JP2015045166A - 二重床構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、床下空間への作業者の出入りを容易にすることを目的とする。
【解決手段】二重床構造１０は、床スラブ２８と、床スラブ２８の上側に配置され、該床スラブとの間にメンテナンス空間Ｍを形成する二重床Ｆと、床スラブ２８からメンテナンス空間Ｍへ突出し、二重床を支持すると共に、梁幅方向に貫通する開口部６０が形成された逆梁２０と、を備えている。
【選択図】図３

Description

本発明は、二重床構造に関する。

順梁によって支持された床スラブと、サーバルームやクリーンルーム等の床（フリーアクセスフロア）との間に、床下空間を形成する二重床構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の床下空間には、例えば、配線や配管等が敷設される。

また、二重床構造としては、トラス梁によってサーバルーム等の床下に床下空間を形成するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−３５９９号公報 特開２０１１−１７４２８６号公報

ところで、前述したサーバルーム等の床と床スラブの間に形成された床下空間を利用して逆梁を設置することが考えられる。しかしながら、この場合、逆梁が床スラブから床下空間へ突出することになるため、床下空間への作業者の出入りが困難になる可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、床下空間への作業者の出入りを容易にすることを目的とする。

請求項１に記載の二重床構造は、床スラブと、前記床スラブの上側に配置され、該床スラブとの間に床下空間を形成する二重床と、前記床スラブから前記床下空間へ突出し、前記二重床を支持すると共に、梁幅方向に貫通する開口部が形成された逆梁と、を備えている。

請求項１に係る二重床構造によれば、逆梁には、梁幅方向に貫通する開口部を形成されている。これにより、開口部を介して床下空間に作業者が出入りすることができる。

請求項２に記載の二重床構造は、請求項１に記載の二重床構造において、前記二重床が、上下方向に通風可能とされると共に電子機器が設置される電子機器室用床部と、空調機が設置される空調機室用床部と、を有し、前記空調機室用床部には、前記空調機から前記床下空間へ冷却風を前記逆梁に沿って送風可能な送風開口が形成されている。

請求項２に係る二重床構造によれば、空調機室用床部に設置された空調機から送風開口を介して床下空間へ冷却風を逆梁に沿って送風すると、冷却風が電子機器室用床部を上下方向に通過する。これにより、電子機器室用床部に設置された電子機器が冷却される。

このように本発明では、空調機室用床部に設置された空調機から床下空間を介して電子機器へ冷却風を送風することができる。そのため、本発明では、床下空間に空調機を設置する必要がない。したがって、床下空間に空調機を設置する場合と比較して、床下空間の高さを必要最小限に抑えることができる。

請求項３に記載の二重床構造は、請求項２に記載の二重床構造において、前記開口部が、カバー材によって閉塞可能になっている。

請求項３に係る二重床構造によれば、例えば、逆梁を挟んで一方側の電子機器室用床部に電子機器が設置され、他方側の電子機器室用床部に電子機器が設置されていない場合であって、空調機から一方側の床下空間にのみ冷却風を送風する場合、カバー材によって逆梁の開口部を塞ぐことにより、一方側の床下空間から他方側の床下空間へ冷却風が漏れることを抑制することができる。したがって、一方側の電子機器室用床部に設置された電子機器の冷却効率を高めることができる。

請求項４に記載の二重床構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の二重床構造において、前記逆梁が、梁幅方向に間隔を空けて複数設けられ、隣接する前記逆梁には、前記二重床を支持する小梁が架設されている。

請求項４に係る二重床構造によれば、隣接する逆梁に架設された小梁によって二重床を支持することにより、二重床の剛性を高めることができる。

請求項５に記載の二重床構造は、請求項４に記載の二重床構造において、前記小梁が、前記逆梁の上に設置されている。

請求項５に係る二重床構造によれば、逆梁の上に小梁を設置することにより、重量を増加させずに、床下空間の高さを高くすることができる。

以上説明したように、本発明に係る二重床構造によれば、床下空間への作業者の出入りを容易にすることができる。

本発明の一実施形態に係る二重床構造が適用された構造物を示す図２の１−１線断面図である。 本発明の一実施形態に係る二重床構造が適用された構造物を示す図１の２−２線断面図である。 図１の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る二重床構造の変形例が適用された空調機室及びサーバ室を示す図１に対応する拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る二重床構造の変形例が適用された床スラブを示す図２に対応する拡大平面図である。 本発明の一実施形態における小梁の設置例を示す側面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る二重床構造について説明する。なお、各図において適宜示される矢印Ｘ及び矢印Ｙは、互いに直交する水平二方向を示している。

図１には、本実施形態に係る二重床構造１０が適用された構造物１２が示されている。構造物１２は、例えばデータセンタとして用いられるものであり、その所定階にサーバ室３０、電源室４０、及び空調機室５０が設けられている。また、構造物１２は免震構造とされており、複数の柱１４が積層ゴム支承等の免震装置１６を介して基礎スラブ１８に支持されている。なお、構造物１２は、免震構造に限らない。構造物１２には、種々の構造を適用することができ、例えば、柱１４を基礎スラブ１８に直接支持させても良い。

図２に示されるように、複数の柱１４は、鉄筋コンクリート等で形成されており、Ｘ方向及びＹ方向に配列されている。また、複数の柱１４には、Ｘ方向に逆梁２０が架設されると共に、Ｙ方向に交差梁２２が架設されている。逆梁２０は、Ｙ方向（梁幅方向）に間隔を空けて複数（本実施形態では３本以上）設けられ、交差梁２２はＸ方向に間隔を空けて複数設けられている。これらの逆梁２０及び交差梁２２によって区画された領域上に、情報処理装置等の複数の電子機器３２が設置されるサーバ室３０（図１参照）が設けられている。サーバ室３０は、図示しない間仕切り壁等によって区画されている。

なお、本実施形態では、交差梁２２は順梁とされており、逆梁２０と交差する方向に沿って配置されている。また、逆梁２０及び交差梁２２は、鉄筋コンクリートで形成されている。

各柱１４には、逆梁２０と反対側へ跳ね出す跳出し梁２４，２６が接合されている。跳出し梁２４，２６は順梁とされており、一方側の跳出し梁２４及び交差梁２２によって区画された領域上に予備電源装置４２が設置される電源室４０（図１参照）が設けられており、他方側の跳出し梁２６及び交差梁２２によって区画された領域上に空調機５２が設置される空調機室５０（図１参照）が設けられている。つまり、電源室４０及び空調機室５０は、サーバ室３０のＸ方向両側に設けられている。なお、跳出し梁２４，２６の先端部には、外壁２７が取り付けられている。

図３に示されるように、逆梁２０の下側で、且つ交差梁２２及び跳出し梁２４の上側には、鉄筋コンクリート製の床スラブ２８が配置されている。床スラブ２８は、逆梁２０の下端部に接合されると共に交差梁２２及び跳出し梁２４の上端部に接合されている。これらの逆梁２０、交差梁２２、及び跳出し梁２４，２６によって、床スラブ２８が支持されている。なお、床スラブ２８は、プレキャストコンクリートや、ハーフプレキャストコンクリート、ＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）等で形成しても良い。

ここで、サーバ室３０、電源室４０、及び空調機室５０には、二重床構造１０が適用されており、各々の床下にメンテナンス空間（床下空間）Ｍが形成されている。具体的には、床スラブ２８の上側には、各サーバ室３０、電源室４０、及び空調機室５０の床を構成する二重床Ｆが配置されている。この二重床Ｆと床スラブ２８との間に、メンテナンス空間Ｍが形成されている。

メンテナンス空間Ｍには、図示しない配線や配管等の敷設材が敷設されている。また、メンテナンス空間Ｍには、空調機室５０に設置された空調機５２から冷却風が導入され、当該メンテナンス空間Ｍを介してサーバ室３０の電子機器３２及び電源室４０の予備電源装置４２が冷却されるようになっている。そのため、メンテナンス空間Ｍの高さＨ、つまり、サーバ室３０の床下のメンテナンス空間Ｍの気積（＝高さＨ×サーバ室３０の床面積）は、複数の電子機器３２の冷却に必要な冷却風の風量に応じて設定されている。

二重床Ｆは、各サーバ室３０、電源室４０、及び空調機室５０の床となるサーバ室用床部３０Ａ、電源室用床部４０Ａ、及び空調機室用床部５０Ａを有している。電子機器室用床部としてのサーバ室用床部３０Ａは、例えば、上下方向に通風可能な網目状の床パネルによって形成されており、その上に電子機器３２が設置されている。

サーバ室用床部３０Ａは、隣接する逆梁２０に架設された複数の小梁３４に支持されている。小梁３４はＨ形鋼で形成されており、床スラブ２８の上面からメンテナンス空間Ｍに突出する逆梁２０の上に設置されている。これらの小梁３４によってサーバ室用床部３０Ａを支持することにより、サーバ室用床部３０Ａの剛性が確保されている。また、逆梁２０の上に小梁３４を設置することにより、メンテナンス空間Ｍの高さＨが所定高さに設定されている。

電源室用床部４０Ａは、サーバ室用床部３０Ａと同様に、例えば、上下方向に通風可能な網目状の床パネルによって形成されている。この電源室用床部４０Ａの上には、停電時に電子機器３２に電気を供給する無停電電源装置（ＵＰＳ）等の予備電源装置４２等が設置されている。

空調機室用床部５０Ａには、サーバ室３０及び電源室４０を冷却（空調）するための空調機５２や電子機器３２へ冷却水を供給する図示しない配管等が設置されている。この空調機室用床部５０Ａには、図４に示されるように、空調機５２からメンテナンス空間Ｍへ冷却風を逆梁２０に沿って送風するための送風開口５４が形成されている。これにより、空調機５２で生成された冷却風が、メンテナンス空間Ｍを介してサーバ室３０及び電源室４０へ送風されるようになっている。

ここで、図２及び図３に示されるように、逆梁２０には、梁幅方向（Ｙ方向）に貫通する複数の開口部（メンテナンス用開口部）６０が形成されている。複数の開口部６０は、円形状に形成されると共に、逆梁２０の材軸方向に間隔を空けて形成されている。これらの開口部６０を介してメンテナンス空間Ｍに作業者が出入り可能になっている。また、逆梁２０の各開口部６０は、図示しないビニールカーテンやパネル材等のカバー材によって閉塞可能になっている。

次に、サーバ室３０及び電源室４０の空調方法（冷却方法）の一例について説明する。

図３に示されるように、先ず、空調機室５０の空調機５２を作動させると、矢印で示されるように、送風開口５４を介してメンテナンス空間Ｍに冷却風が送風される。メンテナンス空間Ｍに送風された冷却風は、隣接する逆梁２０の間を通ってサーバ室３０及び電源室４０の床下のメンテナンス空間Ｍへ案内される。このとき、冷却風の一部が、サーバ室用床部３０Ａ及び電源室用床部４０Ａを上下方向に通過し、サーバ室３０及び電源室４０に流入する。これにより、サーバ室３０及び電源室４０が冷却される結果、電子機器３２及び予備電源装置４２が冷却される。

次に、サーバ室３０及び電源室４０に流入した冷却風は、矢印で示されるように、天井に沿って空調機室５０へ流れ、空調機５２によって冷却された後、送風開口５４を介してメンテナンス空間Ｍへ再び送風される。このように冷却風を循環させることにより、サーバ室３０の電子機器３２及び電源室４０の予備電源装置４２が冷却される。

なお、図２に示されるように、平面視にて空調機室５０とサーバ室３０と境界部、及びサーバ室３０と電源室４０との境界部には交差梁２２がそれぞれ設置されているが、この交差梁２２は床スラブ２８から下階へ突出する順梁とされており、メンテナンス空間Ｍには突出していない。そのため、交差梁２２が冷却風の流れを阻害しないため、冷却風が逆梁２０に沿って流れ易くなる。したがって、サーバ室３０及び電源室４０の冷却効率が向上する。

次に、本実施形態に作用及び効果について説明する。

図３に示されるように、空調機室５０、サーバ室３０、電源室４０の床下には、メンテナンス空間Ｍが形成されている。このメンテナンス空間Ｍを介して空調機室５０からサーバ室３０及び電源室４０へ冷却風を送風することにより、電子機器３２及び予備電源装置４２が冷却される。

ここで、メンテナンス空間Ｍの高さＨは、サーバ室３０に設置される複数の電子機器３２の冷却に必要な冷却風の風量に応じて設定されるため、高くなり易い。このメンテナンス空間Ｍを利用して逆梁２０を設置することにより、逆梁２０の梁成を大きくすることができる。したがって、逆梁２０のロングスパン化が可能となるため、サーバ室３０の床面積を広げることができる。

また、隣接する逆梁２０に架設された複数の小梁３４によってサーバ室用床部３０Ａを支持することにより、サーバ室用床部３０Ａの剛性を高めることができる。さらに、サーバ室用床部３０Ａを支持する小梁３４を逆梁２０の上に設置したことにより、重量を増加させずに、メンテナンス空間Ｍの高さＨを確保することができる。これにより、メンテナンス空間Ｍの設備計画の自由度を高めることができる。

また、順梁によって床スラブ２８を支持した場合は、床スラブ２８から下階のサーバ室３０へ梁型が突出するが、逆梁２０によって床スラブ２８を支持したことにより、床スラブ２８から下階のサーバ室３０へ突出する梁型が無くなる。この梁型が無くなる分、サーバ室３０の有効スペースが広がるため、順梁によって床スラブ２８を支持した構成と比較して、サーバ室３０の設置階の階高（上下の床スラブ２８間の距離）を低く抑えることができる。つまり、本実施形態では、サーバ室３０の床面積を広げつつ、サーバ室３０の設置階の階高を低く抑えることができる。

さらに、本実施形態では、空調機室５０に空調機５２を設置したことにより、メンテナンス空間Ｍに空調機５２を設置する場合と比較して、メンテナンス空間Ｍの高さＨを必要最小限に抑えることができる。したがって、サーバ室３０の設置階の階高をさらに低く抑えることができる。

ここで、メンテナンス空間Ｍに逆梁２０を設置すると、逆梁２０が障害となってメンテナンス空間Ｍへの作業者の出入りが困難になるが、本実施形態の逆梁２０には、複数の開口部６０が形成されている。これらの開口部６０を介してメンテナンス空間Ｍに作業者が出入りすることができるため、電子機器３２や配線、配管等のメンテナンスが容易となる。

一方、本実施形態では、図２に示されるように、隣接する逆梁２０間に設けられたサーバ室３０毎に空調機室５０が設けられている。そして、各空調機室５０から隣接する逆梁２０間に形成されたメンテナンス空間Ｍを介してサーバ室３０及び電源室４０に冷却風（白矢印）が送風される。しかしながら、前述したように逆梁２０に開口部６０が形成されていると、開口部６０を介して冷却風が隣接するメンテナンス空間Ｍへ漏れ出する可能性がある。特に、図２に示されるように、使用中のサーバ室３０と未使用（電子機器３２が未設置または未稼働）のサーバ室３０とが隣接している場合には、矢印ａで示されるように、使用中のサーバ室３０の床下のメンテナンス空間Ｍから未使用のサーバ室３０の床下のメンテナンス空間Ｍへ冷却風が漏れ出すため、使用中のサーバ室３０の冷却効率が低下する可能性がある。

この対策として本実施形態では、逆梁２０の開口部６０が図示しないカバー材によって閉塞可能になっている。このカバー材によって逆梁２０の開口部６０を閉塞することにより、隣接するメンテナンス空間Ｍへ冷却風が漏れ出すことを抑制することができる。したがって、サーバ室３０の冷却効率の低下を抑制することができる。

なお、逆梁２０は、トラス構造にすることも考えられる。しかしながら、逆梁２０をトラス構造にすると、上下の弦材間に亘る大きな開口部が逆梁２０の全長に亘って複数形成されるため、開口部を閉塞する作業に手間がかかる。これに対して本実施形態では、非トラス構造の逆梁２０に、必要に応じて開口部６０を形成することができるため、開口部６０の閉塞する作業の手間を低減することができる。

また、本実施形態では、サーバ室３０の両側に電源室４０及び空調機室５０を設けている。そして、サーバ室３０を挟んで電源室４０と反対側の空調機室５０に、電子機器３２に冷却水を供給する供給配管を設置している。これにより、供給配管の漏水等の影響が電源室４０の予備電源装置４２に及ばないようになっている。したがって、予備電源装置４２の故障等を抑制することができる。

さらに、本実施形態では、柱１４から跳出し梁２４，２６を外側へ跳ね出し、これらの跳出し梁２４，２６によって電源室４０及び空調機室５０のスペースを確保したことにより、柱１４の本数が減るため、免震装置１６の数を減らすことができると共に免震ピットを小さくすることができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、逆梁２０を鉄筋コンクリートで形成した例を示したが、これに限らない。逆梁２０は、非トラス構造（非トラス逆梁）であれば良く、例えば、鉄骨鉄筋コンクリートやＨ形鋼、Ｉ形鋼、チャンネル鋼等の形鋼によって形成しても良い。また、逆梁２０に形成する開口部６０の形状や数、配置も適宜変更可能である。

また、上記実施形態では、交差梁２２及び跳出し梁２４を順梁にした例を示したが、交差梁２２及び跳出し梁２４は、逆梁にしても良い。また、交差梁２２を順梁にした場合は、図４に示されるように、交差梁２２が障害となり、サーバ室３０から空調機室５０へ冷却風が流れ難くなるため、交差梁２２の根元に熱が溜まる可能性がある。この対策として、二点鎖線で示されるように、交差梁２２を扁平梁としても良い。これにより、サーバ室３０から空調機室５０へ冷却風が流れ易くなるため、交差梁２２の根元に溜まる熱を低減することができる。なお、扁平梁は、鉄筋コンクリートや鉄骨で形成することができる。

また、図５に示されるように、床スラブ７０を複数のワンウェイスラブ（一方向スラブ）７２で形成し、交差梁２２を省略することも可能である。具体的には、隣接する逆梁２０、及び隣接する跳出し梁２６には、複数のワンウェイスラブ７２がそれぞれ架設されており、各ワンウェイスラブ７２の荷重が逆梁２０または跳出し梁２６へ伝達されるようになっている。そのため、交差梁２２によってワンウェイスラブ７２を支持する必要がない。したがって、交差梁２２を省略することができる。

なお、耐震性能の観点からすれば、交差梁２２によって柱１４を連結することが望ましい。また、図５に示される変形例では、跳出し梁２６が床スラブ７０から上方へ突出する逆梁とされている。

また、上記実施形態では、サーバ室３０と電源室４０との間、及びサーバ室３０と空調機室５０との間に柱１４を立てた例を示したが、これに限らない。例えば、柱１４を構造物１２の外周部へそれぞれ移動し、サーバ室３０の有効スペースを広げることも可能である。

次に、図６に示されるように、材軸方向に隣接する小梁３４の端部３４Ａ同士を逆梁２０上で剛接合し、連梁としても良い。この場合、小梁３４の剛性が高まるため、サーバ室用床部３０Ａの剛性を高めることができる。したがって、電子機器３２の設置台数等を増加させることができると共に、耐震性能を向上させることができる。なお、図６に示される変形例では、逆梁２０がＨ形鋼で形成されており、当該逆梁２０の上部フランジ２０Ａにも小梁３４の端部３４Ａが接合されている。

また、図６に示される変形例では、逆梁２０の上で小梁３４の端部３４Ａ同士を剛接合したが、これに限らない。例えば、小梁３４の端部３４Ａを逆梁２０の側面に剛接合しても良いし、小梁３４の端部３４Ａ同士を逆梁２０の下で剛接合しても良い。また、例えば、小梁３４の端部３４Ａ同士を剛接合せずに、各小梁３４の端部３４Ａを逆梁２０の上部フランジ２０Ａにのみ接合（ピン接合）しても良い。さらに、小梁３４は、Ｈ形鋼、Ｉ形鋼、チャンネル鋼等の形鋼に限らず、鉄筋コンクリートや鉄骨鉄筋コンクリート等で形成しても良い。さらには、小梁３４は、必要に応じて設ければ良く、適宜省略可能である。

次に、上記実施形態では、空調機室５０からメンテナンス空間Ｍを介してサーバ室３０及び電源室４０に冷却風を送風した例を示したが、これに限らない。空調機室５０からは、メンテナンス空間Ｍを介して少なくともサーバ室３０に冷却風を送風可能であれば良く、電源室４０は他の空調機によって冷却しても良い。

また、上記実施形態では、サーバ室３０の両側に電源室４０及び空調機室５０を設けた例を示したが、これに限らない。サーバ室３０の片側に電源室４０及び空調機室５０を設けても良いし、電源室４０を省略し、空調機室５０に予備電源装置４２等を設置しても良い。

さらに、上記実施形態では、電子機器室として、サーバ室３０を例に説明したが、これに限らない。電子機器室には、サーバに限らず、発熱部を有する種々の電子機器を設置することができる。さらに、上記実施形態は、サーバ室３０に限らず、例えば、クリームルーム等にも適用可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０ 二重床構造
２０ 逆梁
２８ 床スラブ
３０Ａ サーバ室用床部（電子機器室用床部）
３２ 電子機器
３４ 小梁
５０Ａ 空調機室用床部
５２ 空調機
５４ 送風開口
６０ 開口部
７０ 床スラブ
Ｆ 二重床
Ｍ メンテナンス空間（床下空間）

Claims (5)

1. 床スラブと、
   前記床スラブの上側に配置され、該床スラブとの間に床下空間を形成する二重床と、
   前記床スラブから前記床下空間へ突出し、前記二重床を支持すると共に、梁幅方向に貫通する開口部が形成された逆梁と、
   を備えた二重床構造。
2. 前記二重床が、上下方向に通風可能とされると共に電子機器が設置される電子機器室用床部と、空調機が設置される空調機室用床部と、を有し、
   前記空調機室用床部には、前記空調機から前記床下空間へ冷却風を前記逆梁に沿って送風可能な送風開口が形成されている、
   請求項１に記載の二重床構造。
3. 前記開口部が、カバー材によって閉塞可能になっている、
   請求項２に記載の二重床構造。
4. 前記逆梁が、梁幅方向に間隔を空けて複数設けられ、
   隣接する前記逆梁には、前記二重床を支持する小梁が架設されている、
   請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の二重床構造。
5. 前記小梁が、前記逆梁の上に設置されている、
   請求項４に記載の二重床構造。

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