摘要：随着通信技术的发展，人们对于网络科技的需求日益增长，同时云计算时代的到来对机房这一数据处理的中心也提出更高的要求，原有机房空间不足的问题日益凸显。在此背景下，机房的改造和扩建需求越来越多的出现。实际工程中经常出现的案例是原有使用功能不为机房的房间，由于业主的需要变更为机房的情况。承重复核采用房间内机柜总重量与房间面积比的估算是偏于不安全的。针对于此情况，本文论述机柜等效活荷载的计算方法，供设计人员参考。

关键词：机房；承重复核；等效活荷载

机房的特点是设备重量较大。一般房间常规的荷载取值是200kg/㎡～500kg/㎡。当房间作为机房摆放机柜时，往往存在着机柜摆放位置未确定的情况，有的设计人员直接按照房间内摆放机柜的总重量除以房间面积得出的均布荷载与房间设计荷载进行对比，这样的简单对比是偏于不安全的。实际工程案例中可参考《建筑结构荷载规范》GB50009-2012（下文简称“荷载规范”）附录C的楼面等效活荷载的计算方法，计算机柜作用在楼板面的等效均布活荷载，若等效均布活荷载不超过房间的原设计荷载可视为承重条件满足要求。

1 等效均布活荷载计算过程

1.1 根据《荷载规范》附录C的规定，楼板等效均布活荷载，应在其设计部位上，根据需要按内力、变形及裂缝的等值要求来确定。一般情况下，可仅按内力的等值来确定。简言之，楼板等效均布活荷载确定原则为：简支板在实际的局部荷载作用下引起的最大弯矩，等于简支板在等效均布活荷载作用下的最大弯矩。

1.2 按照房间内可能摆放机柜的最不利布置位置（一般为跨中），按照四周简支楼板，计算机柜在最不利位置的最大弯矩。

1.3 按照等效均布活荷载作用于四边简支板的跨中最大弯矩，等于机柜在最不利位置的最大弯矩，进而反算出等效均布活荷载。

1.4 计算板面均布荷载时，必须明确机柜的实际尺寸，一般机柜尺寸均为矩形。荷载的计算宽度假定为按照45°扩散线传递到板轴心面处。

2 等效均布活荷载计算实例

2.1 机柜设备荷载情况

房间板跨为3m×3m，房间内拟摆放一组机柜（如图1），机柜尺寸为（长×宽×高）：1000×600×1800，机柜总重量为900kg。楼板厚度为100mm，上覆50mm厚面层。

2.2 等效活荷载计算过程

据《荷载规范》附录C.0.5可知，荷载作用平面的计算宽度为：

bcx =btx+2s+h=600+2×50+100=800mm，bcy=bty+2s+h=1000+50×2+100=1200mm

局部面荷载q=机柜重量/ bcxbcy=9KN/0.8/1.2=9.375KN/㎡

Lx=Ly=3000mm，据《建筑结构静力计算实用手册》（第二版）表5.2-15可知：

Ly/Lx=1.0；bcx /Lx=800/3000=0.2667；bcy /Lx=1200/3000=0.4；经查表5.2-15

Mx弯矩系数经线性内插=0.1434-（0.2667-0.2）/（0.4-0.2）×（0.1434-0.1083）=0.1317

My弯矩系数经线性内插=0.1176-（0.2667-0.2）/（0.4-0.2）×（0.1176-0.1083）=0.1145

Mx=弯矩系数×qbcxbcy =0.1317×9.375×0.8×1.2=1.1853KN·m

My=弯矩系数×qbcxbcy =0.1145×9.375×0.8×1.2=1.0305KN·m

据《建筑结构静力计算实用手册》（第二版）表5.2-1可知：均布荷载作用下的四周简支矩形板，当Ly/Lx=1.0时，X，Y方向的弯矩系数均为0.0368，则根据等效均布活荷载产生的弯矩与机柜产生的弯矩值相等则有：

0.0368×qexL²=1.1853；0.0368×qeyL²=1.0305，L取Lx与Ly两个方向跨度的较小值。

X向等效均布活荷载：qex=1.1853/3²/0.0368=3.58KN/㎡，

X向等效均布活荷载：qey=1.0305/3²/0.0368=3.20KN/㎡，

等效均布荷载： q = Max{qex，qey} = Max{3.58，3.20} = 3.58 KN/㎡。

上述计算根据弹性计算分析得到，并未考虑混凝土泊松比的影响，据《静力计算手册》5.2.1条，考虑泊松比影响的跨内弯矩计算值为Mx（ν）=Mx+νMy；My（ν）=My+νMx

混凝土泊松比ν=0.2，则考虑泊松比的弯矩值为：Mx（ν）=Mx+νMy=1.1853+0.2×1.0305=1.3914 KN·m；My（ν）=My+νMx=1.0305+0.2×1.1853=1.2676 KN·m。

X向等效均布活荷载：qex=1.3914/3²/0.0368=4.20KN/㎡，

X向等效均布活荷载：qey=1.2676/3²/0.0368=3.83KN/㎡，

等效均布荷载： q = Max{qex，qey} = Max{4.20，3.83} = 4.20 KN/㎡。

3 等效均布活荷载分析

3.1 通过上述算例可以看出，如果仅根据房间内机柜总重量与房间面积比估算，则分摊到整个房间面积里的机柜荷载为9KN/（3m×3m）=1KN/㎡，远小于根据等效活荷载计算出的数值，所以分摊到整个房间面积里的估算方法是不安全的。

3.2 考虑混凝土的泊松比后，X、Y向的弯矩值均相应增大，因此计算出的等效活荷载也相应增大，但应注意的是，根据《静力计算手册》5.2.1条的说明，考虑泊松比的弯矩计算结果是偏大的，因为两个方向的跨内最大弯矩一般并不在同一点出现，实际工程中设计人员可根据情况自行把握。

3.3 算例中仅考虑了比较简单的双向板等跨的情况，实际工程中的板跨多为矩形，但原理是相同的。对于单向板的情况，可按照《荷载规范》附录C计算局部荷载的有效分布宽度，再根据《荷载规范》C.0.4-1公式反算即可。

4 结语

实际工程中常见的情况是机柜的重量及数量已经确定，但摆放的方式业主方并未提供，所以文中按照最不利布置的方式进行等效活荷载的验算是可行的。换言之，只要可以提供机柜的荷载、尺寸、数量，便可通过上述过程计算出最不利情况的等效活荷载作为参考。

参考文献

【1】GB5009-2012 建筑结构荷载规范.北京：中国建筑工业出版社，2012.

【2】姚谏，董石麟.建筑结构静力计算实用手册（第二版）.北京：中国建筑工业出版社，2014.