有条件时板厚可按不小于 120mm 设计。本要求要求主要是考虑通信设备与楼板连接需用螺栓固定，采用现浇空心楼盖对螺栓嵌固能力差，不利于设备抗震 ；另外，固定设备的螺栓较长，如楼板太薄则螺栓易穿透楼板，因此现浇板不宜太薄。
（2）楼板上线洞应按工艺实际需要设置，不可随意开设 ；地下进线室通往测量室的上线洞不应设为通长孔洞。应考虑楼板开洞对楼板刚性的影响，并对洞边进行加强。本要求是因为通信建筑会设置局部连续或通长孔洞，如地下电（光）缆进线室通往测量室的孔洞，对楼板的刚度削弱较多。结构设计时尽可能保留梁和楼板，并充分考虑孔洞对楼板平面内刚度的削弱，在计算中考虑其对平面内变形的影响。此时楼板应按弹性楼板进行分析，并采取构造加强措施。
参考文献 ：
[1] 中华人民共和国通信行业标准.YD/T5003-2014,通信建筑工程设计规范[S].北京:北京邮电大学出版社,2014.
[2] 中华人民共和国通信行业标准.YD5054-2010,信建筑抗震设防分类标准[S].北京:北京邮电大学出版社,2010.
[3] 中华人民共和国国家标准.GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].
北京:中国建筑工业出版社,2010.
作者简介： 崔永顺（1979.12- ），男，陕西西安人，本科，工程师；冯建刚（1979.06- ），男，陕西宝鸡人，本科，高级工程师。
