Сравнение конструкционных материалов телекоммуникационных вышек: сталь, бетон или композитные материалы?

В современных системах связи телекоммуникационные вышки играют важнейшую роль в передаче сигнала и обеспечении покрытия. С ускоренным развитием 5G, Интернета вещей и умных городов количество и сложность конструкции вышек связи значительно возросли. Выбор конструкционных материалов напрямую определяет несущую способность вышки, её долговечность, эффективность строительства, а также долгосрочные расходы на эксплуатацию и обслуживание.

В этой статье представлен углубленный анализ трех основных конструкционных материалов — стальных конструкций, бетонных конструкций и конструкций из композитных материалов — с четырех точек зрения: инженерные характеристики, производственные процессы, экономика и сценарии применения, что поможет проектным бюро и производственным компаниям разработать более научные стратегии выбора материалов.

Ключевая роль выбора материала при проектировании телекоммуникационной башни

Конструкционные материалы телекоммуникационных вышек не только обеспечивают физическую поддержку, но и существенно влияют на общий срок службы и безопасность вышки. В связи с ростом нагрузки на коммуникационное оборудование, высоты вышки и изменением условий окружающей среды материалы должны одновременно отвечать следующим требованиям:

• Высокая прочность и жесткость: выдерживает ветровые нагрузки, землетрясения и нагрузку от оборудования.
• Хорошая коррозионная стойкость и усталостная прочность: подходит для прибрежных сред, сред с высокой влажностью, высоким содержанием соли или экстремальных климатических условий.
• Простота строительства: удовлетворение потребностей быстрого развертывания и крупномасштабного строительства.
• Экономичность и устойчивость: баланс затрат на жизненный цикл и возможности повторного использования.

Таким образом, выбор материалов для телекоммуникационных вышек — это не только вопрос структурного проектирования, но и системное решение, учитывающее затраты на производство, долгосрочную эксплуатацию и обслуживание, а также воздействие на окружающую среду.

Стальная телекоммуникационная башня

Свойства материалов и производственные характеристики

Стальные телекоммуникационные вышки в настоящее время являются наиболее распространённой и отработанной конструкцией опор в мире. Корпус вышки обычно изготавливается из уголковой или трубчатой ​​стали и оцинковывается методом горячего цинкования для предотвращения коррозии.

Её основные преимущества заключаются в высокой прочности и лёгкости, а также в превосходной обрабатываемости. Исключительная прочность стали на растяжение и изгиб позволяет эффективно выдерживать высокие ветровые нагрузки и сосредоточенные нагрузки от тяжёлого коммуникационного оборудования. Кроме того, стальные компоненты легко стандартизировать в производстве и монтировать модульно, что значительно повышает эффективность строительства на месте.

Типичный производственный процесс (на примере JOISYNC) включает в себя:

• Проверка и вырубка сырья;
• Правка и резка стальных листов;
• Гибка и сварка;
• Горячее цинкование для защиты от коррозии;
• Сверление, сборка и контроль качества.

На каждом этапе строго контролируется точность размеров и качество покрытия, чтобы гарантировать прочность, устойчивость к скручиванию и атмосферным воздействиям готового корпуса башни.

Преимущества, недостатки и применимость

Основные преимущества:

• Высокая прочность, малый вес и отличная устойчивость к ветру и землетрясениям;
• Модульная конструкция обеспечивает быстрый монтаж и демонтаж;
• Гибкий контроль затрат, подходящий для крупносерийного массового производства;
• Многоразовый и экологически чистый.

Ограничения:

• Требует регулярного антикоррозийного обслуживания в условиях высокой влажности и сильного воздействия солевого тумана;
• Требуется высокая несущая способность фундамента;
• Требует разумной сегментации для транспортировки компонентов, что увеличивает затраты на логистику.

Применимые сценарии:

• · Базовые станции мобильной связи в городских и пригородных зонах;
• · Макро-базовые вышки в районах с высокой скоростью ветра или сложной геологией;
• · Временные мобильные средства связи.

Бетонная телекоммуникационная башня

Анализ структурных характеристик и производительности

Бетонные телекоммуникационные вышки обычно возводятся методом монолитного железобетона или методом предварительной сборки. Они обладают высокой структурной жёсткостью и большим собственным весом, что делает их пригодными для создания долгосрочной стационарной инфраструктуры связи.

Существенные преимущества бетонных опор заключаются в их превосходной устойчивости и коррозионной стойкости. Благодаря плотной структуре бетона они эффективно противостоят воздействию ветровых колебаний, перепадам температуры и влажности, а также обладают длительными межремонтными интервалами и низкой стоимостью жизненного цикла, что делает их пригодными для долгосрочного использования.

Технические характеристики:

• · Высокая общая жесткость конструкции и стабильные сейсмостойкие характеристики;
• · Высокая стойкость к химической коррозии и воздействию солевого тумана;
• · Не склонен к образованию трещин вследствие усталости конструкции;

Внешнюю поверхность можно комбинировать с декоративными процессами, такими как напыление и имитация фактуры камня, что делает ее одновременно эстетически привлекательной и долговечной.

Ограничения применения и применимые сценарии

Основные недостатки:

• Большой вес, требующий высокой несущей способности фундамента и современного строительного оборудования;
• Длительный период строительства, требующий заливки и отверждения на месте;
• Недостаточная мобильность, затрудняющая последующую корректировку;
• Ограниченная гибкость дизайна.

Применимые сценарии S :

• Постоянные вышки связи, такие как телевизионные передающие вышки или основные узлы связи;
• Прибрежные районы с высоким содержанием солевых брызг;
• Ситуации, требующие исключительной простоты обслуживания и долговременной стабильности.

Композитная телекоммуникационная башня

Предыстория развития технологий материалов

В последние годы, с развитием технологий лёгких и высокопрочных материалов, композитные телекоммуникационные вышки постепенно привлекают внимание. В таких конструкциях обычно используются композиты, армированные стекловолокном (FRP), или углеродные композиты, матрицей которых служит смола. Матрицу формируют методом формования, намотки или вакуумного отверждения.

Этот материал обладает естественными преимуществами с точки зрения легкости, коррозионной стойкости и электромагнитных свойств, что делает его особенно подходящим для будущих развертываний систем связи 5G и малого масштаба.

Технические преимущества и инженерные применения

Основные преимущества:

• Чрезвычайно высокая коррозионная стойкость: устойчив к кислотам и щелочам, устойчив к ультрафиолетовому излучению, не требует ухода;
• Легкий вес: весит всего около 30% стальной башни при той же несущей способности;
• Электромагнитная прозрачность: не препятствует распространению сигнала, подходит для высокочастотных систем связи;
• Быстрый монтаж: модульная сборка, возможность возведения в условиях ограниченного пространства;
• Высокая экологичность: низкоуглеродный процесс производства, частичная переработка.

Эти характеристики дают башням из композитных материалов уникальные преимущества в микробазовых станциях 5G, башнях связи в необитаемых районах и на специальных промышленных площадках.

Ограничения и область применения

Основные недостатки:

• Высокая стоимость, требующая дорогостоящего сырья и процесса формования;
• Прочность конструкции по-прежнему ограничена производственными процессами и размерами;
• Отсутствуют единые отраслевые стандарты, а опыт проектирования все еще находится в стадии накопления.

Применимые сценарии:

• малые базовые станции 5G и наружные распределительные системы;
• Высококоррозионные среды, такие как химические заводы, порты и острова;
• Временные пункты связи или легкие сигнальные мачты.

Заключение

Будь то традиционная стальная телекоммуникационная башня, прочная бетонная телекоммуникационная башня или инновационная композитная телекоммуникационная башня, каждая из них имеет свою уникальную инженерную ценность.

Выбор конструкционных материалов должен основываться на комплексном решении, учитывающем географическое положение проекта, коммуникационную нагрузку, бюджетные ограничения и стратегию технического обслуживания. Для производителей расширение возможностей в области материаловедения и инновационных процессов будет иметь ключевое значение для сохранения лидирующих позиций в глобальной конкуренции в сфере коммуникационной инфраструктуры.

Если вы ищете качественную коммуникационную вышку, обратитесь в компанию JOISYNC, профессионального производителя вышек связи . Благодаря обширному опыту мы — ваш идеальный партнер!