外圆内方菱形格碳钢支撑框架结构

这类外圆内方带菱形分格的碳钢框架，在通讯基站配套设施、户外大型灯具底座支撑、工业设备圆形安装基座场景中应用十分广泛，很多需要适配圆形安装边界、同时需要内部规整分格承载的工位，都会用到这类结构件。从实际使用场景来看，这类框架常作为圆形设备的底部承载骨架，外部圆形轮廓可以完美适配圆柱形塔基、圆形灯杆底座、圆形设备外壳的安装边界，内部的菱形分格结构一方面可以分散上部传递下来的竖向载荷，避免应力集中在单根型材上，另一方面分格形成的空腔可以方便布设线缆、安装小型固定件，或是填充缓冲、隔音材料。

设计这类框架的时候，首先要匹配安装现场的圆形边界尺寸，本次涉及的框架外圆直径达到700mm，刚好适配多数中小型通讯设备、户外照明装置的底座安装尺寸，型材选用15mm×15mm的低碳钢棒，兼顾结构强度与材料成本，3mm的型材厚度可以保证在常规户外载荷、轻微侧向冲击下不会出现型材变形、焊缝开裂的问题。结构排布上，外部整圆采用弯制成型的钢棒拼合，保证外轮廓的圆度误差控制在安装允许范围内，内部的菱形分格采用斜向交叉的钢棒焊接固定，交叉节点处采用满焊处理，避免长期受载后节点松动，四根斜向主撑直接连接外圆的四个象限点，把圆形内部分隔为四个菱形空腔，中间再加一道横向和一道纵向的短撑，把中心区域的大菱形进一步分格，提升中心区域的承载能力——毕竟多数设备的核心载荷都是作用在安装面的中心区域，中心区域的支撑密度提升后，可以有效避免中心部位受载下凹。

从安装边界来看，框架整体为平面式焊接结构，厚度方向尺寸与型材厚度一致，安装时既可以直接贴合在混凝土基础上通过膨胀螺栓固定，也可以在框架上部铺设面板作为操作平台或是设备安装面，外圆上预留的小孔位可以用来穿设固定螺栓，不需要额外在现场打孔，减少现场施工的工作量。选材上用低碳钢棒的原因也很明确，这类材料焊接性能好，现场如果需要小幅调整结构，普通的电弧焊就可以操作，而且材料表面做防锈喷涂处理后，可以适应户外露天的使用环境，抗锈蚀能力能满足多数户外通讯、照明设施的使用年限要求。

实际工程应用中，这类框架相比整块圆形钢板切割的底座，重量要轻60%以上，不仅节省材料成本，运输和现场安装的时候也不需要重型吊装设备，一到两个施工人员就可以完成搬运就位，而且镂空的结构不会积水，户外雨天使用时不会因为框架表面积水加速构件锈蚀，风阻也更小，在高空通讯塔配套使用时，可以降低风载荷对整体结构的影响。设计过程中需要注意的是，外圆弯制的时候要控制弯制半径的一致性，避免出现椭圆度过大的问题导致无法适配上部的圆形设备外壳，内部交叉撑的下料长度要精准计算，保证焊接后所有型材都处于同一平面，不会出现局部凸起影响后续面板铺设或是设备安装，焊接节点处要做焊渣打磨处理，避免尖锐的焊渣划伤安装人员或是破坏上部铺设的防护层。

很多人在做这类圆形支撑结构的时候，会直接用米字撑或者井字撑的内部结构，但米字撑的型材交汇点都在中心，中心区域焊缝集中容易产生焊接应力变形，井字撑的结构和外部圆形轮廓的连接点少，侧向受力时容易在圆边处出现变形，而这种菱形分格的结构，每根内部型材和外圆都有独立的连接点，载荷可以沿着斜向型材直接传递到外圆的各个位置，再通过外圆传递到下部的安装基础上，受力路径更合理，在同等型材规格下，承载能力比井字撑结构高30%左右，焊接变形量也比米字撑结构更容易控制。另外，框架的所有型材连接处都采用连续焊缝，不采用点焊固定，因为户外使用环境下，点焊的缝隙内容易积存水汽和灰尘，加速焊缝处的锈蚀，连续焊缝不仅连接强度更高，也能减少缝隙腐蚀的问题，提升结构的整体使用寿命。