很多居住在舊金山灣區(qū)的人們可能參加過加利福尼亞州開展的大地震演習(xí)，其演習(xí)目的是通過培訓(xùn)人們可以在地震期間更好地保護(hù)人身安全的求生方法。這對(duì)人們來說是一種很好的防護(hù)措施，而實(shí)施關(guān)鍵任務(wù)的IT硬件卻無法在堅(jiān)固的桌子下躲避。對(duì)于位于地震高發(fā)地帶的硅谷地區(qū)的數(shù)據(jù)中心而言，提高承受地震破壞的主動(dòng)保護(hù)水平至關(guān)重要。

為此，數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商RagingWire 公司最近宣布將在硅谷建立一個(gè)具有復(fù)雜地震保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心設(shè)施，以減少地震引起的振動(dòng)。而這種數(shù)據(jù)中心首次在硅谷數(shù)據(jù)中心市場(chǎng)亮相。

RagingWire公司計(jì)劃建設(shè)的四層SV1數(shù)據(jù)中心高度超過70英尺，其防震設(shè)計(jì)可以經(jīng)受高強(qiáng)度的地震，并且不會(huì)中斷數(shù)據(jù)中心的電力容量為16兆瓦的可擴(kuò)展關(guān)鍵IT負(fù)載正常運(yùn)行。

RagingWire公司的母公司NTT公司之前曾使用這種彈性建筑設(shè)計(jì)幫助多層數(shù)據(jù)中心成功抵御了日本發(fā)生的大地震。

旨在保護(hù)人員和計(jì)算機(jī)安全

抵御地震災(zāi)害的傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)理念允許建筑物結(jié)構(gòu)件屈服和變形作為一種能量耗散的手段。其目標(biāo)是在地震發(fā)生時(shí)，即使建筑物受損，也能保證建筑物內(nèi)人員的人身安全。這對(duì)辦公結(jié)構(gòu)的建筑物來說通常是提供充分的保護(hù)，可以讓辦公者保持業(yè)務(wù)連續(xù)性，而對(duì)建筑物的損害對(duì)其支持的核心業(yè)務(wù)來說是次要的。

對(duì)于像數(shù)據(jù)中心這樣實(shí)施關(guān)鍵任務(wù)的建筑來說，關(guān)鍵設(shè)備和服務(wù)器的安全運(yùn)行也很重要，因?yàn)檫@些設(shè)備和服務(wù)器不易更換。在地震多發(fā)地區(qū)，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)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(shí)間。然而，對(duì)于數(shù)據(jù)中心來說，保護(hù)內(nèi)部設(shè)施可能和建筑本身結(jié)構(gòu)一樣重要。

在處理重要IT業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)中心設(shè)施中，保持IT設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、電源等的正常運(yùn)行非常重要。NTT公司在日本的數(shù)據(jù)中心采用了高性能的地震基礎(chǔ)隔離系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以大幅降低地震帶來的位移加速度，以保護(hù)建筑結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵設(shè)備的安全。

這一設(shè)計(jì)理念和技術(shù)在2011年日本東部9.1級(jí)大地震期間達(dá)到了預(yù)期的性能目標(biāo)。 NTT通信公司(RagingWire的母公司)的東京數(shù)據(jù)中心經(jīng)受住了此次重大地震而沒有受到任何損害。

基礎(chǔ)隔離系統(tǒng)是什么?

建筑物的基礎(chǔ)隔離系統(tǒng)是很多結(jié)構(gòu)件的集合，在相互隔離的"上部結(jié)構(gòu)"和固定到地面的"下部結(jié)構(gòu)"之間形成一個(gè)靈活柔性的界面。這些結(jié)構(gòu)件通常由允許滑動(dòng)的特殊軸承裝置組成。這些系統(tǒng)的組合可以減少在地震災(zāi)害期間施加到上部結(jié)構(gòu)及其內(nèi)容物的加速度和拉力。

在地震期間，建筑物下部結(jié)構(gòu)(或基礎(chǔ))剛性地附著在地面上，因此可以隨著地面震動(dòng)。然而，由于在建筑物基礎(chǔ)上方和上部結(jié)構(gòu)下方之間存在隔離系統(tǒng)，可以使建筑物上部結(jié)構(gòu)的震動(dòng)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(jié)構(gòu)將隨著地震而移動(dòng)。

現(xiàn)實(shí)情況是，建筑上部結(jié)構(gòu)仍有自身的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)。然而，與這種震動(dòng)相關(guān)的加速度比等效的非隔離或"固定基礎(chǔ)"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(jié)構(gòu)之間的隔離界面必須承受更大的位移。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和預(yù)期的地震活動(dòng)性，建筑物基礎(chǔ)隔離結(jié)構(gòu)可以承受從2英尺到5英尺的位移。而應(yīng)對(duì)這種位移是一項(xiàng)挑戰(zhàn)，必須通過設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)之間的認(rèn)真協(xié)調(diào)來解決，以使建筑物及其基礎(chǔ)設(shè)施連接到固定建筑物基礎(chǔ)上方的隔離結(jié)構(gòu)上而不會(huì)受到損壞。

在RagingWire公司的SV1數(shù)據(jù)中心，其基礎(chǔ)隔離系統(tǒng)將由三重摩擦擺(TFP)軸承和流體粘滯阻尼器(FVD)組成，可以進(jìn)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(dòng)型隔離裝置。當(dāng)?shù)卣鹆朔?nèi)部裝置部件之間的摩擦?xí)r，裝置的滑動(dòng)被激活。

擺錘軸承的彎曲特性使建筑物能夠在地震后恢復(fù)到原來的位置。三摩擦擺軸承由五個(gè)滑動(dòng)部件組成，這五個(gè)滑動(dòng)部件組合在一起以產(chǎn)生擺錘行為。內(nèi)滑塊夾在兩個(gè)凹板之間，兩個(gè)凹板也夾在兩個(gè)較大的外凹板之間。凹板接口具有不同的摩擦水平以促進(jìn)階段性運(yùn)動(dòng)。

其結(jié)果是，在等級(jí)較小的地震期間，該裝置將表現(xiàn)出高剛度以防止建筑物的過度移動(dòng)。該剛度將逐漸減小并轉(zhuǎn)變?yōu)榈蛣偠葏^(qū)域，以減小地震期間的最大加速度。

在等級(jí)較大的地震中，三重摩擦擺(TFP)將轉(zhuǎn)換回高剛度行為，以限制可能對(duì)隔離系統(tǒng)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(dòng)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(shí)現(xiàn)能量耗散。它類似于汽車減震器，但只適用于建筑結(jié)構(gòu)。

這些裝置可以作為非隔離建筑物的一部分實(shí)施，以減少地震或大風(fēng)期間基礎(chǔ)側(cè)向建筑物的位移和加速度(實(shí)際上，阻尼器經(jīng)常用于高層建筑物中，以減少大風(fēng)引起的建筑震動(dòng))。在隔離建筑中，流體粘滯阻尼器(FVD)裝置一端與隔離上部結(jié)構(gòu)相連，另一端與固定下部結(jié)構(gòu)相連。

在地震期間，建筑上部結(jié)構(gòu)移動(dòng)時(shí)，活塞頭會(huì)被一種粘性流體所拉動(dòng)。當(dāng)活塞移動(dòng)得更快時(shí)，裝置的阻力就會(huì)相應(yīng)增大。

RagingWire公司的SV1數(shù)據(jù)中心的流體粘滯阻尼器(FVD將用于將建筑物移動(dòng)降低到最低水平，同時(shí)降低隔離系統(tǒng)的位移加速度。

將它們放在RagingWire的SV1數(shù)據(jù)中心

對(duì)于SV1數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目，PARADIGM Structural Engineers和NTT公司與RagingWire公司合作設(shè)計(jì)了一個(gè)基礎(chǔ)隔離系統(tǒng)，可以滿足RagingWire公司在易受地震影響的硅谷數(shù)據(jù)中心的性能要求。

SV1數(shù)據(jù)中心將用于減少建筑物上部結(jié)構(gòu)的加速度和位移，以最大限度地減少建筑物和設(shè)備損壞，從而使數(shù)據(jù)中心設(shè)施能夠在地震事件后快速恢復(fù)運(yùn)行，甚至可以不間斷地維持運(yùn)行。

由于硅谷地區(qū)處在地震活動(dòng)多發(fā)區(qū)，SV1數(shù)據(jù)中心的非隔離結(jié)構(gòu)可能經(jīng)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(shè)備比隔離結(jié)構(gòu)中的設(shè)備具有更大的損壞風(fēng)險(xiǎn)。在建筑物內(nèi)部，服務(wù)器機(jī)架可能會(huì)倒塌，而屋頂系泊的設(shè)備可能會(huì)脫落，并破壞冷卻回路。然而，地震隔離結(jié)構(gòu)可以顯著地減少震動(dòng)對(duì)建筑物、居住者及其所包含的所有關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的影響。

這種先進(jìn)的設(shè)計(jì)將減少附近或遠(yuǎn)距離地震造成的影響，并顯著減少對(duì)服務(wù)器機(jī)架和基礎(chǔ)設(shè)施的影響，使建筑結(jié)構(gòu)在地震事件之后保持正常功能。

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