机房UPS承重加固应用解决方案.docx

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机房UPS承重加固应用解决方案

机房UPS承重加固应用解决方案

2017-07-15

机房是电子信息设备运行的场所，这些设备往往体积大、重量高，所以机房要有较高的承重能力，满足设备的承重要求，并具有一定抗震性。

但现在很多建筑并非为机房所建，其承重达不到机房要求，此时，便要对机房所在建筑进行承重加固，在加固前，要按照现行国家标准《建筑抗震鉴定标准》GB50023进行鉴定，再由专业公司进行加固处理。

由于机房和其他建筑不尽相同，机房在承载力加固时应向综合化、正规化、标准化的方向发展。

一、机房加固承重的重要性

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。

  一般旧民用楼房二楼以上承重荷载设计都是250－500kg/m2的负荷，当设计成机房时，如果要符合机房规范，就要考虑在机柜下做散列承重支架，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,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。

  由于机房和其他建筑不尽相同，机房在承载力加固时应向综合化、正规化、标准化的方向发展在机房承载加固设计计算时，可参考一下计算原则，确定计算方法或进行研究。

（1）原构件与新加部分协同工作，同时达到承载能力的极限状态；

（2）原构件能充分发挥作用，后加部分的承载能力进行折减；（3）原构件承载能力折减，后加部分充分发挥作用； 

二、机房承重加固设计要求

  按照〖GB/T2887-2000〗《电子计算机场地通用规范》，计算机机房设备用房的楼板荷重应依设备重量而定，一般应大于或等于800Kg/m2。

所以要求机房内空调、UPS及电池组等相关设备都要满足机房楼地面承重的要求，根据设备具体情况进行设计。

若需做钢架承重处理，则要求出详细的方案图及说明。

配电柜及新风机等设备设计需采用角钢焊接制作安装固定支架。

三、机房承重加固内容

  机房内设备密度较大，对建筑楼板承重有特殊要求，在机房选址和设计时应该核实机房位置的建筑承重。

对于个别机房功能区间需考虑做楼板的承重加固，特别是UPS及电池、精密空调等大型设备，重量较大，应安装设备承重散力支架或加固处理达到功能要求。

机房布局时要重点考虑大型设备的承重，尽量把重型设备放置在机房的承重梁上。

四、机房地面承重加固要求

  计算机机房内部有许多很重的设备在放置时需要对地面进行加固处理。

比如空调、小型机、存储机柜、网络机柜、服务器机柜等。

这些设备需要制作机架底座，底座要求达到所承载设备的承重。

五、加固承重方法

  现在加固方法可分为粘钢加固、碳纤维加固、结构改造、承重墙拆除加固和植筋等方法，机房内常用的方法为粘钢加固和碳纤维加固。

机房承重加固工程经施工验收合格，方可安装机房设备，进行机房建设。

六、机房承重加固方案图

 图1机柜加固设计平面图

  从以上设计图可以看出最长距离20号槽钢为5.8米，以最长跨度槽钢作为计算承重重量，计算公式如下：

1、查查20b槽钢的一些基本参数（单位长度重g、截面模量W），查《机械设计手册》g=25.77kg/m=0.2577kg/cm，W=191.4cm³

2、查普通槽钢的容许应力b（即限制槽钢材料最大只能承受多大的力，这个是国家规定的），因为普通槽钢是Q235型号的碳素钢，结构容许应力[b]=1400kg/c㎡

3、列出承受弯矩最大计算公式：

M=1/8GL²-1/8gL²，（L=580cm，G：

计算最大均布荷载，g：

同前）

4、因为M/W=b，所以：

W×b=M=1/8L²（G-g）×b：

则：

G-g=191.4×1400×8/580²=6.3724kg/cm

G=6.3724-0.2577=6.1147kg/cm=611.47 kg/m

即在5.8米跨度内，上面可以放611.47×5.8=3.546吨

新增设备重量：

计划新增加30台服务器（40KG/台），6台机柜（100KG/台）合计重量为1.8吨。

考虑到一定的冗余，以上设计完全满足承重要求。

七、UPS室地板加固案例分析

1、UPS室项目背景

 机房内设备密度较大，对建筑楼板承重有特殊要求，在机房选址和设计时应该核实机房位置的建筑承重。

对于个别机房功能区间需考虑做楼板的承重加固，特别是UPS及电池、等大型设备，重量较大，应安装设备承重散力支架或加固处理达到功能要求。

机房布局时要重点考虑大型设备的承重，尽量把重型设备放置在机房的承重梁上。

2、UPS室项目现状

 UPS室目前位于办公楼6楼，设备未放置于承重梁上，且楼板未进行加固。

现需按照批审计局要求进行加固。

3、楼板加固设计

 UPS室楼板加固应采用工形钢作为工形梁嵌入设备两侧承重墙内分担楼板承重。

具体设计图如下：

图1楼板加固设计平视图

图2楼板加固设计俯视图

4、UPS室承重施工方案

（1）、UPS室楼板加固应严格按照以下几个步骤：

1.1UPS设备搬移

 a.所有接入UPS设备的用电器关机、断电，将用电设备转为市电供电。

 b.UPS设备关机、切断供入UPS设备电源，按步骤拆除UPS设备并搬移。

1.2楼板加固

 a.承重墙打孔。

承重墙打孔应按照图纸设计，现场测量尺寸进行打孔。

工形梁嵌入孔应紧贴地面。

 b.按图纸将工形梁进行安装并焊接。

焊接完成后，要按要求进行检验，外观检查焊缝尺寸，是否存在咬边、焊瘤、表面气孔、裂纹。

1.3加固部件表层处理

 加固部件表层应进行遮盖处理。

常见方法：

铺设地板

碳纤维处理

其他美观处理方法

具体处理方法应根据实际情况进行选择。

1.4UPS设备重新安装

楼板加固步骤完成后，将UPS设备搬移在加固层上面，并按照步骤进行UPS设备安装、调试。

5、部件选材

工形梁选材应选择钢轨或18#B以上规格槽钢。

其他材料不做要求。

八、电池及UPS主机承重加固案例分析

1、电池及UPS主机承重力用户要求

 现有电池，100CH，12V，40节电池，用铁架将40节电池平均存放，每节电池约重25KG。

UPS柜为KITOZER 80KVA型号，净重约1吨要求进行配电整合。

 UPS及电池组硬件设备目前已有，需在新方案中包括运输等情况进行整合。

在电池机柜和UPS安装位置，要做承重力分散处理，在方案设计时应根据现有的UPS品牌、功率等考虑电池机柜和区域的承重问题。

2、电池及UPS主机承重力分散处理方法

 在线式ups电源的摆放应使机器的进/出风道距离墙壁不小于30公分，以利机器散热。

中、大型UPS长延时机型所配蓄电池，还需考虑楼层的承重压强（国际标准：

写字楼每平方米不大于1000公斤，工业厂房不大于1400公斤），如超标则需采取加大载重面积减少压强的方式来加以解决，一般采用设置大面积钢板或增加电池柜数量的方式。

 UPS蓄电池不要放在楼板中间（放在房中间位置会显著增加楼板的挠度，即下弯厉害，会引起楼板开裂，长期荷载作用的话会有危险），放角落处，挨着柱子和主梁，下面采用多个支点（支点位置尽量拉开），不要整个压着楼面，将均布荷转化为局部荷。

九、电池及UPS主机承重加固案例分析

1、机房地面承重加固总述

 本公司所设计的地面承重加固系统采用国标120MM*50*5MM的槽钢做为加固主材。

槽钢的主要承重部分是位于本机房内的主要承重梁及承重柱内的槽钢。

并在承重梁的槽钢部分加承重支柱。

地板的横向支盘与承重槽钢平衡。

所以地板的加固承重部分就是地面的加固承重部分。

2、地板的承重算法

 对于地板的承重算法即是地面的承重算法：

根据国标钢材120*50*5MM的槽钢承重数据得知：

120*50*5MM的槽刚在每平方厘米的拆断承重量为400千帕，换算公斤重量公式：

每公斤=9.8牛顿（每牛顿=平方厘米*千帕）。

每条槽钢长度为6米。

按公式得知，如果使6米槽钢拆断所需的重量至少为（600厘米*0.5厘米*400*9.8）=12.244吨。

3、25楼机房的承重：

 25楼机房面积为117平方米，所用承重槽钢98米。

如果使6米的槽钢拆断的话需要12吨的重量。

在本方案设计中，本机房共为117平方米，所用槽钢98米，根据公式所得结果为98*（12/6）/117=1.68吨。

故本方案设计承重量为1.68吨。

4、二楼机房的承重：

 二楼UPS机房面积为18平方米，所用承重槽钢18米。

根据公式所得结果为18*（12/6）/18=2吨。

故本方案二楼UPS房的承重为2吨。

5、十楼机房的承重：

十楼UPS机房面积为11平方米，所用承重槽钢12米。

根据公式所得结果为12*（12/6）/11=2.1吨。

故本方案十楼UPS房的承重为2.1吨。

十、机房承重加固补强的设计和施工，与新建工程不尽相同，主要有以下特点：

（一）设计、施工难度大、风险大

机房结构的补强加固设计不同于新结构的设计条件。

新结构设计时有较大的选择范围，诸如：

结构形式、构件所用材料、截面尺寸、连接方式等，设计者可较灵活选用；新结构的设计有章可循，规范齐全，参考资料多，成熟的经验也比较多，工作难度相对小。

而结构加固补强工作往往会受到许多限制，如机房承重加固必须在原有结构上进行，构件的位置已确定，可利用空间有限，可参考的资料少，照搬设计规范不行、计算工作的准确性难掌握。

而且机房承重加固补强工程往往在不停产或尽量少停产条件下施工：

施工操作空间小等，因此机房承重加固补强工程比新结构在设计施工上，难度大而且风险也大。

（二）计算起校核作用，构建和连接是关键

机房承重加固补强设计包括原结构构件的验算及加固设计计算。

此时，要求考虑新旧结构强度、刚度、使用寿命的均衡，以及新旧结构共同作用。

由于荷载的长期作用，不均匀沉降，温度和收缩变形的作用，构件材料徐变、收缩、松弛量大，通常不能与原构件的承载能力。

同时，由于构件后加部分与原构件的作用不同步，徐变、收缩、松弛量大，通常不能与原构件同时达到承载力的极限状态。

因此，加固后构件抗力计算亦难完全符合实际情况，所以机房承重加固工程补强计算值仅起校核参考作用。

结构连接成了保证安全的重要措施，实践工程中也证实了这一点。

（三）经济效益显著

虽然加固工程的费用比较高，但与整个结构、整栋房屋的投资相比，加固所用费用还是比较低的。

单个构件加固补强后，房屋即可满足功能要求，所以经济效益十分显著。

例如，结构整体竣工，发现基础反梁高度不够，采取加固措施的费用约5万元，而若折除重建，仅拆除费和渣土运输费，就高于此数。

如果把重建费用以及由于工期延长所造成的营业额减少加上，其损失就更大了。

（四）机房承重加固补强应向综合化、正规化、标准化的方向发展

加固扑强工程是针对具体情况而进行设计施工的，而将这项技术标职化较难，可向综合化、正规化、标准化等方面努力，推广加固补强技术。

所谓综合化是指通过各种有效的加固措施，形成新的混合型加间方法。

如外包混泥土与外包钢形成外包劲性混凝土；外包钢与预应力法结合形成预加应力外包钢加固方法；外包钢与粘钢结合形成湿式外包钢加固方法等。

十一、其它承重加固方法及施工工序

（一）、主次梁采用粘钢技术处理

 1、施工工序：

（1）施工前须按施工图定位放样，将加固部位在现场上定出；

（2）基层表面处理：

将砼的粉刷层凿除，以露出需补强的砼面，用钢丝刷对裸露钢筋进行除锈处理，对砼表面进行清理、打磨，使表面平整；

（3）膨胀螺丝安装固定：

用冲击电钻钻孔，安装M12×90的膨胀螺丝；

（4）钢板处理：

将钢板裁剪成需要粘贴的形状，用钢丝刷、砂布或平砂轮清理表面、打磨，直至