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機房加固設計案例
- 作者：成都新海力
- 發布時間：2020-02-26
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由于改造的機房建筑大都是普通的商用樓宇，其均布活荷載僅有300kg/m2左右的荷載，而服務器機房的平均重量大于400kg/m2，因此改造工程機房服務器機柜區域的建筑結構必須進行加固。在承重加固結構改造方面，我們有著豐富的工程設計和工程實踐的經驗。以下將以電信行業運營商的機房技術要求作為參考，討論本次結構加固的方案和設計。
機房規劃平面圖：
圖1 機房規劃平面圖
數據機房所在樓為框架結構,這種結構以鋼筋混凝土澆注的柱和梁構成整幢樓房的基本框架,在梁上鋪設(或澆注)樓板，樓板或梁上建隔墻，從而完成整個樓房的建造。樓房內所受的力一般經過“樓板→(次梁)→主梁→柱”的路線傳至地面。根據上圖的平面布局規劃，對必須加固的區域進行設備重量統計。
單臺機柜重量統計：
|
IDC 機房機架、服務器重量 |
|||||
|
名 稱 |
尺寸(mm) |
重量(KG) |
每架安裝數量 |
總重 |
備注 |
|
機架 |
2200x600x1100 |
168 |
168 |
含隔板重量 |
|
|
服務器 |
4U |
40 |
8 |
320 |
按每個機柜安裝8臺4U服務器計算 |
|
合計： |
488 |
||||
服務器機房總重量統計：
|
序 |
項目 |
重量（kg） |
數量 |
總重（kg） |
|
1 |
電池+電池架 |
30 |
128 |
3840 |
|
2 |
UPS |
750 |
2 |
1500 |
|
3 |
服務器機柜 |
488 |
30 |
14640 |
|
4 |
消防氣瓶 |
200 |
1 |
200 |
|
5 |
空調 |
640 |
2 |
1280 |
|
6 |
線纜、地板等 |
600 |
1 |
600 |
|
7 |
總重量 |
22060.00 |
||
|
8 |
服務器機房面積 |
68.89 |
||
|
9 |
平均承重（kg/m2） |
320.22 |
加固技術的發展過程
混凝土修復技術已應用了幾個世紀,由于修復和維護饋散基礎結構需要的增加,到今天它已逐步演變成一門復雜科學?；炷列迯凸こ碳夹g不僅針對舊的結構,也包括新的結構。隨著加固技術和材料的不斷更新,到目前為止形成了多種多樣的方法:
鋼筋混凝土增厚法 即在原結構上再澆鑄一定厚度的鋼筋混凝土。該方法與混凝土結構有同樣悠久的歷史。補強物應牢固地束縛在已存混凝土上使它們成為一體———復合體系。盡管工藝相對簡單,經濟效益較好,但是仍存在預埋鋼筋腐蝕和混凝土損壞的缺點。
后張拉技術 后張拉技術在克服實際結構中出現的過度的和無法預計的撓度變形方面取得了很大成績,這種方法用于增強混凝土結構以承受更多的負載。后張拉技術優點包括優良的結構設計能力,在結構壽命期間的可檢驗能力,鋼筋束、股鋼的可替換能力。但存在對腐蝕、火和破壞性行為易損性的弱點。
粘鋼加固技術 鋼板固定加固方法十分簡單,鋼板或其它鋼構件通過環氧樹脂膠結在混凝土表面形成一種三相即混凝土—膠—鋼復合體系。已經證明鋼板固定于受張混凝土梁的表面可使抗撓曲能力增加,同時使撓曲剛度增加,并導致與之有聯系的撓度和裂紋的降低和減少。鋼板加固技術涉及到重量限制,復雜外形成型困難以及腐蝕問題。
纖維增強塑料( FRP)加固技術 使用FRP加固的優點在于其具有優良的耐化學酸、堿等耐腐蝕能力,高抗拉強度,不增加結構自重,易操作,能對結構的不同部位和不同環境下的結構進行施工、工期極短,極小限度影響結構的使用等優點，但造價高也成為其應用的一道障礙。
轉移平攤重量技術 使用散力架、槽鋼、鋼板將集中的重量轉移平攤到周圍樓板、梁或立柱，減少小范圍內樓板過于集中的重量，常用方法是將重量盡量轉移到次梁、主梁或立柱上。此種方法適用在重量相對集中的數據機房，優點是施工相對簡單。
本工程我們選用轉移平攤重量技術對機房進行結構加固。
機房加固方案
機房分為服務器機房與網絡機房，本次需要對服務器機房進行加固。服務器機房總面積121平方米，本次對服務器機柜、UPS、電池安裝范圍內的69平方米進行加固。如圖，實線內為加固范圍：
加固方案平面圖：
圖3 機房加固方案圖
加固方案說明：1、本工程服務器機柜、UPS及電池組底部需安裝槽鋼底座，網絡配線機柜和配電柜需要安裝角鋼底座。
2、主散力架平鋪于地面上，安裝位置與服務器機房建筑主梁、次梁位置一致。
3、服務器機柜散力架固定于主散力架上方，共有6根，每列機柜2根，2根間的寬度1100mm。
4、在機柜散力架上方制作機柜底座，用5#角鋼焊接制作。
5、機柜用螺栓固定在機柜底座上方。
6、加固后重量的轉移和分攤的主要順序：服務器機柜→機柜散力架→主散力架→主梁與次梁→立柱，主要重量將由梁和柱承擔，樓板的承重降低。
加固后機柜安裝立面圖：
圖4 加固后機柜安裝立面圖
圖5加固后機柜安裝效果圖
加固后機房承重統計：
|
序 |
項目 |
重量（kg） |
數量 |
總重（kg） |
|
1 |
電池+電池架 |
30 |
128 |
3840 |
|
2 |
UPS |
750 |
2 |
1500 |
|
3 |
服務器機柜 |
488 |
30 |
14640 |
|
4 |
消防氣瓶 |
200 |
1 |
200 |
|
5 |
空調 |
640 |
2 |
1280 |
|
6 |
線纜、地板等 |
600 |
1 |
600 |
|
7 |
18A槽鋼 |
20.17 |
42.5 |
857.225 |
|
8 |
總重量 |
22917.23 |
||
|
9 |
服務器機房面積 |
68.89 |
||
|
10 |
平均承重（kg/m2） |
332.66 |
根據上表，在增加槽鋼散力架后，機房的平均重量增加了12.44kg/m2，但重量卻大量轉移分攤到橫梁和立柱上，能夠滿足機房對承重的要求。
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