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抗震模块单元及数据中心

文献发布时间:2023-06-19 18:35:48


抗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,尤其涉及一种抗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剪切力性能,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抗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剪切力性能。

目前,预制模块化数据中心采用预制模块单元组合搭建,由于预制模块单元端墙及侧墙处的平面度及刚度难以保证,致使预制模块单元受剪切力时易变形甚至磨损,进而导致预制模块单元的工作可靠性降低。

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。

本申请第一方面,提供一种抗震模块单元,包括:

框架,所述框架包括顶部、底部和连接在所述顶部和所述底部之间的立柱,所述顶部、所述底部和所述立柱配合形成位于所述顶部和所述底部之间的依次连接的四个侧部;及

第一墙板和第二墙板,所述第一墙板设置在所述四个侧部的至少一个侧部上,所述第二墙板设置在所述顶部和所述底部,所述第一墙板的抗侧刚度大于所述第二墙板的抗侧刚度。

通过将第一墙板设置在框架的顶部和底部,能够使第一墙板构成框架的顶板结构和底板结构。通过将第二墙板设置在框架的至少一个侧部,能够使第二墙板构成框架的端墙及侧墙。由此,第一墙板和第二墙板能够配合构成抗震模块单元的墙板结构,从而使得抗震模块单元可以根据实际应用场景的需求,而被配置为封闭的箱体结构或半封闭的箱体结构,灵活性强,有利于适应多场景下的应用需求。

可以理解的是,当发生地震时,由于地震波的作用会产生地面运动,地面运动会通过地基而影响抗震模块单元,使抗震模块单元产生垂直振动和水平振动,而一般对抗震模块单元的破坏主要是由于地震波的水平振动所引起的,故而抗震模块单元需更多考虑地震波的水平振动。也即为,抗震模块单元需更多考虑水平荷载所带来的影响,其中,水平荷载为抗震模块单元所受水平方向的作用力,水平荷载可以为风荷载或地震荷载。

而在抗震模块单元的墙板结构中,第一墙板的抗侧刚度大于第二墙板的抗侧刚度。也即为,通过两者比较而相对来说,第一墙板为抗侧刚度较大的结构,第二墙板为抗侧刚度较小的结构,而“大”和“小”表示的是两者之间的相对概念,仅代表两者的抗侧刚度的相对大小,并不代表两者的抗侧刚度的绝对大小。

换言之,第一墙板相较于第二墙板而言,能够承受更大的水平荷载。具体为,在抗震模块单元的墙板结构中,第一墙板为主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体,其一方面具有较好的抗侧向承载力的能力,能够使得抗震模块单元具有较好的整体性和承载能力,有利于提高抗震模块单元的抗震性能。另一方面其侧向刚度大,在水平荷载作用下侧移小,能够防止抗震模块单元受剪切力的影响而被破坏,且较易满足抗震模块单元的刚度和强度要求,可靠性佳。

另外,通过使抗震模块单元具有两种不同抗侧刚度的墙板结构,能够使得抗震模块单元具有在地震作用下耗能抗震的特性,从而使得抗震模块单元的抗震性能能够得到大幅度提升。一方面,能够使得经由抗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抗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,所述第一墙板包括多个凸部和多个凹部,所述多个凸部中的任意相邻两个凸部均通过所述多个凹部中的一个凹部连接,所述多个凸部的凸起方向均相同。

其中,凸起方向为凸部自靠近凹部向远离凹部的延伸方向。也即为,在第一墙板中,多个凸部和多个凹部可交替设置而形成“凸部-凹部-凸部-...-凸部-凹部”的排列顺序。

由此,第一墙板能够区别于平直的墙板而呈现凹凸不平的起伏形态,此设置下,可以大幅度提高第一墙板的剪切屈曲荷载,并改善第一墙板作为剪力墙结构的使用舒适性,使得第一墙板具有优越的屈曲性能,有利于提高第一墙板的抗侧承载力,进而提高抗震模块单元的抗震性能。另外,第一墙板相对于普通的平面板而言,强度和刚度都有所提高,故而在制备相同面积的墙板时,能够减少制备所需的材料用量,有利于大幅度减小第一墙板的生产成本和物料管理成本,提高第一墙板的生产效率。

一种可能的实施方式中,所述多个凸部和所述多个凹部配合使所述第一墙板呈波纹状,所述多个凸部和所述多个凹部的排列方向为所述第一墙板的波纹方向,所述波纹方向平行于所述立柱的延伸方向。

也即为,第一墙板为竖向波纹板,竖向波纹板能够有效抵抗竖向荷载,其既具有良好的承载力,能够提高抗震模块单元整体的抗侧承载力,也具有在地震作用下消能减震的作用,有效提高第一墙板整体的屈曲性能。

一种可能的实施方式中,所述多个凸部和所述多个凹部配合使所述第一墙板呈波纹状,所述多个凸部和所述多个凹部的排列方向为所述第一墙板的波纹方向,所述波纹方向垂直于所述立柱的延伸方向。

也即为,第一墙板为横向波纹板,横向波纹板能够在承担侧向荷载的同时避免竖向荷载的传递,其既具有良好的承载力,能够提高抗震模块单元整体的抗侧承载力,也具有在地震作用下消能减震的作用,有效提高第一墙板整体的屈曲性能。

一种可能的实施方式中,所述顶部为顶层架体,所述底部为底层架体,所述立柱的数量为四个,所述四个立柱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供所述第一墙板填充。

由此,顶层架体、底层架体和四个立柱能够配合形成用于供第一墙板安装的容置空间,从而使得第一墙板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。

一种可能的实施方式中,所述第一墙板占用所述四边形结构所围设形成的空间的比例在0%~100%的范围内。

也即为,第一墙板既可以只占用四边形结构所围设形成的空间的部分,如第一墙板的宽度为四边形结构的宽度的一半。也可以完全占用四边形结构所围设形成的空间,如第一墙板的宽度完全适配四边形结构的宽度。当第一墙板只占用四边形结构所形成的空间的部分时,第一墙板所占据的框架的侧部能够呈半封闭状态,抗震模块单元的外部环境能够与抗震模块单元的内部空间相连通。而当第一墙板完全占用四边形结构所形成空间的部分时,第一墙板所占据的框架的侧部能够呈封闭状态,保证抗震模块单元整体的抗震性能。

一种可能的实施方式中,所述抗震模块单元还包括加强结构,所述加强结构设置在所述第一墙板上,且连接在相邻两个所述立柱之间。

可以理解的是,加强结构的数量可以为一个或多个。当加强结构的数量为一个时,一个加强结构设置在第一墙板的高度方向的中间位置,第一墙板的高度方向平行于立柱的延伸方向。可以理解的是,第一墙板的高度方向的中间位置为第一墙板的薄弱环节,预先将加强结构设置在中间位置,能够增强第一墙板整体的屈曲性能,抑制第一墙板在其高度方向的中间位置预先发生屈曲,具有良好的保护性能。当加强结构的数量为多个时,多个加强结构均匀设置在第一墙板上,且每一加强结构均连接在相邻两个立柱之间。加强结构数量的增加有利于进一步保证第一墙板的强度和刚度,将第一墙板因发生屈曲而导致损坏的可能性降低到最小,有效提高抗震模块单元的抗震性能。

一种可能的实施方式中,所述加强结构包括本体和多个连接件,所述本体与所述多个凹部均接触,所述多个连接件中的每一个连接件均连接在所述本体和所述多个凹部中的一个凹部之间。

由此,多个连接件能够与多个凹部一对一而对应设置,从而使每一个连接件均能够连接在第一墙板和本体之间,从而进一步保证本体与第一墙板之间的连接强度,将因本体从第一墙板脱落而导致第一墙板的屈曲性能降低的问题发生的可能性降低到最小,有效提高第一墙板的强度和刚度。

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抗震模块单元,所述多个标准模块单元和所述多个抗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。

而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抗震模块单元,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抗震模块单元。

需说明的是,标准模块单元和抗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,且标准模块单元和抗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抗剪切力的抗震特性的基础单元,抗震模块单元可以为具有能够在地震作用下抗剪切力的抗震特性的基础单元。也即为,抗震模块单元与标准模块单元具有结构差异,从而能够使得抗震模块单元能够具有独道的抗震特性,进而使得应用抗震模块单元的数据中心整体具备抗震的特性。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,所述多个抗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。

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抗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抗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抗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抗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数据中心的一种部分结构的XY轴立面示意简图;

图16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17是本申请实施例提供的数据中心的又一种部分结构的XY轴立面示意简图;

图18是本申请实施例提供的数据中心的第一墙板的一种结构示意图;

图19是本申请实施例提供的数据中心的第一墙板的另一种结构示意图;

图20是本申请实施例提供的数据中心的第一墙板的一角度的结构示意图;

图21是本申请实施例提供的数据中心的第一墙板的另一角度的结构示意图;

图22是本申请实施例提供的数据中心的加强结构的结构示意图。

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,由于预制模块单元端墙及侧墙处的平面度及刚度难以保证,致使预制模块单元受剪切力时易变形甚至磨损,进而导致预制模块单元的工作可靠性降低。

基于此,本申请的实施例提供一种抗震模块单元及应用抗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剪切力性能。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、多个抗震模块单元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和多个抗震模块单元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和各抗震模块单元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和各抗震模块单元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和多个抗震模块单元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和多个抗震模块单元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和多个抗震模块单元100。

需说明的是,标准模块单元210和抗震模块单元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和抗震模块单元100的结构可大体相同,但标准模块单元210可以为不具有抗剪切力的抗震特性的基础单元,抗震模块单元100可以为具有能够在地震作用下抗剪切力的抗震特性的基础单元。也即为,抗震模块单元100与标准模块单元210具有结构差异,从而能够使得抗震模块单元100能够具有独道的抗震特性,进而使得应用抗震模块单元100的数据中心200整体具备抗震的特性。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,多个抗震模块单元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,多个抗震模块单元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,多个抗震模块单元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,多个抗震模块单元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,多个抗震模块单元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,多个抗震模块单元100均对称分布在多层架构的两侧。

此设置下,能够通过多个抗震模块单元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,有利于更好的发挥抗震模块单元100抗震的作用,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,多个抗震模块单元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,多个标准模块单元210集中排布,多个抗震模块单元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,多个抗震模块单元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,多个抗震模块单元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抗震模块单元100构成。也即为,抗震模块单元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抗震模块单元100构成。也即为,抗震模块单元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和抗震模块单元100的相对排布位置,并不代表标准模块单元210和抗震模块单元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,每一抗震模块单元100与数据中心200的边缘的距离可以在0m~10m的范围内。由此,有利于抗震模块单元100的一致化与标准化,且能够最大限度的发挥抗震模块单元100的抗震作用,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以连接相邻多个抗震模块单元100或多个标准模块单元210或抗震模块单元100和标准模块单元210。

示例性地,连接结构230上设有导向孔,在两个抗震模块单元100垂直堆叠时,可以通过在位于下方的抗震模块单元100的第一纵梁和位于上方的抗震模块单元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抗震模块单元100彼此连接。在两个抗震模块单元100横向拼接时,可以通过分别给两个抗震模块单元100的第一纵梁打定位孔,并使连接结构230置于相邻两个抗震模块单元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抗震模块单元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连接相邻两个抗震模块单元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抗震模块单元100(位于上方的两个抗震模块单元100和位于下方的两个抗震模块单元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和位于下方的两个抗震模块单元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,造成抗震模块单元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和多个抗震模块单元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抗震模块单元100,抗震模块单元100能够通过自身所具备的耗能抗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的其中一层抗震模块单元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和抗震模块单元100的对应关系可以是一个功能模块220设置在一个抗震模块单元100内而一对一对应设置,也可以是多个功能模块220设置在一个抗震模块单元100内而多对一对应设置。仅需满足每一标准模块单元210和每一抗震模块单元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可以由多个抗震模块单元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抗震模块单元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示意性地表示抗震模块单元100的结构,抗震模块单元100与标准模块单元210的结构大体一致,不同的在于抗震模块单元100具备抗震的特性。如下将以其中一个抗震模块单元100为例来对抗震模块单元100的结构进行说明,如下介绍中,本申请实施例中对于抗震模块单元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的其他抗震模块单元100上,对此不做严格限制。而下述图11-图14,可能只保留抗震模块单元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。

请结合参阅图11-图14,抗震模块单元100包括框架10和连接至框架的第一墙板21和第二墙板22。

具体而言,框架10包括顶层架体11和底层架体12及连接在顶层架体11和底层架体12角落处之间的立柱13。其中,顶层架体11可理解为将抗震模块单元100放置于地面时远离地面的一侧架体,底层架体12可理解为将抗震模块单元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抗震模块单元100的顶层架体11。换言之,顶层架体11即为抗震模块单元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抗震模块单元100的底层架体12。换言之,底层架体12即为抗震模块单元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为抗震模块单元100中长边方向的梁结构,第二横梁122为抗震模块单元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能够配合形成抗震模块单元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抗震模块单元100的强度需求,能够支持与多个抗震模块单元100或多个标准模块单元210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。

请结合参阅图11-图14,顶层架体11构成框架10的顶部14,底层架体12构成框架10的底部15,顶层架体11、底层架体12和四个立柱13配合构成位于顶部14和底部15之间的依次连接的四个侧部16。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16;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16;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16,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16。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16。

第一墙板21设置在框架四个侧部16的至少一个侧部16上,第二墙板22设置在框架的顶部14和底部15,第一墙板21的抗侧刚度大于第二墙板22的抗侧刚度。其中,第一墙板21为剪力墙结构,第二墙板22为普通墙结构。

可以理解的是,第一墙板21设置在四个侧部16的至少一个侧部16上,也即为,第一墙板21可以如图11和图12所示设置在四个侧部16的其中一个侧部16上,也可以如图13所示设置在四个侧部16的其中两个侧部16上,也可以如图14所示设置在四个侧部16的其中三个侧部16上,也可以设置在四个侧部16的每一个侧部16上。

示例性地,第一墙板21的数量可以为一个,其可设置在四个侧部16的任意一个侧部16上,或者,第一墙板21的数量也可以为多个,多个第一墙板21分布在四个侧部16中的任意一个侧部16、任意两个侧部16、任意三个侧部16或每一个侧部16上。也即为,根据抗震模块单元100的实际应用场景,第一墙板21的数量可以为一个或多个,并可根据需要被安装至四个侧部16中的任意一个侧部16、任意两个侧部16、任意三个侧部16或每一个侧部16。换言之,抗震模块单元100的墙板20的数量、安装位置、形态结构可根据实际应用场景进行灵活调整,有利于适应多场景的布局需求,灵活性强,应用范围广泛。

第二墙板22包括顶板和底板,顶板设置在框架的顶部14,底板设置在框架的底部15。具体而言,顶板可连接至顶层架体11,底板可连接至底层架体12,从而能够使多个抗震模块单元100在进行垂直堆叠的时候,垂直方向上相邻的两个抗震模块单元100的内部结构能够被位于上方的抗震模块单元100的底板和位于下方的抗震模块单元100的顶板所保护,不会因无遮挡结构而导致相邻两个抗震模块单元100彼此之间发生干扰,具有良好的保护作用。示例性地,第二墙板22为平面板。也即为,顶板和底板均为平面板。

通过将第一墙板21设置在框架的顶部14和底部15,能够使第一墙板21构成框架的顶板结构和底板结构。通过将第二墙板22设置在框架的至少一个侧部16,能够使第二墙板22构成框架的端墙及侧墙。由此,第一墙板21和第二墙板22能够配合构成抗震模块单元的墙板结构,从而使得抗震模块单元可以根据实际应用场景的需求,而被配置为封闭的箱体结构或半封闭的箱体结构,灵活性强,有利于适应多场景下的应用需求。

可以理解的是,当发生地震时,由于地震波的作用会产生地面运动,地面运动会通过地基而影响抗震模块单元,使抗震模块单元产生垂直振动和水平振动,而一般对抗震模块单元的破坏主要是由于地震波的水平振动所引起的,故而抗震模块单元需更多考虑地震波的水平振动。也即为,抗震模块单元需更多考虑水平荷载所带来的影响,其中,水平荷载为抗震模块单元所受水平方向的作用力,水平荷载可以为风荷载或地震荷载。

而在抗震模块单元的墙板结构中,第一墙板21的抗侧刚度大于第二墙板22的抗侧刚度。也即为,通过两者比较而相对来说,第一墙板21为抗侧刚度较大的结构,第二墙板22为抗侧刚度较小的结构,而“大”和“小”表示的是两者之间的相对概念,仅代表两者的抗侧刚度的相对大小,并不代表两者的抗侧刚度的绝对大小。

换言之,第一墙板21相较于第二墙板22而言,能够承受更大的水平荷载。具体为,在抗震模块单元的墙板结构中,第一墙板21为主要承受风荷载或地震作用引起的水平荷载的墙体,其一方面具有较好的抗侧向承载力的能力,能够使得抗震模块单元具有较好的整体性和承载能力,有利于提高抗震模块单元的抗震性能。另一方面其侧向刚度大,在水平荷载作用下侧移小,能够防止抗震模块单元受剪切力的影响而被破坏,且较易满足抗震模块单元的刚度和强度要求,可靠性佳。

另外,通过使抗震模块单元具有两种不同抗侧刚度的墙板结构,能够使得抗震模块单元具有在地震作用下耗能抗震的特性,从而使得抗震模块单元的抗震性能能够得到大幅度提升。一方面,能够使得经由抗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抗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。

本申请的实施例中,抗震模块单元100中第一墙板21的数量和设置位置可根据该抗震模块单元100在数据中心200的设置位置决定,如下将以其中一个抗震模块单元100为例来对抗震模块单元100的结构进行说明,如下介绍中,本申请实施例中对于抗震模块单元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的其他抗震模块单元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16为端侧部,由第一纵梁111、第二纵梁121和立柱13形成的侧部16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,如图15和图16所示,抗震模块单元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,第一墙板21的数量可以为多个,多个第一墙板21可设置在端侧部和长侧部。其中,图16中阴影线为第一墙板21设置的位置。

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,易受侧向力的作用而被破坏。当抗震模块单元100设置在数据中心200的角落处时,将抗震结构40布局在抗震模块单元100端侧部和长侧部,能够使得抗震模块单元100最大限度的减弱侧向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,如图17所示,抗震模块单元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,第一墙板21的数量可以为多个,多个第一墙板21可对称设置在两个端侧部。

可以理解的是,当抗震模块单元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,水平荷载对于该位置处抗震模块单元100的影响相对而言会比位于数据中心200最外侧的抗震模块单元100的影响较小,故而将第一墙板21布局在抗震模块单元100的端侧部,能够以较少成本实现抗震模块单元100的抗震目的,有利于减少数据中心200的物料管理成本。

需说明的是,第一墙板21的数量和排布可能性并不局限于上述两种实施方式,可根据抗震模块单元100在数据中心200内的排布位置而设置在四个侧部16的任意一个侧部16、任意两个侧部16、任意三个侧部16和每一个侧部16上,本申请的实施例对此不做严格限制。

请结合参阅图11-图14,四个侧部16中每一个侧部16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供第一墙板21填充。

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第一墙板21安装的容置空间,从而使得第一墙板21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。

示例性地,结合参阅图18和图19,第一墙板21占用四边形结构所围设形成的空间的比例在0%~100%的范围内(包括端点值0%和100%)。也即为,第一墙板21既可以如图18所示只占用四边形结构所围设形成的空间的部分,如第一墙板21的宽度为四边形结构的宽度的一半。也可以如图19所示完全占用四边形结构所围设形成的空间,如第一墙板21的宽度完全适配四边形结构的宽度。当第一墙板21只占用四边形结构所形成的空间的部分时,第一墙板21所占据的框架的侧部16能够呈半封闭状态,抗震模块单元的外部环境能够与抗震模块单元的内部空间相连通。而当第一墙板21完全占用四边形结构所形成空间的部分时,第一墙板21所占据的框架的侧部16能够呈封闭状态,保证抗震模块单元整体的抗震性能。

基于上述描述,应当理解,可根据抗震模块单元的实际应用场景对第一墙板21占用四边形结构所围设形成的空间的比例进行选取,对此不做严格限制。

请结合参阅图20和图21,第一墙板21包括多个凸部211和多个凹部212,多个凸部211中的任意相邻两个凸部211均通过多个凹部212中的一个凹部212连接,多个凸部211的凸起方向均相同,其中,凸起方向为凸部211自靠近凹部212向远离凹部212的延伸方向。也即为,在第一墙板21中,多个凸部211和多个凹部212可交替设置而形成“凸部211-凹部212-凸部211-...-凸部211-凹部212”的排列顺序。

由此,第一墙板21能够区别于平直的墙板20而呈现凹凸不平的起伏形态,此设置下,可以大幅度提高第一墙板21的剪切屈曲荷载,并改善第一墙板21作为剪力墙结构的使用舒适性,使得第一墙板21具有优越的屈曲性能,有利于提高第一墙板21的抗侧承载力,进而提高抗震模块单元的抗震性能。另外,第一墙板21相对于普通的平面板而言,强度和刚度都有所提高,故而在制备相同面积的墙板20时,能够减少制备所需的材料用量,有利于大幅度减小第一墙板21的生产成本和物料管理成本,提高第一墙板21的生产效率。

一种可能的实施方式中,多个凸部211和多个凹部212配合使第一墙板21呈波纹状,多个凸部211和多个凹部212的排列方向为第一墙板21的波纹方向,波纹方向平行于所述立柱的延伸方向。也即为,第一墙板21为竖向波纹板,竖向波纹板能够有效抵抗竖向荷载,其既具有良好的承载力,能够提高抗震模块单元整体的抗侧承载力,也具有在地震作用下消能减震的作用,有效提高第一墙板21整体的屈曲性能。

另一种可能的实施方式中,多个凸部211和多个凹部212配合使第一墙板21呈波纹状,多个凸部211和多个凹部212的排列方向为第一墙板21的波纹方向,波纹方向垂直于所述立柱的延伸方向。也即为,第一墙板21为横向波纹板,横向波纹板能够在承担侧向荷载的同时避免竖向荷载的传递,其既具有良好的承载力,能够提高抗震模块单元整体的抗侧承载力,也具有在地震作用下消能减震的作用,有效提高第一墙板21整体的屈曲性能。

需说明的是,可根据抗震模块单元实际的载荷分布情况而对第一墙板21中波纹的延伸方向、每一波纹的截面形态、每一波纹的波纹高度、及第一墙板21的厚度进行选取,本申请的实施例对此不做严格限制。

示例性地,波纹状的第一墙板21中,每一个波纹的截面形状可以为圆弧形、矩形、梯形或尖角形中一种或多种的组合。而第一墙板21的厚度可以在1mm~5mm的范围内(包括端点值1mm和5mm),每一波纹的波纹高度可以在10mm~100mm的范围内(包括端点值10mm和100mm)。

一种可能的实施方式中,如图13所示,抗震模块单元还包括加强结构30,加强结构30设置在第一墙板21上,且连接在相邻两个立柱之间。

可以理解的是,加强结构30的数量可以为一个或多个。当加强结构30的数量为一个时,一个加强结构30设置在第一墙板21的高度方向的中间位置,第一墙板21的高度方向平行于立柱的延伸方向。可以理解的是,第一墙板21的高度方向的中间位置为第一墙板21的薄弱环节,预先将加强结构30设置在中间位置,能够增强第一墙板21整体的屈曲性能,抑制第一墙板21在其高度方向的中间位置预先发生屈曲,具有良好的保护性能。当加强结构30的数量为多个时,多个加强结构30均匀设置在第一墙板21上,且每一加强结构30均连接在相邻两个立柱之间。加强结构30数量的增加有利于进一步保证第一墙板21的强度和刚度,将第一墙板21因发生屈曲而导致损坏的可能性降低到最小,有效提高抗震模块单元的抗震性能。

示例性地,如图22所示,加强结构30可以包括本体31和多个连接件32,本体31与多个凹部212均接触连接,多个连接件32中的每一个连接件32均连接在本体31和多个凹部212中的一个凹部212之间。加强结构30可焊接至第一墙板21。

由此,多个连接件32能够与多个凹部212一对一而对应设置,从而使每一个连接件32均能够连接在第一墙板21和本体31之间,从而进一步保证本体31与第一墙板21之间的连接强度,将因本体31从第一墙板21脱落而导致第一墙板21的屈曲性能降低的问题发生的可能性降低到最小,有效提高第一墙板21的强度和刚度。

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。

相关技术
  • 一种具有抗震功能的集装箱式模块化建筑单元及组装房屋
  • 一种数据中心模块单元、数据中心模块及数据中心系统
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