結構設計需滿足相關技術要求，塔頂位移滿足 1/40塔高。監控臂的撓度限值需滿足其上安裝設備的要求。由于監控臂在重力荷載作用下，桿端有向下的初始撓度，并且橫臂越長，桿端豎向位移越大，因此需從連接節點處對監控臂進行結構預起拱，預拱度可根據橫臂長和監控臂安裝設備的重量來確定。通信塔和監控臂均采用變截面懸臂梁模型。由于塔身和監控臂是變截面構件，建模時將其劃分為管徑不同的等截面構件計算，每段劃分長度不大于 3 m，采用每段桿件中間的直徑和壁厚來定義模型的每段構件截面，塔底采用剛性約束固定，橫臂與塔身連接節點采用剛接，將天線、監控設備、避雷針等的自重及風荷載以節點集中力的形式施加于結構上。塔身及監控臂按照粗糙圓計算，體形系數取 0.9 [2] ，其承受風荷載采用桿件導荷載作用于結構。通信塔塔身截面采用正十二邊形，監控臂截面采用正八邊形。在風荷載或地震作用下，此類結構最不利受力方向有兩種工況，如圖 2 所示。

兩種工況的控制荷載組合均為 1.2 恒載 +1.4 風荷載。

2.2 模型計算

以 0.45 風壓 20 m 高帶長懸臂監控桿的通信塔為例，考慮在塔頂設置一副集束天線，塔身設置 2 層 6 副天線。集束天線迎風面積為 1.8 m 2 ，每副板狀天線迎風面積為 0.6 m 2 ，每副 RRu 迎風面積為 0.2 m 2 。塔身距地面 7 m 處設置 9 m 長監控臂，其上每間隔 1 m 的節點上設置兩個監控設備近似考慮荷載。每個設備迎風面積為 0.1 m 2 ，重量為 0.1 kN，共計考慮 6 個節點的荷載。結構設計使用年限為 50 年，地面粗糙度為 B 類[3] ，抗震設防烈度為 8 度，結構主體材料采用 Q345 鋼。

2.3 計算結果對比分析

通信塔計算需滿足塔身強度和塔頂位移兩個指標，分別計算 X 方向風向（工況一）和 Y 方向風向（工況二）

作用下結構塔腳反力、塔頂位移及自振周期等指標，并采用未加監控臂的單管塔模型做對比模型， 計算結果對

比見表 1。

從結構受力的兩種工況計算結果可以看出，X 方向風荷載作用下（工況一）通信塔上部結構承受的風荷載和監控臂的風荷載效應發生疊加，此時塔腳反力、塔頂位移及監控臂桿端位移均最大，為上部結構承載力設計和下部基礎設計的最不利工況。帶監控臂通信塔的塔腳反力較對比通信塔模型塔腳反力增加 8.7%。由此可得，監控臂對地腳錨栓及鐵塔基礎的設計影響較小，并且通信塔越高，監控臂產生的荷載占比會越小，反之則越大。

3 連接節點的設計及分析

對于監控臂根部法蘭設計可依據單管塔法蘭設計方法，法蘭螺栓連接計算可根據高強螺栓群承受剪力和彎矩的計算方法。對于節點在塔身上的連接節點是保證整個結構協同工作的關鍵，需保證足夠的可靠度。