2023數(shù)據(jù)中心抗震白皮書

數(shù)據(jù)中心抗震白皮書20231 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書II目錄我地震害形及特點 1我國地震活動背景 1我國地震災害概況 3我國地震災害形勢 4通系統(tǒng)震災害 62001年——2011年通信系統(tǒng)直接災害損失 72.2.2012年-2019年通信系統(tǒng)震害情況 8汶川地震通信系統(tǒng)典型震害 9通信系統(tǒng)災害現(xiàn)象 11我防震災政與管理 16數(shù)中心布與震帶布 21數(shù)據(jù)中心地區(qū)分布與發(fā)展 21我國地震帶分布 23數(shù)據(jù)中心抗震工作啟示 26國外數(shù)中心震要及做法 28數(shù)據(jù)中心建筑抗震 28日本數(shù)據(jù)中心建筑抗震要求 29我國數(shù)據(jù)中心建筑抗震要求 30我國數(shù)據(jù)中心建筑特點和結(jié)構(gòu)方案 32數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施抗震 41美國通信設(shè)備設(shè)施抗震要求 42日本信息通信設(shè)備設(shè)施抗震要求 45我國數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施抗震要求 47我國數(shù)據(jù)中心設(shè)備抗震性能檢測 48常見的數(shù)據(jù)中心設(shè)備不合格現(xiàn)象 50數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施抗震安裝 57數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施安裝抗震設(shè)計 57數(shù)據(jù)中心設(shè)備安裝中的問題 61ODCC產(chǎn)抗震級評估 656.1.機柜 666.2.服務器和交換機 67建和展望 67 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書數(shù)據(jù)中心抗震白皮書我國地震災害形勢及特點1.1.我國地震活動背景我國位于世界兩大地震帶——環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶交71/31286711822054632758%60%2755圖1中國地震活動構(gòu)造圖1 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書 PAGEPAGE2圖2二十世紀以來我國地震發(fā)生情況213 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書 PAGE2來源于中國地震局地質(zhì)研究所趙阿興論文《論頒布GB18306PAGE2來源于中國地震局地質(zhì)研究所趙阿興論文《論頒布GB18306—2015的作用和意義》5圖3華北地區(qū)城市群與歷史大地震分布圖通信系統(tǒng)地震災害 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書 PAGEPAGE7設(shè)施，應該不斷加強抗震工作，減少地震災害的隱患。2.1.2001年——2011年通信系統(tǒng)直接災害損失序號時間地點震級直接經(jīng)濟損失（萬元）12001年4月10日云南施甸5.927022001年10月27日云南永勝628032003年7月21日云南大姚6.276042003年8月16日內(nèi)蒙古巴林左旗-阿魯科沁旗5.942952003年10月25日甘肅民樂-山丹6.138562004年8月10日云南魯?shù)?.644572007年6月3日云南省寧洱6.4148082008年5月12日四川省汶川869790092010年4月14日青海省玉樹7.136000102011年3月10日云南省盈江5.832004表12001-20114我國通信行業(yè)抗震設(shè)防最高為9度設(shè)防，基本可防御6.5級左右12.2.2012年-2019年通信系統(tǒng)震害情況序號日期地點震級M震源深度km通信系統(tǒng)震害情況1201297日彝良縣5.714傳輸線路被損毀，1071282公里光纜中斷。22013年4月20日四川省蘆山縣7.013雅安市蘆山縣、寶興縣、天全縣16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)通信中斷，受災基站數(shù)724個32013年8月31日界5.9109949信中斷。4201483日魯?shù)榭h6.5124111．2魯?shù)榭h城城區(qū)(VIXI信設(shè)備和光纖電纜嚴重損壞。4摘自劉愛文等論文《近10年通信系統(tǒng)地震災害直接經(jīng)濟損失統(tǒng)計分析》 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書 99520151030日寧5.1101個行政村通信收到影響。6201788日溝7.020259個通信基站退服。720171118日林縣6.910退服1個；西藏聯(lián)通公司基站退服4個。820181216日四川省興文縣5.712興文縣25個通信基站退服。92019年6月17日寧縣6.0163859321280290備嚴重受損201站，塔基嚴重受損38處。102020年1月19日伽師縣6.41617個基站退服。5表22012年-2020526176.0533157.815745323311715762.3.汶川地震通信系統(tǒng)典型震害2008年5.12汶川特大地震是新中國成立以來，破壞性最強、波5基礎(chǔ)數(shù)據(jù)摘自公開報道，整理 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書 PAGEPAGE173567.94（3）。受損項四川甘肅陜西合計移動通信基站受損（個）100101078345614544固定無線接入基站受損（個）11729331851815565通信線路受損（皮長公里）265506965239635911通信倒斷桿數(shù)量（根）153249350896983195321通信局所受損（個）30924624263981直接經(jīng)濟損失（億元）60.233.853.8667.946表3611678（6引用工信部統(tǒng)計數(shù)據(jù)圖7地震災害告訴我們——信息就是生命通信系統(tǒng)災害現(xiàn)象全程全網(wǎng)是信息通信網(wǎng)絡(luò)的根本特點，任何一個節(jié)點發(fā)生問題，1、通信建筑震害現(xiàn)象（8）。圖8樓梯破壞情況通信基站的安全主要依賴所在的建筑物，如果建筑物抗震能力差，9），局部坍塌（9）；位于砌體結(jié)構(gòu)建筑里的基站，墻體破壞（9），局部坍塌（9），甚至整體倒（9）圖9通信基站破壞情況（10）、砌體填充墻破壞（圖10）（10）。圖10辦公樓、營業(yè)廳破壞情況2、機房設(shè)備的破壞（11）；背靠背安裝的設(shè)備移位較大，連接電纜受到較大影響（11）；模塊跌落，連接纜線拉斷（11）；蓄電池組移位（12），電（13）（13）。圖11設(shè)備破壞情況圖12蓄電池破壞情況圖13空調(diào)設(shè)備、辦公設(shè)備破壞情況我國防震減災政策與管理國家強制性標準GB18306-201520155152016615010%（474），II類場地。GB18306GBGB18306-20153圖14《中國地震動峰值加速度區(qū)劃圖》《中國地震動反應譜特征周期區(qū)劃圖》相較于之前的區(qū)劃圖（15），新一代區(qū)劃49%12%12.5圖151990年中國地震烈度區(qū)劃圖備注:黃色區(qū)域為不設(shè)防地區(qū)GB18306—2015是涉及每一位公民、每一個家庭的安全、社會18306—2015是依GB18306—2015也是《中華人民共和國建筑法》所要求的建筑擔刑事和民事責任。（2006—202020206.08GB50011-2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》13.1.2“非結(jié)構(gòu)構(gòu)件應根據(jù)所屬建筑的抗震設(shè)防類別和非結(jié)構(gòu)地震破壞的后果及其對整個建筑結(jié)數(shù)據(jù)中心分布與地震帶分布4.1.數(shù)據(jù)中心地區(qū)分布與發(fā)展劃建設(shè)階段。一般來說，數(shù)據(jù)中心建設(shè)地點的選擇受市場驅(qū)動為主，與該地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展，信息化程度和客戶需求水平等緊密聯(lián)系。政府、企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)運營商、互聯(lián)網(wǎng)、金融等行業(yè)都大力發(fā)展建設(shè)數(shù)據(jù)中心。運營商如中國電信、中國聯(lián)通和中國移動是數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主力軍，第三方IDC企業(yè)、大型互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)也積極參與建設(shè)。1、每個省份基本都有運營商建設(shè)的數(shù)據(jù)中心，運營商的數(shù)據(jù)中心遍布全國；2、建設(shè)數(shù)據(jù)中心的數(shù)量與當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展情況密切相關(guān)。我國數(shù)30001/3503、我國新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心逐步向中西部地區(qū)和一線城4332018228（折合標準機架），年30%201816。圖162018年全國在用機架全國各省分布情況我國地震帶分布20世紀以來，中國共發(fā)生6級以上地震近800次。1949年以來，10022（自治區(qū)、直轄市）。中國四大地震帶區(qū)域（17）分別是：青藏高原地震帶、華北地震帶、東南 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書 沿海地震帶和南北地震帶。圖17中國地震災害分布78地震發(fā)生過9次；7－7.9級地震發(fā)生過78次。均居全國之首。7地震的震中集中分布的地區(qū)，且呈有規(guī)律的帶狀，叫做地震帶；地震帶分布選自網(wǎng)絡(luò)公開材料，整理24 數(shù)據(jù)中心抗震白皮書 PAGEPAGE3357－7.91819948.0我國的臺灣省剛好地處環(huán)太平洋地震帶，是我國地震頻率最高的5數(shù)據(jù)中心抗震工作啟示4作為新型基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)中心勢必隨著新技術(shù)的應用和成熟將遍序號數(shù)據(jù)中心所在城市抗震設(shè)防烈度備注1北京8各城市各區(qū)設(shè)防烈度不2上海73廣州7考。4深圳75杭州66廈門77南京78烏蘭察布79張家口710廊坊811昆山712東莞613貴陽614銀川815呼和浩特816蘭州816昆明8表4數(shù)據(jù)中心分布地區(qū)的抗震設(shè)防烈度一覽表8從地震帶分布和數(shù)據(jù)中心的發(fā)展布局來看，數(shù)據(jù)中心無法避免地8數(shù)據(jù)來源于國家標準GB50011-2010附錄A國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心抗震要求及做法5.1.數(shù)據(jù)中心建筑抗震住各種外力的系統(tǒng)即建筑的結(jié)構(gòu)體和構(gòu)造物等因素的組裝行為稱為各國根據(jù)本國國情均制定了建筑抗震設(shè)計規(guī)范作為建筑抗震設(shè)計的依據(jù)，主要國家的建筑抗震規(guī)范一覽表見表5。規(guī)范項目中國標準美國標準歐洲標準日本規(guī)范簡稱GB50011ASCE7IBCEurocode8BSL名稱建筑抗震設(shè)計規(guī)范MinimumDesignLoadsforandotherStructuresInternationalBuildingCodePerformanceBasedSeismicDesign日本建筑基準法出版機構(gòu)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部美國土木工程師學會國際規(guī)范委員會歐洲標準委員會日本政府設(shè)防目標小震（重現(xiàn)期50）不壞，中震（重現(xiàn)期475）大震（重現(xiàn)期1642-2475不倒24752/3“大震設(shè)計”475體倒塌兩水準設(shè)防目475強烈地震重現(xiàn)期2475亡表5主要國家抗震規(guī)范一覽表日本數(shù)據(jù)中心建筑抗震要求我國數(shù)據(jù)中心建筑抗震要求B01第1.26專門安裝IT由于“為數(shù)據(jù)中心提供支撐服務的支撐服務性建筑”同民用建筑沒什么不同，一般數(shù)據(jù)中心建筑通常指前兩類。ABCABC改建的數(shù)據(jù)中心應根據(jù)荷載要求，按照《建筑抗震鑒定標準》GB50023當數(shù)據(jù)中心各區(qū)段的重要性有顯著不同時，可按區(qū)段劃分抗震數(shù)據(jù)中心建筑的抗震設(shè)防烈度和抗震設(shè)計，應按國家0.81.0。我國數(shù)據(jù)中心建筑特點和結(jié)構(gòu)方案4000～5000心機房單層面積有高達10000平米左右的。（7.2m、8.4m層高要求4.85.15.46.5序號房間名稱標準值（kN/m2）序號房間名稱標準值（kN/m2）組合值系數(shù)ψc頻遇值系數(shù)ψf準永久值系數(shù)ψq板次梁主梁1電力室(有不間斷電源的開間)，閥控式蓄電池室(蓄電池組四層雙列擺放)16.013.012.00.90.90.82電力室(無不間斷電源的開間)，閥控式蓄電池室(蓄電池組四層單列擺13.011.010.0放)，蓄電池室(一般蓄電池單層雙列擺放)，地球站機房3100和數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心設(shè)備機房10.08.07.04高低壓配電室，總配線架室(每直列800線以下)8.06.06.05固定數(shù)據(jù)中心設(shè)備機房.數(shù)字傳輸設(shè)備機房，移動數(shù)據(jù)中心設(shè)備機房6.06.06.06網(wǎng)管中心、計費中心等業(yè)務監(jiān)控室，操作維護中心6.06.06.07鋼瓶間10.08室外機平臺3.5表6數(shù)據(jù)中心建筑的樓面等效均布活荷載注:①表列荷載不包括隔墻、吊頂、吊掛荷載。②由于不間斷電源設(shè)備和蓄電池較重，設(shè)計時也可按照該設(shè)備的重量、底面尺寸、排列方式等對設(shè)備作用處的樓面進行結(jié)構(gòu)處理。③設(shè)計墻、柱、基礎(chǔ)時，樓面活荷載值可采用本表中主梁的荷載值。④序號3、5中，未考慮分散供電時蓄電池進人機房增加的荷重。0.884092424數(shù)據(jù)中心建筑結(jié)構(gòu)選型從結(jié)構(gòu)專業(yè)的角度應按以下原則進行：結(jié)構(gòu)設(shè)計應進行多方案比較，選用受力性能好且經(jīng)濟合理的1）應在滿足工藝要求的前提下，根據(jù)數(shù)據(jù)中心建筑的抗震設(shè)防在高層數(shù)據(jù)中心建筑和抗震設(shè)防類別為甲、乙類的多層數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)中心建筑結(jié)構(gòu)選型從項目建設(shè)運營的角度主要需要考慮建設(shè)成本和建設(shè)周期兩個方面。10層數(shù)6度7度8度7-10層框剪/框架+屈曲約束支撐框剪/框架+屈曲約束支撐框架+屈曲約束支撐6層框架結(jié)構(gòu)框剪/框架+屈曲約束支撐框架+屈曲約束支撐層數(shù)6度7度8度7-10層框剪/框架+屈曲約束支撐框剪/框架+屈曲約束支撐框架+屈曲約束支撐6層框架結(jié)構(gòu)框剪/框架+屈曲約束支撐框架+屈曲約束支撐5層框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)框架+屈曲約束支撐4層框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)框架/框架+屈曲約束支撐2層框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)7數(shù)據(jù)中心混凝土結(jié)構(gòu)方案暫行（201425。目前，國內(nèi)數(shù)據(jù)中心建筑主要采用減震設(shè)計方案，主要采用框架+屈曲約束支撐的結(jié)構(gòu)方案，能夠較好的滿足數(shù)據(jù)中心建筑的減震設(shè)裝配式混凝土結(jié)構(gòu)方案符合國家大力支持發(fā)展裝配式建筑和新因素主要有：。數(shù)據(jù)中心建筑樓面荷載大，框架梁、框架柱配筋多，框架梁主體混凝土結(jié)構(gòu)施工周期與傳統(tǒng)現(xiàn)澆基本持平，沒有工期優(yōu)勢。數(shù)據(jù)中心建筑樓板開洞多，對預留孔洞位置精度要求較高，另外，還可以充分利用原有的電力水力資源。因此，舊廠房改造成為一線城市數(shù)據(jù)中心建設(shè)新模式。數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施抗震設(shè)防地區(qū)設(shè)計院會根據(jù)當?shù)氐目拐鹪O(shè)防烈度依據(jù)國家標準和規(guī)定進所以即使當數(shù)據(jù)中心建筑嚴格按照國家標準和要求進行了抗震設(shè)計圖1。圖182011年3月日本地震東京IBM數(shù)據(jù)中心受損嚴重（備注：圖片摘自網(wǎng)絡(luò)公開資料）20082769131正常營業(yè)的網(wǎng)點778個。這其中647個網(wǎng)點的設(shè)備功能已經(jīng)損壞。美國通信設(shè)備設(shè)施抗震要求385別為Zone0-Zone4819G6。地震風險區(qū)震級烈度地面加速度(%g)樓板加速度(%g)47.0-8.3IX-XII>4860-10036.3-7.0VIII-IX16-4840-6025.7-6.3VII-VIII8-1630-4014.3-5.7V-VII4-820-300<4.3V<4<20表8美國地震風險區(qū)震級和烈度對應關(guān)系910（TIA）美國通信工業(yè)學會（TIA）TR-42.2ANSI/TIA-942（TelecommunicationsInfrastructureStandardforDataCenters）規(guī)定，數(shù)據(jù)中心的建筑物和地點應該IBC（19）的要求，滿足TelcordiaspecificationGR-63-CORE美國國際建筑業(yè)咨詢服務協(xié)會BICSIANSI/BICSI002《數(shù)據(jù)中心設(shè)計和實施的最佳實踐》規(guī)定，應盡量避免在地震活9數(shù)據(jù)引用GR-6310備注：對應每個地震風險區(qū)，50年超越概率2%圖19美國地震風險區(qū)劃圖11通信設(shè)備抗震能力采用地震臺試驗法確定，試驗方法和判定規(guī)則如圖20。11摘自GR63圖20GR-63-CORE標準規(guī)定的測試方法日本信息通信設(shè)備設(shè)施抗震要求NTT規(guī)定了不同烈度下通信系統(tǒng)的要求，如表9所示。烈度描述通信系統(tǒng)基本要求5弱強震運行上完全不發(fā)生障礙5強6弱烈震即使發(fā)生通話質(zhì)量下降，也不讓通信中斷；通過路徑繞行，提高冗余度；通過配備備用機、緊急通信設(shè)備，確保通信網(wǎng)絡(luò)本身的可靠性。6強7激震即使發(fā)生意外事態(tài)，也能防止通信網(wǎng)大面積癱瘓。表9不同地震烈度下通信系統(tǒng)基本要求NTT規(guī)定的通信設(shè)施的抗震性能要求，見表10。通信設(shè)施抗震性能需求建筑物鐵塔567網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)備56接入系統(tǒng)設(shè)施【隧道】67【電纜】表10不同通信設(shè)施抗震性能要求其中通信設(shè)備的抗震性能檢測方法參考NTT文件《EarthquakeResistanceStandardsforCommunicationsEquipment》，采用試驗法鑒定，如圖21所示。圖21NTT規(guī)定的抗震試驗方法我國數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施抗震要求GB50011-20103.7.11987（中國信息通信研究11）。序號標準號標準名稱1YD5083-2005電信設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范2YD5084.1-2014交換設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第一部分：程控數(shù)字電話交換機3YD5084.2-2014交換設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第二部分：IP網(wǎng)絡(luò)交換設(shè)備4YD5084.3-2014交換設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第三部分：移動通信核心網(wǎng)設(shè)備5YD5091.1-2015傳輸設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第一部分：光傳輸設(shè)備6YD5091.2-2014傳輸設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第二部分：衛(wèi)星地球站傳輸設(shè)備7YD5096-2016通信用電源設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范8YD5100.1-2014移動通信基站設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第一部分：基站設(shè)備9YD5100.2-2014移動通信基站設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第二部分：基站控制器設(shè)備10YD5190-2010移動通信網(wǎng)直放站設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范11YD5195-2014數(shù)字微波通信設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范12YD5196.1-2014服務器和網(wǎng)關(guān)設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第一部分：服務器設(shè)備13YD5196.2-2014服務器和網(wǎng)關(guān)設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第二部分：網(wǎng)關(guān)設(shè)備14YD5197.1-2014接入設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范第二部分：有限接入網(wǎng)局端設(shè)備15YD5197.2-2014表11通信設(shè)備抗震標準體系一覽表強制性標準均做出基本規(guī)定要求，在我國抗震設(shè)防烈度7度以上（7922圖22YD5083規(guī)定的抗震試驗方法我國數(shù)據(jù)中心設(shè)備抗震性能檢測數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施的抗震性能檢測工作目的是驗證通信設(shè)備在7～922。圖23高3米重10噸的8層蓄電池架抗震性能分析圖2413噸數(shù)據(jù)中心微模塊設(shè)備抗震性能分析常見的數(shù)據(jù)中心設(shè)備不合格現(xiàn)象圖25數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施組成41。對2012（1）機柜定服務器和ITIT全保護，是承載單元，數(shù)量最多。201620199563.2%2018201936款服務器機柜的抗震試驗結(jié)果進行了統(tǒng)計分析，試驗依據(jù)YD5083-2005《電信設(shè)備抗地震性能檢測規(guī)范》進行，其中滿足標準132318914926-27圖26機柜傾倒現(xiàn)象圖27機柜局部開裂展示（2）電源等其它數(shù)據(jù)中心設(shè)備為服務器等IT①設(shè)備整體絕緣性能下降②內(nèi)部結(jié)構(gòu)被破壞，設(shè)備短路、打火風扇支架結(jié)構(gòu)開裂（圖28），導致設(shè)備輸入線與外殼接觸，發(fā)生短路現(xiàn)象（圖28）；電路板連接線松動（圖28），功能失效。圖28內(nèi)部結(jié)構(gòu)備破壞情況③連接件松動、變形、斷裂，功能異常具體見圖29。圖29連接條和零部件機械損壞④緊固件脫落，功能異常UPS（（30）。圖30緊固件脫落，功能異常⑤其它性能不合格現(xiàn)象UPS（旁路逆變切換時間超標旁路逆變切換時間超標圖31旁路與逆變切換狀態(tài)不正常數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施抗震安裝數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施安裝抗震設(shè)計數(shù)據(jù)中心設(shè)備設(shè)施安裝抗震也是數(shù)據(jù)中心能夠在地震災害下保6GB/T51369YD/T5060《通信設(shè)備安裝抗震設(shè)計圖集》為參考數(shù)據(jù)中心設(shè)備安裝抗震設(shè)計的目標如表12所示。設(shè)防目標設(shè)防目標烈度設(shè)防烈度通信設(shè)備安裝的聯(lián)結(jié)架及相關(guān)的連接節(jié)點，設(shè)備集裝架以及設(shè)備集裝架與架內(nèi)設(shè)備的相關(guān)連接點，線、纜走線架等吊掛結(jié)構(gòu)的吊桿、吊點，允許出現(xiàn)輕微損傷，但焊接部分不得出現(xiàn)破壞；能保證人身安全；通信設(shè)備的功能完好罕遇烈度通信設(shè)備安裝的聯(lián)結(jié)架及相關(guān)的連接節(jié)點，設(shè)備集裝架以及設(shè)備集裝架與架內(nèi)設(shè)備的相關(guān)連接點，線、纜走線架等吊掛結(jié)構(gòu)的吊桿、吊點，允許出現(xiàn)局部變形和部分破壞，但不應產(chǎn)生列架傾倒、吊掛結(jié)構(gòu)墜落等危及人身和生產(chǎn)安全的災害；通