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中小型数据中心楼板承重计算分析

中小型数据中心楼板承重计算分析 江西高成科技
2019-11-28
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导读:而机房本身要有较高的承重能力,满足设备的承重要求,但多数办公楼承重达不到机房要求,所以在建设机房之前就要考虑到承重问题
区别于大型数据中心,大部分中小型数据中心的选址,都是办公楼改造的。同时,随着模块化数据中心的逐渐成熟,越来越多的中小型数据中心需用模块化数据中心。而机房本身要有较高的承重能力,满足设备的承重要求,但多数办公楼承重达不到机房要求,所以在建设机房之前就要考虑到承重问题,下面介绍下机房的承重标准,以及机房承重计算内容及方法。
民用楼房或比较老的楼房承重荷载设计都是250-500kg/m2的负荷,办公用楼在建设时楼板承重在300-500kg每平米,而机房由于机柜和设备,以及UPS的重量往往比较大,通常标准己方的楼板承重在800-1000kg每平米。
机房建设或改造时,如果要符合机房规范,就要考虑在机柜下做散力承重支架,把承重支架底面接触面积增大一倍的方式来实现分散楼板承重力,当由于机柜、空调、UPS等设备重量较大,超过楼板荷载时,为了保证建筑物本身结构安全和出于一般机房抗震要求时,这时你需要对机柜、空调、UPS电池柜及精密空调制作承重散力架了,散力承重支架能分散楼板承重力满足楼板地面承载力设计值要求。

采用散力后经过结构计算,如果不到要求需要对结构梁进行加固:机房承重散力架加固一般用钢梁,根据设备位置加。比如槽钢,角钢,支撑在两端承重结构梁(墙)上,具体要看实际需要承重情况了。比如在机列位置贴地加两根横向贯通的50*50角钢,或者100*50槽钢,这列位置承重可以达5000~7000N

       结构计算相对比较专业,需要引用大量的规范,而选用相对型号比较高的钢制型材,成本不会差别较大。所以实际施工过程中,大多采用相对安全的钢结构材料,施工后结构承受能力基本都比满足值大很多。

计算依据基本参考以下规范:

《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002

《建筑结构荷载规范》(GBJ9-87),《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001

举例:

标准机柜钢梁计算:    

钢梁两端置于框架梁上,标准机柜共7台重1500Kg,钢梁跨度3m4m,选用冷弯薄壁型钢2C160X70X20X3.0背对背截面。钢梁底面离楼板面高度40mm。几何数据及计算参数:

跨中弯矩调整系数:  1.00  

支座弯矩调整系数:  1.00  

由永久荷载控制时永久荷载分项系数gG1:  1.35  

由可变荷载控制时永久荷载分项系数gG2:  1.20  

可变荷载分项系数gQ:  1.40  

可变荷载组合值系数yc:  0.70  

可变荷载准永久值系数yq:  0.40 

 钢梁计算:

钢材等级:235    

构件长度(m)3.000    

构件截面:冷弯薄壁型钢 2C160X70X20X3.0背对背截面       

肢背间距(mm): 0   

平面外计算长度:3.000   

强度计算净截面系数:1.000    

是否进行抗震设计:不进行抗震设计   

设计内力:      

X轴弯矩设计值 Mx (kN.m)5.400     

Y轴弯矩设计值 My (kN.m)0.000     

剪力设计值 V (kN)8.2800

构件验算: 

1、截面特性计算 

全截面特性      

A =1.8900e-003 Xc =7.0000e-002  Yc =8.0000e-002;  Ix=7.4728e-006; 

Iy =2.1432e-006;    ix=6.2880e-002iy=3.3675e-002; W1x=9.3420e-005; 

W2x=9.3420e-005;   W1y=3.0618e-005;  W2y=3.0618e-005;   

有效截面特:

2、纯弯构件抗弯强度验算结果    

考虑冷弯效应强度设计值(N/mm2)222.493    

构件强度计算最大应力(N/mm2): 74.938 < f=222.493  

构件强度验算满足。  

3、纯弯构件抗剪强度验算结果    

计算点(形心点)以上对中和轴面积矩(m3):Sx =5.7744e-005   

梁构件计算最大剪应力(N/mm2):8.371 < fv=120.000  

梁构件抗剪验算满足。  

4、纯弯构件整体稳定验算结果   

平面外计算长度(m)3.000   

平面外长细比λy89    

受弯整体稳定系数φb0.977    

构件整体稳定计算最大应力(N/mm2):76.733 < f=205.000  

构件整体稳定验算满足。

电池组钢梁计算:    

钢梁两端置于框架梁上,,电池柜电池每台500Kg,钢梁跨度3m,选用冷弯薄壁型钢 2C160X70X20X3.0背对背截面。钢梁底面离楼板面高度40mm,几何数据及计算参数:

跨中弯矩调整系数:  1.00  

支座弯矩调整系数:  1.00  

由永久荷载控制时永久荷载分项系数gG1:  1.35  

由可变荷载控制时永久荷载分项系数gG2:  1.20  

可变荷载分项系数gQ:  1.40  

可变荷载组合值系数yc:  0.70  

可变荷载准永久值系数yq:  0.40

钢梁计算:

钢材等级:235    

构件长度(m)3.000    

构件截面:冷弯薄壁型钢 2C160X70X20X3.0背对背截面            

肢背间距(mm): 0   

平面外计算长度:3.000   

强度计算净截面系数:1.000     

是否进行抗震设计:不进行抗震设计   

设计内力:      

X轴弯矩设计值 Mx (kN.m)10.130     

Y轴弯矩设计值 My (kN.m)0.000     

剪力设计值 V (kN)7.500

构件验算

1、截面特性计算   

全截面特性      

A  =1.8900e-003;  Xc=7.0000e-002;  Yc =8.0000e-002;     

Ix =7.4728e-006;  Iy =2.1432e-006;    ix =6.2880e-002;  

iy =3.3675e-002;    W1x=9.3420e-005;  W2x=9.3420e-005;     

W1y=3.0618e-005;  W2y=3.0618e-005;  

有效截面特性     

2、纯弯构件抗弯强度验算结果    

考虑冷弯效应强度设计值(N/mm2)222.493    

构件强度计算最大应力(N/mm2): 108.447 < f=222.493  

构件强度验算满足。  

3、纯弯构件抗剪强度验算结果    

计算点(形心点)以上对中和轴面积矩(m3):Sx =5.7744e-005   

梁构件计算最大剪应力(N/mm2):9.659 < fv=120.000  

梁构件抗剪验算满足。  

4、纯弯构件整体稳定验算结果   

平面外计算长度(m)3.000   

平面外长细比λy89    

受弯整体稳定系数φb0.977   

 构件整体稳定计算最大应力(N/mm2):111.043 < f=205.000  

构件整体稳定验算满足。

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江西高成科技发展有限公司(简称“高成科技”)为数据中心行业整体机房工程解决方案供应商,致力于为客户提供数据中心机房方案设计、实施与运维服务;主要合作伙伴:维谛(Vertiv)、科华数据。公司网址:www.gc-it.com.cn
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