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可以減少地震風險的數據中心新設計
  • 很多居住在舊金山灣區的人們可能參加過加利福尼亞州開展的大地震演習,其演習目的是通過培訓人們可以在地震期間更好地保護人身安全的求生方法。這對人們來說是一種很好的防護措施,而實施關鍵任務的IT硬件卻無法在堅固的桌子下躲避。對于位于地震高發地帶的硅谷地區的數據中心而言,提高承受地震破壞的主動保護水平至關重要。

    很多居住在舊金山灣區的人們可能參加過加利福尼亞州開展的大地震演習,其演習目的是通過培訓人們可以在地震期間更好地保護人身安全的求生方法。這對人們來說是一種很好的防護措施,而實施關鍵任務的IT硬件卻無法在堅固的桌子下躲避。對于位于地震高發地帶的硅谷地區的數據中心而言,提高承受地震破壞的主動保護水平至關重要。
      
      為此,數據中心運營商RagingWire公司最近宣布將在硅谷建立一個具有復雜地震保護系統的數據中心設施,以減少地震引起的振動。而這種數據中心首次在硅谷數據中心市場亮相。
      
      RagingWire公司計劃建設的四層SV1數據中心高度超過70英尺,其防震設計可以經受高強度的地震,并且不會中斷數據中心的電力容量為16兆瓦的可擴展關鍵IT負載正常運行。
      
      RagingWire公司的母公司NTT公司之前曾使用這種彈性建筑設計幫助多層數據中心成功抵御了日本發生的大地震。
      
      旨在保護人員和計算機安全
      
      抵御地震災害的傳統建筑設計理念允許建筑物結構件屈服和變形作為一種能量耗散的手段。其目標是在地震發生時,即使建筑物受損,也能保證建筑物內人員的人身安全。這對辦公結構的建筑物來說通常是提供充分的保護,可以讓辦公者保持業務連續性,而對建筑物的損害對其支持的核心業務來說是次要的。
      
      對于像數據中心這樣實施關鍵任務的建筑來說,關鍵設備和服務器的安全運行也很重要,因為這些設備和服務器不易更換。在地震多發地區,數據中心的設計是在地震期間減少建筑物損壞或減少重新占用建筑物所需的時間。然而,對于數據中心來說,保護內部設施可能和建筑本身結構一樣重要。
      
      在處理重要IT業務的數據中心設施中,保持IT設備、機械設備、電源等的正常運行非常重要。NTT公司在日本的數據中心采用了高性能的地震基礎隔離系統,該系統可以大幅降低地震帶來的位移加速度,以保護建筑結構和關鍵設備的安全。
      
      這一設計理念和技術在2011年日本東部9.1級大地震期間達到了預期的性能目標。NTT通信公司(RagingWire的母公司)的東京數據中心經受住了此次重大地震而沒有受到任何損害。
      
      基礎隔離系統是什么?
      
      建筑物的基礎隔離系統是很多結構件的集合,在相互隔離的“上部結構”和固定到地面的“下部結構”之間形成一個靈活柔性的界面。這些結構件通常由允許滑動的特殊軸承裝置組成。這些系統的組合可以減少在地震災害期間施加到上部結構及其內容物的加速度和拉力。
      
      在地震期間,建筑物下部結構(或基礎)剛性地附著在地面上,因此可以隨著地面震動。然而,由于在建筑物基礎上方和上部結構下方之間存在隔離系統,可以使建筑物上部結構的震動顯著減小,并且基本上保持在其原來位置,而固定的建筑物下部結構將隨著地震而移動。
      
      現實情況是,建筑上部結構仍有自身的動態運動。然而,與這種震動相關的加速度比等效的非隔離或“固定基礎”建筑物的加速度要低60%。
      
      增加這種靈活性的目的是建筑物上下結構之間的隔離界面必須承受更大的位移。根據系統設計和預期的地震活動性,建筑物基礎隔離結構可以承受從2英尺到5英尺的位移。而應對這種位移是一項挑戰,必須通過設計團隊之間的認真協調來解決,以使建筑物及其基礎設施連接到固定建筑物基礎上方的隔離結構上而不會受到損壞。
      
      在RagingWire公司的SV1數據中心,其基礎隔離系統將由三重摩擦擺(TFP)軸承和流體粘滯阻尼器(FVD)組成,可以進一步消散地震帶來的能量,并減少整體建筑物的位移。
      
      底座隔離裝置:三摩擦擺軸承
      
      擺錘軸承是一種彎曲滑動型隔離裝置。當地震力克服內部裝置部件之間的摩擦時,裝置的滑動被激活。
      
      擺錘軸承的彎曲特性使建筑物能夠在地震后恢復到原來的位置。三摩擦擺軸承由五個滑動部件組成,這五個滑動部件組合在一起以產生擺錘行為。內滑塊夾在兩個凹板之間,兩個凹板也夾在兩個較大的外凹板之間。凹板接口具有不同的摩擦水平以促進階段性運動。
      
      其結果是,在等級較小的地震期間,該裝置將表現出高剛度以防止建筑物的過度移動。該剛度將逐漸減小并轉變為低剛度區域,以減小地震期間的最大加速度。
      
      在等級較大的地震中,三重摩擦擺(TFP)將轉換回高剛度行為,以限制可能對隔離系統和上層建筑造成重大損害的過度位移。
      
      附加能量耗散:流體粘性阻尼器
      
      流體粘滯阻尼器(FVD)是一種遏制震動速度的裝置,其通過使多孔的活塞頭穿過充滿粘性流體的腔室來實現能量耗散。它類似于汽車減震器,但只適用于建筑結構。
      
      這些裝置可以作為非隔離建筑物的一部分實施,以減少地震或大風期間基礎側向建筑物的位移和加速度(實際上,阻尼器經常用于高層建筑物中,以減少大風引起的建筑震動)。在隔離建筑中,流體粘滯阻尼器(FVD)裝置一端與隔離上部結構相連,另一端與固定下部結構相連。
      
      在地震期間,建筑上部結構移動時,活塞頭會被一種粘性流體所拉動。當活塞移動得更快時,裝置的阻力就會相應增大。
      
      RagingWire公司的SV1數據中心的流體粘滯阻尼器(FVD將用于將建筑物移動降低到最低水平,同時降低隔離系統的位移加速度。
      
      將它們放在RagingWire的SV1數據中心
      
      對于SV1數據中心項目,PARADIGM Structural Engineers和NTT公司與RagingWire公司合作設計了一個基礎隔離系統,可以滿足RagingWire公司在易受地震影響的硅谷數據中心的性能要求。
      
      SV1數據中心將用于減少建筑物上部結構的加速度和位移,以最大限度地減少建筑物和設備損壞,從而使數據中心設施能夠在地震事件后快速恢復運行,甚至可以不間斷地維持運行。
      
      由于硅谷地區處在地震活動多發區,SV1數據中心的非隔離結構可能經歷更大的位移加速度,而這種加速度隨著建筑物的高度增加而增加。這些加速度意味著非隔離建筑物中的設備比隔離結構中的設備具有更大的損壞風險。在建筑物內部,服務器機架可能會倒塌,而屋頂系泊的設備可能會脫落,并破壞冷卻回路。然而,地震隔離結構可以顯著地減少震動對建筑物、居住者及其所包含的所有關鍵基礎設施的影響。
      
      這種先進的設計將減少附近或遠距離地震造成的影響,并顯著減少對服務器機架和基礎設施的影響,使建筑結構在地震事件之后保持正常功能。
      
      編輯:Harris
      
      

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