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减震模块单元及数据中心

文献发布时间:2023-06-19 18:35:48


减震模块单元及数据中心

技术领域

本申请涉及预制模块化数据中心技术领域,尤其涉及一种减震模块单元及数据中心。

背景技术

随着互联网、大数据、云计算、物联网、人工智能等行业的蓬勃发展,数据中心的建设需求呈爆发式增长,传统数据中心建设模式因建设周期长,灵活性差,成本高,维护和管理不便等特点,逐渐不能满足时代的需求,故而预制模块化数据中心应运而生。如何能在保证预置模块化数据中心具有良好工作性能的基础上,提高预制模块化数据中心的抗震性能,为业界持续探索的课题。

发明内容

本申请的实施例提供一种减震模块单元及数据中心,能够在保证预置模块化数据中心具有良好工作性能的基础上,提高预制模块化数据中心的抗震性能。

目前,预制模块化数据中心采用预制模块单元组合搭建,由于预制模块单元消能减震的抗震性能较低,致使经由预制模块单元组合而成的数据中心所适用的抗震设防烈度受到限制,往往只能适用于抗震设防烈度较小的地区。

而本申请所提供的技术方案能够有效解决上述问题,具体将在下文进一步说明。

第一方面,本申请提供一种减震模块单元,所述减震模块单元包括:

框架,所述框架包括顶层架体、底层架体及支撑在所述顶层架体和所述底层架体之间的立柱,所述顶层架体、所述底层架体和所述立柱配合形成所述框架的依次连接的四个侧部,所述四个侧部位于所述顶层架体和所述底层架体之间;及

抗震结构,所述抗震结构设置在所述至少一个侧部上,且连接在所述顶层架体和所述底层架体之间,所述抗震结构的屈服强度小于所述框架的屈服强度,或者,所述抗震结构的阻尼大于所述框架的阻尼。示例性地,抗震结构的屈服强度为轴向屈服强度,框架的屈服强度为轴向屈服强度。

抗震结构设置在至少一个侧部上,且连接在顶层架体和底层架体之间。也即为,抗震结构可以设置在四个侧部的其中一个侧部上,也可以设置在四个侧部的其中两个侧部上,也可以设置在四个侧部的其中三个侧部上,也可以设置在四个侧部的每一个侧部上。而抗震结构连接在顶层架体和底层架体之间,也即为,抗震结构连接在顶梁结构和底梁结构之间。

可以理解的是,在减震模块单元的框架中,顶层架体和底层架体可理解为框架的梁结构,立柱可理解为框架的柱结构,柱结构相比于梁结构而言为抗弯能力更强的结构,故而在梁结构和柱结构一起受力时,梁结构会先于柱结构屈服。也即为,在发生地震时,梁结构会先于柱结构而被破坏。换言之,顶层架体和底层架体为框架中的薄弱环节,易在遭遇地震、泥石流、滑坡等偶发性自然灾害风险时预先被破坏。

由此,通过设置抗震结构,并使抗震结构连接至框架的梁结构。一方面,能够适当增强梁结构的连接强度,改善减震模块单元上的载荷分配,使得减震模块单元整体具有较好的抗弯能力、均一性和稳定性。另一方面,在减震模块单元的局部重要位置布局能够增强抗震性能的结构,可以使得减震模块单元在面对自然灾害时具有良好的应对能力,提高减震模块单元的抗震设防能力,从而能够在地震来临时,通过抗震结构而吸收和消耗地震对减震模块单元的冲击能量,缓解地震对减震模块单元造成的冲击和破坏,具有良好的保护性能。

另外,通过设置抗震结构,并使抗震结构的屈服强度小于框架的屈服强度或抗震结构的阻尼大于框架的阻尼,能够使得减震模块单元具有在地震作用消能减震的特性,从而使得减震模块单元的抗震性能能够得到大幅度的提升。一方面,能够使得经由减震模块单元组合而成的数据中心更能适用于高地震烈度的地区,也即为,数据中心更适用于抗震设防烈度较大的地区。另一方面,抗震性能的提高能够使得经由减震模块单元组合堆叠而成的数据中心的可堆叠层数变高,更适用于高层建筑,且垂直堆叠空间的增大更有利于在数据中心内部布局更紧凑的设备,有利于提高数据中心的功率密度。

一种可能的实施方式中,所述抗震结构包括第一子结构和第二子结构,所述第一子结构和所述第二子结构设置在所述四个侧部的同一个侧部上且均连接在所述顶层架体和所述底层架体之间;

所述第一子结构的延伸方向和所述第二子结构的延伸方向相交。由此,第一子结构和第二子结构之间能够呈夹角设置,且第一子结构和第二子结构的轮廓能够大体呈现三角形,此设置下,抗震结构的整体较为稳定,具有较好的抗外部环境因素干扰的能力。示例性地,夹角的角度范围在30°~90°的角度范围内。

或者,所述第一子结构的延伸方向和所述第二子结构的延伸方向平行。由此,第一子结构和第二子结构所传递力的方向能够具有较好的一致性,且抗震结构的整体能够具有较好的标准性和稳定性。

或者,所述第一子结构和所述第二子结构交叉设置,且所述第一子结构与所述第二子结构在垂直于该所述侧部的方向上具有间隙。设置第一子结构和第二子结构在垂直于该侧部的方向上具有间隙,能够最大限度的避免第一子结构与第二子结构发生干扰,从而能够使第一子结构和第二子结构能够彼此独立的发挥其各自的抗震消能或隔震的作用,有利于规避两者因发生干涉而导致减震模块单元整体的抗震性能减弱的问题发生,可靠性佳。示例性地,第一子结构和第二子结构可呈X形、十字形等,两者的夹角的角度方位可以在30°~90°的角度范围内。

一种可能的实施方式中,所述第一子结构的屈服强度小于或等于所述第二子结构的屈服强度。

示例性地,第一子结构为屈曲约束支撑,第二子结构为钢支撑。由此,钢支撑不耗能,仅为减震模块单元提供隔震作用,屈曲约束支撑可通过发生塑性变形消耗地震能量,能够为减震模块单元提供减震作用,两者搭配使用,能够使减震模块单元在运输或者地震中不易损坏。

一种可能的实施方式中,所述第一子结构与所述第二子结构中的一个为消能器,另一个为钢支撑;或者,

所述第一子结构与所述第二子结构均为消能器,且所述第一子结构与所述第二子结构为相同种类消能器;或者,

所述第一子结构与所述第二子结构均为消能器,且所述第一子结构与所述第二子结构为不同种类消能器。

可以理解的是,抗震结构可以全部均为消能器,也可以是部分结构为消能器。由此,即能够使得减震模块单元具备减震消能的作用,也能够根据不同的场景应用搭配不同的方案,灵活性强。

具体而言,当抗震结构全部为消能器时,第一子结构与第二子结构可以均为消能器,其中,第一子结构与第二子结构为相同种类消能器,如均为屈曲约束支撑,或者,均为黏滞型阻尼器;第一子结构与第二子结构也可以为不同种类消能器,如为屈曲约束支撑和黏滞型阻尼器。由此,两个子结构均为消能器的设置能够进一步增强抗震结构整体的减震消能作用,有利于将因地震而造成减震模块单元损坏的可能性降低到最小,可靠性佳。

而当抗震结构的部分结构为消能器时,第一子结构与第二子结构中的一个为消能器,另一个为钢支撑。示例性地,消能器可以为黏滞阻尼器或屈曲约束支撑。例如,第一子结构为屈曲约束支撑,第二子结构为钢支撑,第一子结构的屈服强度小于第二子结构的屈服强度。由此,钢支撑不耗能,仅为减震模块单元提供隔震作用,屈曲约束支撑可通过发生塑性变形消耗地震能量,能够为减震模块单元提供减震作用,两者搭配使用,能够使减震模块单元在运输或者地震中不易损坏。

基于上述描述,应当理解,通过将具有减震消能作用的消能器和不具有消能作用的隔震型钢支撑搭配使用,能够在使抗震结构整体具备抗震性能的同时,降低减震模块单元整体的物料成本和生产管理成本,且减震型消能器和隔震型钢支撑的混搭使用更能适应多样化的场景应用需求,灵活性强。

一种可能的实施方式中,所述立柱的数量为四个,所述四个立柱依次连接在所述顶层架体和所述底层架体的角落处,所述四个侧部中每一个所述侧部均包括所述顶层架体的一个梁、所述底层架体的一个梁和所述四个立柱中的两个相邻立柱,所述顶层架体的一个梁、所述四个立柱中两个相邻立柱的一个立柱、所述底层架体的一个梁、所述四个立柱中两个相邻立柱的另一个立柱依次相连且构成四边形结构,所述四边形结构所围设形成的空间用于设置所述抗震结构。

一种可能的实施方式中,所述抗震结构的数量为多个,所述多个抗震结构分布在所述四个侧部中的任意一个侧部、任意两个侧部、任意三个侧部或每一个侧部上,所述多个抗震结构为相同种类消能器或不同种类消能器。

由此,既能够在组装单一减震模块单元时,保证单一减震模块单元整体的一致性与标准化,也能够在各个单元搭建成数据中心时,保证数据中心内部减震结构类型的多样化,从而使得不同种类的消能器能够混搭使用,充分发挥各单元的隔震、减震和消能的作用。

一种可能的实施方式中,所述抗震结构与所述顶层架体倾斜设置。

也即为,等同于抗震结构与底层架体倾斜设置。倾斜设置的抗震结构能够使顶层架体与底层架体之间达成多样化的连接关系,能够根据不同的应用场景调整抗震结构与顶层架体与底层架体之间的倾斜角度,有利于提高多场景下的应用需求。

一种可能的实施方式中,所述抗震结构与所述顶层架体之间的夹角在30°~90°的角度范围内。

由此,抗震结构与顶层架体在30°至90°的范围内时,载荷在框架上能够均匀分布且框架所受力较为均匀。抗震结构与顶层架体的夹角超出此范围时,会导致抗震结构受力或变形不充分,抗震效果较差。

示例性地,抗震结构可与顶层架体垂直设置,由此,顶层架体所受到的力能够以最短距离传递给底层架体,从而能够缩短传递力所需的距离,实用性强。或者,抗震结构可与底层架体的夹角在30°至60°的范围内,以良好的适应多场景下的应用需求。

第二方面,本申请还提供一种数据中心,所述数据中心包括多个标准模块单元和多个如上所述的减震模块单元,所述多个标准模块单元和所述多个减震模块单元配合横向排列并纵向堆叠而构成多层架构,其中,所述横向为平行于地面的方向,所述纵向为垂直于地面的方向。

其中,横向排列可理解为在平行于地面的方向组装多个标准模块单元和多个减震模块单元,纵向堆叠可理解为在垂直于地面的方向组装多个标准模块单元和多个减震模块单元。

需说明的是,标准模块单元和减震模块单元均为能够支持预先组装和单独运输的单元结构,且标准模块单元和减震模块单元的结构可大体相同,但标准模块单元可以为不具有消能减震特性的基础单元,减震模块单元可以为具有能够在地震作用下消能减震的特性的基础单元。也即为,减震模块单元与标准模块单元具有结构差异,从而能够使得减震模块单元能够具有独道的减震特性,进而使得应用减震模块单元的数据中心整体具备消能减震的特性。由此,能够提高数据中心整体的抗震性能,使得数据中心能够广泛适用于抗震设防烈度较大的地区。

一种可能的实施方式中,所述多个减震模块单元设置在所述多个标准模块单元的外围,并构成所述多层架构的各个角落。

此设置下,能够将数据中心角落处受地震影响易导致变形和破损,进而使得数据中心失效的问题发生的可能性降低到最小,有利于提高数据中心整体的强度,使得数据中心整体具备良好的抗震性能,数据中心工作的可靠性佳。

一种可能的实施方式中,所述多个标准模块单元排布构成所述多层架构的中部,所述多个减震模块单元对称分布在所述多个标准模块单元的两侧并构成所述多层架构的外侧部。

此设置下,能够通过多个减震模块单元对称分布在多个标准模块单元的两侧的设置,使得数据中心各个方向的整体刚度都能较为一致,有利于更好的发挥减震模块单元减震消能的作用,有效提高数据中心整体的抗震性能。

附图说明

图1是本申请实施例提供的数据中心的一种示意简图;

图2是本申请实施例提供的数据中心中一种功能模块的分布示意简图;

图3是本申请实施例提供的数据中心的一种XY轴立面示意简图;

图4是本申请实施例提供的数据中心的一种XZ轴立面示意简图;

图5是本申请实施例提供的数据中心的另一种XY轴立面示意简图;

图6是本申请实施例提供的数据中心的另一种XZ轴立面示意简图;

图7是本申请实施例提供的数据中心的又一种XY轴立面示意简图;

图8是本申请实施例提供的数据中心的功能模块的示意图;

图9是本申请实施例提供的数据中心的另一种示意简图;

图10是本申请实施例提供的标准模块单元的结构示意图;

图11是本申请实施例提供的减震模块单元的一种结构示意图;

图12是本申请实施例提供的减震模块单元的另一种结构示意图;

图13是本申请实施例提供的减震模块单元的又一种结构示意图;

图14是本申请实施例提供的减震模块单元的再一种结构示意图;

图15是本申请实施例提供的减震模块单元的第五种结构示意图;

图16是本申请实施例提供的减震模块单元的第六种结构示意图;

图17是本申请实施例提供的减震模块单元的第七种结构示意图;

图18是本申请实施例提供的数据中心的一种部分结构的XY轴立面示意简图;

图19是本申请实施例提供的数据中心的另一种部分结构的XY轴立面示意简图;

图20是本申请实施例提供的数据中心的一种部分结构的XZ轴立面示意简图;

图21是本申请实施例提供的减震模块单元的第八种结构示意图;

图22是本申请实施例提供的减震模块单元的第九种结构示意图。

具体实施方式

为了方便理解,首先对本申请的实施例所涉及的术语进行解释。

和/或:仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。

多个:是指两个或多于两个。

连接:应做广义理解,例如,A与B连接,可以是A与B直接相连,也可以是A与B通过中间媒介间接相连。

预制模块化数据中心:采用模块化的实施方式,将数据中心分割为若干部分,可在工厂内完成各部分内部基础设施单元的装配组合,并在现场重新堆叠拼装后即可投入使用的数据中心。

预制模块单元:组成预制模块化数据中心的基本单元,可以支持单独运输。

地震烈度:某一地区地面和各类建筑物遭受一次地震影响破坏的强烈程度。

抗震设防烈度:按国家规定的权限批准作为一个地区抗震设防的地震烈度称为抗震设防烈度。一般情况下取基本烈度。但还须根据建筑物所在城市的大小,建筑物的类别、高度以及当地的抗震设防小区规划进行确定。

下面将结合附图,对本申请的具体实施方式进行清楚地描述。

随着社会经济的快速增长和数据中心行业在全球的蓬勃发展,数据中心的发展建设逐步进入高速时期。数据中心是与人力资源、自然资源一样重要的战略资源,在信息时代下的数据中心行业中,只有对数据进行大规模和灵活性的运用,才能更好的去理解数据,运用数据。

在数据中心的高速发展中,预制模块化数据中心的应用越来越广泛,预制模块化数据中心作为数据中心建设的一种新模式,采用模块化设计理念,克服传统土建模式数据中心无法满足的各种物理场景和业务场景,可直接室外应用,具有快速部署、灵活扩容的显著优势。

预制模块化数据中心可以按照集装箱的尺度将数据中心分割为多个预制模块单元,各预制模块单元的结构设计需要满足拼接、层叠、自由组合的功能,即多个预制模块单元能够拼接、层叠成为一体,以构成预制模块化数据中心。

目前,预制模块化数据中心采用预制模块单元组合搭建,由于预制模块单元消能减震的抗震性能较低,致使经由预制模块单元组合而成的数据中心所适用的抗震设防烈度受到限制,往往只能适用于抗震设防烈度较小的地区。

基于此,本申请的实施例提供一种减震模块单元及应用减震模块单元的数据中心,能够在保证预置模块化数据中心具有良好工作性能的基础上,提高预制模块化数据中心的抗震性能,使得预制模块化数据中心能够适用于高地震烈度的地区。如下将以数据中心作为预置模块化数据中心的简称而对数据中心内部的具体构造进行进行详细说明。

请结合参阅图1和图2,数据中心200包括多个标准模块单元210、多个减震模块单元100和多个功能模块220,多个功能模块220容置在多个标准模块单元210和多个减震模块单元100中,以构成相应功能的基础单元。其中,定义数据中心200的长度方向为X轴,且用X标识。数据中心200的宽度方向为Y轴,且用Y标识。数据中心200的高度方向为Z轴,且用Z标识。X轴、Y轴、Z轴彼此垂直。

而针对各标准模块单元210和各减震模块单元100而言,能够在工厂完成其自身的结构组装和内部设备的集成预制。例如,各标准模块单元210和各减震模块单元100可以包括框架和安装至框架的墙板,墙板安装至框架以构成用于容纳功能模块220的箱体。各箱体配置好功能模块220后,可单独被运输到现场,然后经过堆叠拼接,即可形成一座完整的数据中心200。而数据中心200搭建完成后,形状类似多层楼房的建筑,此形状有利于数据中心200的结构稳定性和安装可靠性。

也即为,多个标准模块单元210和多个减震模块单元100配合横向排列并纵向堆叠而构成多层架构的数据中心200,其中,横向为平行于地面的方向,纵向为垂直于地面的方向,横向排列可理解为在平行于地面的方向组装多个标准模块单元210和多个减震模块单元100,纵向堆叠可理解为在垂直于地面的方向组装多个标准模块单元210和多个减震模块单元100。

需说明的是,标准模块单元210和减震模块单元100均为能够支持预先组装和单独运输的单元结构,且标准模块单元210和减震模块单元100的结构可大体相同,但标准模块单元210可以为不具有消能减震特性的基础单元,减震模块单元100可以为具有能够在地震作用下消能减震的特性的基础单元。也即为,减震模块单元100与标准模块单元210具有结构差异,从而能够使得减震模块单元100能够具有独道的减震特性,进而使得应用减震模块单元100的数据中心200整体具备消能减震的特性。由此,能够提高数据中心200整体的抗震性能,使得数据中心200能够广泛适用于抗震设防烈度较大的地区。

一种可能的实施方式中,请结合参阅图3和图4,在数据中心200中,多个标准模块单元210排布构成多层架构的中部,多个减震模块单元100关于多个标准模块单元210对称分布并构成多层架构的外侧部。也即为,多个标准模块单元210集中排布,多个减震模块单元100分为两组并关于多个标准模块单元210对称分布。由此,在组装而成的多层架构中,多个标准模块单元210能够构成多层架构的中部,多个减震模块单元100能够构成多层架构的外侧部。

具体而言,如图3所示,在XY轴立面图中,多个标准模块单元210集中分布在同层架构的中部位置,多个减震模块单元100分为两组并对称分布在多个标准模块单元210的两侧。如图4所示,在XZ轴立面图中,多个标准模块单元210集中分布在多层架构的中部位置,多个减震模块单元100分为两组并对称分布在多个标准模块单元210的两侧。换言之,无论是在XY轴立面图中,还是在XZ轴立面图中,多个标准模块单元210均分布在多层架构的中部,多个减震模块单元100均对称分布在多层架构的两侧。

此设置下,能够通过多个减震模块单元100对称分布在多个标准模块单元210的两侧的设置,使得数据中心200各个方向的整体刚度都能较为一致,有利于更好的发挥减震模块单元100减震消能的作用,有效提高数据中心200整体的抗震性能。

另一种可能的实施方式中,请结合参阅图5和图6,在数据中心200中,多个减震模块单元100设置在多个标准模块单元210的外围,并构成多层架构的各个角落。也即为,多个减震模块单元100集中排布,多个减震模块单元100设置在多个标准模块单元210的各个角落处。

具体而言,如图5所示,在XY轴立面图中,多个标准模块单元210集中分布,多个减震模块单元100分布在多个标准模块单元210的四个角落处。如图6所示,在XZ轴立面图中,多个标准模块单元210集中分布,多个减震模块单元100分布在多个标准模块单元210的四个角落处。

示例性地,数据中心200呈长方体状,数据中心200的整体的八个角落均由减震模块单元100构成。也即为,减震模块单元100可构成数据中心200整体架构的各个角落。

或者,数据中心200呈长方体状,数据中心200中每层架构的四个角落均由减震模块单元100构成。也即为,减震模块单元100可构成数据中心200中每层架构的各个角落。

此设置下,能够将数据中心200角落处受地震影响易导致变形和破损,进而使得数据中心200失效的问题发生的可能性降低到最小,有利于提高数据中心200整体的强度,使得数据中心200整体具备良好的抗震性能,数据中心200工作的可靠性佳。

需说明的是,如上两种实施方式仅为示意性的描述标准模块单元210和减震模块单元100的相对排布位置,并不代表标准模块单元210和减震模块单元100的实际排布方案,能够使提高数据中心200抗震性能,保护数据中心200在地震力的影响下不受损毁的排布方案均在本申请实施例所保护的范围内,对此不做严格限制。

示例性地,每一减震模块单元100与数据中心200的边缘的距离可以在0m~10m的范围内。由此,有利于减震模块单元100的一致化与标准化,且能够最大限度的发挥减震模块单元100的减震消能作用,使得数据中心200的整体刚度能够满足地震强度等级的变形要求。

一种可能的实施方式中,请参阅图7,数据中心200还包括多个连接结构230,每一连接结构230均通过导向柱231以连接相邻多个减震模块单元100或多个标准模块单元210或减震模块单元100和标准模块单元210。

示例性地,连接结构230上设有导向孔,在两个减震模块单元100垂直堆叠时,可以通过在位于下方的减震模块单元100的第一纵梁和位于上方的减震模块单元100的第二纵梁上打定位孔,并使导向孔与定位孔对准,进而能够通过导向柱231的连接而使相邻两个减震模块单元100彼此连接。在两个减震模块单元100横向拼接时,可以通过分别给两个减震模块单元100的第一纵梁打定位孔,并使连接结构230置于相邻两个减震模块单元100的第一纵梁上,而使导向孔与定位孔对准,进而能够通过导向柱231的连接而使相邻两个减震模块单元100彼此连接。此设置下,固定方式简单、成本低、操作方便。其中,导向柱可以为螺栓。

需说明的是,连接结构230连接相邻两个减震模块单元100仅为示意性的说明,连接结构230还可以用于连接上下堆叠的四个减震模块单元100(位于上方的两个减震模块单元100和位于下方的两个减震模块单元100),或上下堆叠的四个标准模块单元210(位于上方的两个标准模块单元210和位于下方的两个标准模块单元210),或上下堆叠的四个单元结构(如位于上方的两个标准模块单元210和位于下方的两个减震模块单元100)。

而连接结构230的数量可以为一个或多个,当连接结构230为多个时,多个连接结构230可以间隔分布在第一纵梁或第二纵梁上的各个位置,可以为第一纵梁或第二纵梁提供均衡的连接,以增强第一纵梁或第二纵梁各个位置处的连接强度,避免连接结构230集中设置而导致力集中传递,造成减震模块单元100受损,影响数据中心200的稳定性。而连接结构230的尺寸可以根据横向拼装和纵向堆叠的连接方式进行调整,当连接结构230需进行垂直方向上两个单元的堆叠时,连接结构230的尺寸可设置的相应较小。当连接结构230需进行横向拼装两个单元时,连接结构230的尺寸可设置的相应较大。也即为,连接结构230的尺寸可根据实际情况灵活调整,对此不做严格限制。

可以理解的是,多个标准模块单元210和多个减震模块单元100通过平面组合和竖向堆叠的方式组成箱式数据中心200。当数据中心200遭受地震时,标准模块单元210不抗地震力,故而地震力能够通过各模块之间的水平连接或竖向连接传递至减震模块单元100,减震模块单元100能够通过自身所具备的耗能减震特性吸收掉一部分地震力,剩余地震力会顺着模块与模块之间的连接而向下传递至地基,以将地震对数据中心200造成破损的影响降低到最小,有利于提高数据中心200的工作寿命。

而设置在箱体内的功能模块220可以根据具体的功能分为:设备模块、供电模块、电池模块、走廊模块、楼梯模块、办公模块、MEP(Mechanical,Electrical and Plumbing,机械、电气和管道)模块等模块。

示例性地,如图8所示,图8示意性地绘出了几种功能模块220的基本形态,包括设备模块、电力模块、电池模块、MEP模块、走廊模块和楼梯模块,其中的电力模块和电池模块可以为数据中心200中的供电模块。

具体而言,设备模块内部通常设有机柜、制冷设备等设备。供电模块内通常设有变压器、电池、中压设备、不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)等设备。MEP模块内通常设有供电线缆、通风设备、消防管道、水管等设备。走廊模块内部通常设有走道,走道可供工作人员进入数据中心200内部而对数据中心200内部的各个设备进行搬运、检修和维护等操作。楼梯模块内部通常设有楼梯,楼梯作为楼层间垂直交通用的构件,能够联系起数据中心200中的不同楼层,从而可供工作人员在数据中心200内部的不同楼层穿行。

一种可能的实施方式中,如图2所示,图2示意性绘出了数据中心200的其中一层减震模块单元100的一种排布方案的可能性,此层内设置有走廊模块、供电模块、楼梯模块和设备模块,应当理解,走廊模块、供电模块、楼梯模块和设备模块的数量、排布位置和相对位置关系仅为示意而作,不代表其各自之间的实际数量和连接关系。

其中,设备模块的数量较多,多个设备模块并排设置且集中排列在此层内的中间区域。楼梯模块的数量为两个,且两个楼梯模块分别分布在多个设备模块的相对两侧。供电模块的数量为四个,四个供电模块两两为一组而分别分布在两个楼梯模块远离设备模块的一侧,也即为,两个供电模块分布在其中一个楼梯模块远离设备模块的一侧,另外两个供电模块分布在另一个楼梯模块远离设备模块的一侧。走廊模块的数量也为多个,多个走廊模块排列为一排,且集中配置在其他三类功能模块220的一侧,以便工作人员能够通过走廊模块的衔接而及时对其他三类功能模块220的运行状态进行监测,并根据其他三类功能模块220的运行状态而对其他三类功能模块220进行搬运、检修和维护。

需说明的是,功能模块220和标准模块单元210的对应关系可以是一个功能模块220设置在一个标准模块单元210内而一对一对应设置,也可以是多个功能模块220设置在一个标准模块单元210内而多对一对应设置。功能模块220和减震模块单元100的对应关系可以是一个功能模块220设置在一个减震模块单元100内而一对一对应设置,也可以是多个功能模块220设置在一个减震模块单元100内而多对一对应设置。仅需满足每一标准模块单元210和每一减震模块单元100的内部均设置有功能模块220即可,对此不做严格限制。

示例性地,如图9所示,数据中心200可以由多个减震模块单元100和多个标准模块单元210横向排列并纵向堆叠而构成三层架构,每层架构均包括相同数量的单元。应当理解,图9仅为示意性的表示多个减震模块单元100和多个标准模块单元210可以拼装组成多层架构的数据中心200,而数据中心200的具体层数并不局限于图9所呈现的三层架构,其还可设置为两层架构、四层架构、五层架构或五层以上的架构,数据中心200的具体层数构造可根据实际装配需求、场景的空间大小等各项因素进行选取,对此不做严格限制。

需说明的是,通常在户外场景布局数据中心200,但数据中心200的布局并不局限于户外场景,能够对数据中心200的建设有所需求且满足布置数据中心200的布局条件的场景应用均属于本申请的实施例所保护的范围内,对此不做严格限制。

可以理解的是,图10示意性地表示标准模块单元210的结构,图11示意性地表示减震模块单元100的结构,减震模块单元100与标准模块单元210的结构大体一致,不同的在于减震模块单元100具备减震消能的特性。如下将以其中一个减震模块单元100为例来对减震模块单元100的结构进行说明,如下介绍中,本申请实施例中对于减震模块单元100结构上的改进,在不冲突的情况下,均可应用在数据中心200的其他减震模块单元100上,对此不做严格限制。而下述图11-图17,可能只保留减震模块单元100的框架,而去掉内部的功能模块220和/或墙板,从而能够使多个框架拼接为一体形成数据中心200的基本架构。

请参阅图11-图17,减震模块单元100包括框架10、顶板20、底板30和抗震结构40,顶板20连接至框架10的顶部,底板30连接至框架10的底部,抗震结构40连接至框架10。其中,顶板20和底板30均为减震模块单元100的墙板结构,抗震结构40的屈服强度小于框架10的屈服强度,或者,抗震结构40的阻尼大于框架10的阻尼。

具体而言,框架10包括层叠设置的顶层架体11和底层架体12及支撑在顶层架体11和底层架体12之间的立柱13。其中,顶层架体11可理解为将减震模块单元100放置于地面时远离地面的一侧架体,底层架体12可理解为将减震模块单元100放置于底面时靠近地面的一侧架体。

顶层架体11包括两个第一纵梁111和两个第一横梁112,两个第一纵梁111相对设置,两个第一横梁112相对设置并连接在两个第一纵梁111之间,两个第一纵梁111和两个第一横梁112按照“第一纵梁111-第一横梁112-第一纵梁111-第一横梁112”的连接关系首尾相接而形成减震模块单元100的顶层架体11。换言之,顶层架体11即为减震模块单元100的顶梁结构。

而每一第一纵梁111沿其延伸方向的尺寸均大于每一第一横梁112沿其延伸方向的尺寸。其中,第一纵梁111的延伸方向与第一横梁112的延伸方向垂直设置,第一纵梁111沿其延伸方式的尺寸可理解为第一纵梁111的长度,第一横梁112沿其延伸方向的尺寸可理解为第一横梁112的长度。

换言之,比较第一纵梁111和第一横梁112两者的长度,第一纵梁111相对第一横梁112而言为长度更长的梁结构。需说明的是,每一第一纵梁111沿其延伸方向的尺寸也可以与每一第一横梁112沿其延伸方向的尺寸相同,可根据实际情况进行选取,对此不做严格设置。

底层架体12包括两个第二纵梁121和两个第二横梁122,两个第二纵梁121相对设置,两个第二横梁122相对设置并连接在两个第二纵梁121之间,两个第二纵梁121和两个第二横梁122按照“第二纵梁121-第二横梁122-第二纵梁121-第二横梁122”的连接关系首尾相接而形成减震模块单元100的底层架体12。换言之,底层架体12即为减震模块单元100的底梁结构。

而每一第二纵梁121沿其延伸方向的尺寸均大于每一第二横梁122沿其延伸方向的尺寸。其中,第二纵梁121的延伸方向与第二横梁122的延伸方向垂直设置,第二纵梁121沿其延伸方式的尺寸可理解为第二纵梁121的长度,第二横梁122沿其延伸方向的尺寸可理解为第二横梁122的长度。

换言之,比较第二纵梁121和第二横梁122两者的长度,第二纵梁121相对第二横梁122而言为长度更长的梁结构。也即为,第二纵梁121为减震模块单元100中长边方向的梁结构,第二横梁122为减震模块单元100中短边方向的梁结构。需说明的是,每一第二纵梁121沿其延伸方向的尺寸也可以与每一第二横梁122沿其延伸方向的尺寸相同,可根据实际情况进行选取,对此不做严格设置。

应当理解,顶层架体11的第一纵梁111与底层架体12的第二纵梁121对应设置,顶层架体11的第一横梁112与底层架体12的第二横梁122对应设置。也即为,顶层架体11的第一纵梁111的延伸方向和长度与底层架体12的第二纵梁121的延伸方向和长度相同,顶层架体11的第一横梁112的延伸方向和长度与底层架体12的第二横梁122的延伸方向和长度相同。

立柱13的数量可以为四个,四个立柱13分别连接在顶层架体11和底层架体12的四个角落处,能够使顶层架体11和底层架体12之间形成实际连接关系。由此,立柱13、顶层架体11和底层架体12能够配合形成减震模块单元100的框体结构,功能模块220设置于顶层架体11、底层架体12和立柱13共同围设出的收容空间内。

而顶层架体11、底层架体12及立柱13连接形成的箱体结构结构简单且强度符合减震模块单元100的强度需求,能够支持与多个减震模块单元100水平并箱连接或者垂直多层堆叠,从而能够实现数据中心200的空间的灵活扩容,有利于多场景下的应用需求。

可以理解的是,顶板20可连接至顶层架体11,底板30可连接至底层架体12,从而能够使多个减震模块单元100在进行垂直堆叠的时候,垂直方向上相邻的两个减震模块单元100的内部结构能够被位于上方的减震模块单元100的底板30和位于下方的减震模块单元100的顶板20所保护,不会因无遮挡结构而导致相邻两个减震模块单元100彼此之间发生干扰,具有良好的保护作用。

需说明的是,根据减震模块单元100的实际应用场景,减震模块单元100还可具有设置在减震模块单元100周侧面的墙板。也即为,根据减震模块单元100的实际应用场景,减震模块单元100的墙板的数量、安装位置、形态结构可进行灵活调整,而使减震模块单元100被配置为封闭的箱体结构,或者半封闭的箱体结构,对此不做严格限制。

请结合参阅图11-图17,顶层架体11构成框架10的顶部,底层架体12构成框架10的底部,顶层架体11、底层架体12和立柱13配合形成框架10的四个依次连接的侧部14。具体而言,一个第一横梁112、一个第二横梁122和两个立柱13能形成框架10的一个侧部14;另一个第一横梁112、另一个第二横梁122和两个立柱13能形成框架10的一个侧部14;一个第一纵梁111、一个第二纵梁121和两个立柱13能形成框架10的一个侧部14,另一个第一纵梁111、另一个第二纵梁121和两个立柱13能形成框架10的一个侧部14。由此,第一横梁112、第一纵梁111、第二横梁122、第二纵梁121和立柱13能够配合形成框架10的四个依次连接的侧部14。

换言之,四个侧部14中每一个侧部14均包括顶层架体11的一个梁(第一横梁112或第一纵梁111)、底层架体12的一个梁(第二横梁122或第二纵梁121)和四个立柱13中的两个相邻立柱13,顶层架体11的一个梁、四个立柱13中两个相邻立柱13的一个立柱13、底层架体12的一个梁、四个立柱13中两个相邻立柱13的另一个立柱13依次相连且构成四边形结构,四边形结构所围设形成的空间用于容置抗震结构40。

由此,顶层架体11、底层架体12和四个立柱13能够配合形成用于供抗震结构40安装的容置空间,从而使得抗震结构40因设置于四边形结构所围设形成的空间内而具有良好的安装稳固性和可靠性,有利于将外部环境中的干扰因素有效阻挡于抗震模块单元外部,提高抗震模块单元的整体性能。

本申请的实施例中,抗震结构40设置在至少一个侧部14上,且连接在顶层架体11和底层架体12之间。也即为,抗震结构40可以如图11、图12、图13所示设置在四个侧部14的其中一个侧部14上,也可以如图14和图15所示设置在四个侧部14的其中两个侧部14上,也可以如图16所示设置在四个侧部14的其中三个侧部14上,也可以如图17所示设置在四个侧部14的每一个侧部14上。而抗震结构40连接在顶层架体11和底层架体12之间,也即为,抗震结构40连接在顶梁结构和底梁结构之间。

示例性地,抗震结构40的数量可以为一个,其可设置在四个侧部14的任意一个侧部14上,或者,抗震结构40的数量也可以为多个,多个抗震结构40分布在四个侧部14中的任意一个侧部14、任意两个侧部14、任意三个侧部14或每一个侧部14上。由此,可根据实际情况对抗震结构40数量及在框架10上的分布位置进行调整,有利于适应多场景的布局需求,灵活性强,应用范围广泛。

可以理解的是,在减震模块单元100的框架10中,顶层架体11和底层架体12可理解为框架10的梁结构,立柱13可理解为框架10的柱结构,柱结构相比于梁结构而言为抗弯能力更强的结构,故而在梁结构和柱结构一起受力时,梁结构会先于柱结构屈服。也即为,在发生地震时,梁结构会先于柱结构而被破坏。换言之,顶层架体11和底层架体12为框架10中的薄弱环节,易在遭遇地震、泥石流、滑坡等偶发性自然灾害风险时预先被破坏。

由此,通过设置抗震结构40,并使抗震结构40连接至框架10的梁结构。一方面,能够适当增强梁结构的连接强度,改善减震模块单元100上的载荷分配,使得减震模块单元100整体具有较好的抗弯能力、均一性和稳定性。另一方面,在减震模块单元100的局部重要位置布局能够增强抗震性能的结构,可以使得减震模块单元100在面对自然灾害时具有良好的应对能力,提高减震模块单元100的抗震设防能力,从而能够在地震来临时,通过抗震结构40而吸收和消耗地震对减震模块单元100的冲击能量,缓解地震对减震模块单元100造成的冲击和破坏,具有良好的保护性能。

另外,通过设置抗震结构40,并使抗震结构40的屈服强度小于框架10的屈服强度或抗震结构40的阻尼大于框架10的阻尼,能够使得减震模块单元100具有在地震作用消能减震的特性,从而使得减震模块单元100的抗震性能能够得到大幅度的提升。一方面,能够使得经由减震模块单元100组合而成的数据中心200更能适用于高地震烈度的地区,也即为,数据中心200更适用于抗震设防烈度较大的地区。另一方面,抗震性能的提高能够使得经由减震模块单元100组合堆叠而成的数据中心200的可堆叠层数变高,更适用于高层建筑,且垂直堆叠空间的增大更有利于在数据中心200内部布局更紧凑的设备,有利于提高数据中心200的功率密度。

示例性地,抗震结构40与顶层架体11和底层架体12之间的连接既可以是通过焊接而连接至框架10,也可以是通过转接件(如接口)而间接连接至框架10,具体可根据实际情况而对抗震结构40与框架10之间的连接关系进行选择,对此不做严格限制。

本申请的实施例中,减震模块单元100中抗震结构40的数量和设置位置可根据该减震模块单元100在数据中心200的设置位置决定,如下将以其中一个减震模块单元100为例来对减震模块单元100的结构进行说明,如下介绍中,本申请实施例中对于减震模块单元100结构上的改进,在不冲突的情况下,均可应用在数据中心200的其他减震模块单元100上。另外,如下将以由第一横梁112、第二横梁122和立柱13形成的侧部14为端侧部,由第一纵梁111、第二纵梁121和立柱13形成的侧部14为长侧部为例进行说明,但应当理解,并不以此为限。

一种可能的实施方式中,结合参阅图16、图17和图18,减震模块单元100应用在数据中心200的角落处且位于数据中心200的最外侧,抗震结构40的数量可以为多个,多个抗震结构40可设置在端侧部和长侧部。

可以理解的是,数据中心200的角落处为数据中心200的薄弱环节,易在地震中经受地震力的影响而被破坏。当减震模块单元100设置在数据中心200的角落处时,将抗震结构40布局在减震模块单元100端侧部和长侧部,能够使得减震模块单元100最大限度的吸收和减弱地震力对于其自身所造成的负面影响,有利于提高数据中心200整体的抗震性能。

另一种可能的实施方式中,结合参阅图11-图17、图19,减震模块单元100应用在靠近数据中心200的角落处且与数据中心200的最外侧具有一定间隔,抗震结构40的数量可以为多个,多个抗震结构40可对称设置在两个端侧部。

可以理解的是,当减震模块单元100设置在靠近数据中心200的角落处并与数据中心200的最外侧具有一定间隔时,地震力对于该位置处减震模块单元100的影响相对而言会比位于数据中心200最外侧的减震模块单元100的影响较小,故而将抗震结构40布局在减震模块单元100的端侧部,能够以较少成本实现减震模块单元100的减震目的,有利于减少数据中心200的物料管理成本。

需说明的是,抗震结构40的数量和排布可能性并不局限于上述两种实施方式,可根据减震模块单元100在数据中心200内的排布位置而设置在四个侧部14的任意一个侧部14、任意两个侧部14、任意三个侧部14和每一个侧部14上,本申请的实施例对此不做严格限制。

请结合参阅图11-图17,抗震结构40与顶层架体11倾斜设置,等同于抗震结构40与底层架体12倾斜设置。倾斜设置的抗震结构40能够使顶层架体11与底层架体12之间达成多样化的连接关系,能够根据不同的应用场景调整抗震结构40与顶层架体11与底层架体12之间的倾斜角度,有利于提高多场景下的应用需求。

也即为,抗震结构40与顶层架体11呈夹角设置,等同于抗震结构40与底层架体12之间呈夹角设置,夹角的角度范围在30°~90°的角度范围内。由此,抗震结构40与顶层架体11在30°至90°的范围内时,载荷在框架10上能够均匀分布且框架10所受力较为均匀。抗震结构40与顶层架体11的夹角超出此范围时,会导致抗震结构40受力或变形不充分,抗震效果较差。

示例性地,抗震结构40与顶层架体11垂直设置,由此,顶层架体11所受到的力能够以最短距离传递给底层架体12,从而能够缩短传递力所需的距离,实用性强。或者,抗震结构40与底层架体12的夹角在30°至60°的范围内,以良好的适应多场景下的应用需求。

本申请的实施例中,抗震结构40的至少部分为消能器,由此,能够使得减震模块单元100具备减震消能的作用。

一种可能的实施方式中,在数据中心200的整体布局中,同一减震模块单元100内部的抗震结构40可为相同种类的消能器,不同减震模块单元100内部的消能器可为不同种类的消能器。其中,消能器的种类可以为但不限于为屈曲约束支撑或黏滞阻尼器。

示例性地,如图20所示,其中,每一矩形均代表一个单元,而内部斜线为实线的减震模块单元100中,减震结构均为屈曲约束支撑,内部斜线为虚线的减震模块单元100中,减震结构均为黏滞阻尼器。频遇地震下,黏滞阻尼器为主要的耗能构件,屈曲约束支撑不屈服,作用与普通支撑相同,能够为减震模块单元100提供抗侧刚度和抗扭刚度,而设防地震及罕遇地震下,屈曲约束支撑发生屈服,与黏滞阻尼器共同耗能。

由此,既能够在组装单一减震模块单元100时,保证单一减震模块单元100整体的一致性与标准化,也能够在各个单元搭建成数据中心200时,保证数据中心200内部减震结构类型的多样化,从而使得不同种类的消能器能够混搭使用,充分发挥各单元的隔震、减震和消能的作用。

另一种可能的实施方式中,在数据中心200的整体布局中,当抗震结构40的数量为多个时,同一减震模块单元100内部的抗震结构40可以为不同种类的消能器。示例性地,多个抗震结构40的种类可以包括屈曲约束支撑和黏滞阻尼器。

如下将结合图11-图17,以多个抗震结构40中的至少一个抗震结构40包括第一子结构41和第二子结构42,第一子结构41和第二子结构42设置在同一个侧部14上且均连接在顶层架体11和底层架体12之间为例进行说明。其中,包括第一子结构41和第二子结构42的抗震结构40可设置在四个侧部14的任意一个侧部14、任意两个侧部14、任意三个侧部14或每一个侧部14,对此不做严格限制。

在一具体的应用场景中,如图11、图16和图17所示,第一子结构41的延伸方向和第二子结构42的延伸方向相交。由此,第一子结构41和第二子结构42之间能够呈夹角设置,且第一子结构41和第二子结构42的轮廓能够大体呈现三角形,此设置下,抗震结构40的整体较为稳定,具有较好的抗外部环境因素干扰的能力。示例性地,夹角的角度范围在30°~90°的角度范围内。

在另一具体的应用场景中,第一子结构41的延伸方向和第二子结构42的延伸方向平行。由此,第一子结构41和第二子结构42所传递力的方向能够具有较好的一致性,且抗震结构40的整体能够具有较好的标准性和稳定性。

在又一具体的应用场景中,如图15所示,第一子结构41和第二子结构42交叉设置,且第一子结构41与第二子结构42在垂直于该侧部14的方向上具有间隙。设置第一子结构41和第二子结构42在垂直于该侧部14的方向上具有间隙,能够最大限度的避免第一子结构41与第二子结构42发生干扰,从而能够使第一子结构41和第二子结构42能够彼此独立的发挥其各自的抗震消能或隔震的作用,有利于规避两者因发生干涉而导致减震模块单元100整体的抗震性能减弱的问题发生,可靠性佳。示例性地,第一子结构41和第二子结构42可呈X形、十字形等,两者的夹角的角度方位可以在30°~90°的角度范围内。

基于上述描述,应当理解,第一子结构41与第二子结构42之间的相对位置关系具有多样化的变形可能,有利于在满足减震模块单元100整体的抗震性能的基础上,适应减震模块单元100的多场景应用需求。

可以理解的是,抗震结构40可以全部均为消能器,也可以是部分结构为消能器。由此,即能够使得减震模块单元100具备减震消能的作用,也能够根据不同的场景应用搭配不同的方案,灵活性强。

具体而言,当抗震结构40全部为消能器时,第一子结构41与第二子结构42可以均为消能器,其中,第一子结构41与第二子结构42为相同种类消能器,如均为屈曲约束支撑,或者,均为黏滞型阻尼器;第一子结构41与第二子结构42也可以为不同种类消能器,如为屈曲约束支撑和黏滞型阻尼器。由此,两个子结构均为消能器的设置能够进一步增强抗震结构40整体的减震消能作用,有利于将因地震而造成减震模块单元100损坏的可能性降低到最小,可靠性佳。

而当抗震结构40的部分结构为消能器时,第一子结构41与第二子结构42中的一个为消能器,另一个为钢支撑。示例性地,消能器可以为黏滞阻尼器或屈曲约束支撑。例如,第一子结构41为屈曲约束支撑,第二子结构42为钢支撑,第一子结构41的屈服强度小于第二子结构42的屈服强度。由此,钢支撑不耗能,仅为减震模块单元100提供隔震作用,屈曲约束支撑可通过发生塑性变形消耗地震能量,能够为减震模块单元100提供减震作用,两者搭配使用,能够使减震模块单元100在运输或者地震中不易损坏。

基于上述描述,应当理解,通过将具有减震消能作用的消能器和不具有消能作用的隔震型钢支撑搭配使用,能够在使抗震结构40整体具备抗震性能的同时,降低减震模块单元100整体的物料成本和生产管理成本,且减震型消能器和隔震型钢支撑的混搭使用更能适应多样化的场景应用需求,灵活性强。

一种可能的实施方式中,如图21和图22所示,立柱13的数量还可以多于四个,以提高减震模块单元100的连接强度。

以上对本申请实施例进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本申请的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

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