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1数据中心抗震白皮书IODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 数据中心抗震白皮书前言 .I1 . 我国地震灾害形势及特点 .11.1. 我国地震活动背景 .11.2. 我国地震灾害概况 .31.3. 我国地震灾害形势 .42 . 通信系统地震灾害 .62.1. 2001年 2011年通信系统直接灾害损失 .72.2. 2012年 -2019年通信系统震害情况 .82.3. 汶川地震通信系统典型震害 .92.4. 通信系统灾害现象 .1 13 . 我国防震减灾政策与管理 .1 64 . 数据中心分布与地震带分布 .2 14.1. 数据中心地区分布与发展 .2 14.2. 我国地震带分布 .2 34.3. 数据中心抗震工作启示 .2 65 . 国内外数据中心抗震要求及做法 .2 85.1. 数据中心建筑抗震 .2 85 .1 .1 . 日本数据中心建筑抗震要求 .2 95 .1 .2 . 我国数据中心建筑抗震要求 .3 05 .1 .3 . 我国数据中心建筑特点和结构方案 .3 25.2. 数据中心设备设施抗震 .4 15.2.1. 美国通信设备设施抗震要求 .4 25.2.2. 日本信息通信设备设施抗震要求 .4 55.2.3. 我国数据中心设备设施抗震要求 .4 75.2.4. 我国数据中心设备抗震性能检测 .4 85.2.5. 常见的数据中心设备不合格现象 .5 05.3. 数据中心设备设施抗震安装 .5 7目录IIODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书5 .3 .1 . 数据中心设备设施安装抗震设计 .5 75 .3 .2 . 数据中心设备安装中的问题 .6 16 . ODCC 产品抗震等级评估 .6 56.1. 机柜 .6 66.2. 服务器和交换机 .6 77 . 建议和展望 .6 7IODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书前言 1近年来，随着云计算、大数据、人工智能、物联网等技术的快速发展和大规模应用，数据量呈现出指数级增长态势。数据中心作为数据存储、处理和计算的载体，承载着用户的核心数据和业务，成为这个时代不可或缺的基础设施，其建设及扩容的步伐大大加快。在数据中心建设过程中，信息系统的安全、稳定运行，提高业务连续性是数据中心主要考虑因素，而事故、自然灾害等威胁到数据中心运行安全的突发事态随时可能会发生，如何在最短时间内重建业务、恢复功能是数据中心设计的重要考虑因素。地震灾害不可预测，破坏性强，严重影响数据中心运行安全，因此做好数据中心的抗震工作势在必行。我国位于世界两大地震带环太平洋地震带与欧亚地震带交汇处，是世界上地震灾害最严重的国家之一，长期以来，地震多、强度大、分布广、灾害重是我国的基本国情。地震灾害发生时，有可能是数据中心设备设施的工程破坏，也有可能进一步造成商业中断、社会功能瘫痪或者信息丢失等更严重的非工程损失。“十四五”时期是我国由全面建成小康社会迈向基本实现社会主义现代化的关键时期，也是加快生态文明建设和经济高质量发展的攻坚期。中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标的建议中特别指出，把安全发展贯穿国家发展各领域和全过程，防范和化解影响我国现代化进程的各种风险，把保护人民生命安全摆在首位，全面提高公共安全保障能力，提升地震灾害防御工程标准，提高防灾、减灾、抗灾、救IIODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书灾能力，统筹发展与安全，建设更高水平的平安中国。增强风险意识，做好数据中心抗震防灾工作，确保新基建工作稳步推进。面对地震的不可抗力，人类仍然没有手段阻止其发生，但人类可更有作为，通过防震减灾技术应用减小和降低灾害影响。习近平总书记明确做出判断，“同自然灾害抗争，防灾减灾、抗灾救灾是人类永恒课题”，要坚持“以防为主、防抗救相结合”方针，反映出党中央牢固的底线思维和忧患意识。当地震来临的时候，作为日益深入人民生活的数据中心不应出现任何安全问题。ODCC始终关注数据中心抗震技术的发展，中国信息通信研究院联合中国移动通信集团设计院有限公司、中国地震局工程力学研究所等相关单位共同编写了此白皮书，对我国地震灾害形势、信息通信的震害特征、国家防震减灾政策、国内外数据中心抗震要求，以及数据中心抗震工作等方面进行了详细的梳理，希望能够进一步推动数据中心抗震工作的发展，提高数据中心抗震安全性和可靠性。1ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 数据中心抗震白皮书1数据中心抗震白皮书1. 我国地震灾害形势及特点1.1.我国地震活动背景我国位于世界两大地震带环太平洋地震带与欧亚地震带交汇处，是世界上地震灾害最严重的国家之一。二十世纪以来，我国占全球陆地面积 7%的国土上发生了全球 1/3的内陆破坏性地震，如图 1所示。我国大陆 28个省市自治区发生过 6级以上地震， 17个省市自治区发生过 7 级以上地震， 11 个省市自治区发生过 8 级以上地震，如 2 所示。我国大陆地区平均每年发生 20 次左右 5 级以上地震， 4次左右 6 级以上地震，每 3 年发生 2 次左右 7级以上地震。全国 58%的国土， 54%的县城、 60%的地级市、 27个省会城市、近 55%人口处于7度及以上地震高危险区。图 1 中国地震活动构造图ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书2图 2 二十世纪以来我国地震发生情况21 世纪以来，我国大陆及周边地区进入了相对地震活跃期，地震频度明显增多，分布范围和强度明显增大，近十多年是地震灾害造成人员伤亡和社会影响最严重的时期。近两年来，华中、华东等传统少震弱震地区相继发生显著有感地震，华北地区陆续发生一系列中小地震，预示东部地区开始进入地震活跃时段，在人口稠密的大城市或特大城市发生强烈地震的危险性不断增大，地震风险形势严峻复杂，如图 3 所示。ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书3图 3 华北地区城市群与历史大地震分布图1.2.我国地震灾害概况我国既面临大地震袭击的构造背景，又面临震情演化和新生地震的现实威胁。历史上，在我国东部人口稠密和经济发达的地区曾经连续遭受 7 级以上大地震的袭击。如 1654 1718 年，人口稠密的大华北地区相继遭受了 8 次 7级以上地震的袭击，其中包括 1654 年天水8 级地震、 1668 年山东郯城 8.5 级地震和 1679 年三河平谷 8 级地震，平均复发间隔只有 8年，其中人口稠密的京津唐地区就相继遭受 2次 7 级以上地震的袭击。长期以来，地震多、强度大、分布广、灾害重是我国的基本国情。1949 年以来，我国地震死亡人数占全部自然灾害死亡人数的 52 ，ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书4为众灾之首。 20世纪全球两次死亡人数 20万人以上的大地震都发生在我国， 1920 年宁夏海原 8.5级大地震死亡 23万多人， 1976 年唐山7.8级大地震死亡 24万多人。进入 21世纪以来，我国已发生两次 8.0级以上地震，特别是 2008年 5月 12日四川汶川 8.0级地震（烈度分布图见图 4），造成了举世震惊的人员伤亡和前所未有的经济损失。2008-2018 年的 10 年，汶川、玉树特大地震以及芦山、鲁甸、九寨沟等一系列灾害性地震，共计造成人员死亡和失踪 9.18万人，受伤42.5 万人，直接经济损失 1.07 万亿元。这是自 1976 年唐山地震以来地震灾害造成的人员伤亡和社会影响最严重的十年，人民生命财产安全和经济社会发展遭受到严重威胁。图 4 汶川地震烈度分布图1.3.我国地震灾害形势ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书5地震给国家经济和社会稳定带来了强大冲击和深远影响，灾区几十年的建设成果瞬间毁于一旦，上千万的灾民需要安置，几十万平方千米的灾区需要重建。造成如此巨大损失的原因，首先是我国城市、乡村的工程建设抗震能力总体较差，在县级行政区划单位中 VII度以上设防的仅占 38%，其余的均为 VI度设防或者不设防。进入 21世纪以来，我国大陆及周边地区进入了相对的地震活跃期，地震的数量明显增多，分布范围明显增大，我国的防震减灾形势不容乐观。图 5 2 0 0 0 -2 0 1 4 年中国大陆地区地震灾害人员受灾年际变化图 2ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书6图 6 2 0 0 0 -2 0 1 4 年中国大陆地区地震灾害财产损失年际变化图 3目前，我国东部地区近 20 年来未发生 6 级以上地震，超出上世纪以来 6 级地震最长历史平静期，我国西部地区仍处于强烈地震活跃时段。不仅如此，我国大陆国土面积 58%以上、将近 55%的人口处于7度以上地震高风险区，这样的震灾风险，远高于美国、欧洲等国家和地区。利用各国建筑物易损性开展的人员死亡风险评估表明，印度、印度尼西亚、巴基斯坦、孟加拉国、中国是地震灾害人员死亡风险最高的 5 个国家之一，这样的震灾死亡风险，与我国当前经济社会发展水平和今后建设社会主义现代化强国的目标，不协调、不适应。人员受灾和财产损失年际变化如图 5和图 6。总之，无论世界还是中国，都呈现人口向城市集中的趋势。尽管目前工业化国家的城市化程度高于发展中国家，但发展中国家城市化增长速度大于工业化国家。中国经济增长最快，也是城市化速度最快的国家之一。现在或今后发生地震，可能造成的灾害将比以前严重得多。2. 通信系统地震灾害一般来讲，经济越发展，社会越进步，财富越集中，人口越密集，地震灾害风险将更加凸显，对经济社会和人民生活的冲击与影响就越广泛。地震灾害，只要涉及电力、油、气等能源设施，供水和排水设施，公路和铁路等交通设施，以及通信设施等支撑城市中枢机能和居ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书7民日常生活的生命线工程，损失就格外严重。信息和数据是二十一世纪国家和社会的重要物理属性，其地震安全直接影响到国家安全，解决其载体的地震脆弱性问题是重中之重。地震灾害往往给数据中心带来断电、机房倒塌、机柜倾倒、设备损毁、线缆扯断、数据丢失等诸多问题，其中机房倒塌、设备损毁等有形的工程损失可以修复和弥补，而核心的数据和业务丢失造成的损失则是无法衡量和计算的，地震对于数据中心的影响甚至是灾难性的。对于数据中心，不能因为地震发生的概率低，就忽视这种风险的存在。在当前数字经济时代，数据中心作为承载各行各业的关键基础设施，应该不断加强抗震工作，减少地震灾害的隐患。数据中心在我国的震害积累数据和案例较少，本文统计了近二十年来的信息通信地震灾害损失和震害情况，展示了汶川典型震害和常见的通信灾害现象，希望为行业提供参考并引起业内对数据中心地震安全的重视。2.1.2001年 2011 年通信系统直接灾害损失序号时间地点震级直接经济损失（万元）1 2001年 4 月 10日云南施甸 5.9 2702 2001年 10月 27日云南永胜 6 2803 2003年 7 月 21日云南大姚 6.2 7604 2003年 8 月 16日内蒙古巴林左旗 -阿鲁科沁旗 5.9 4295 2003年 10月 25日甘肃民乐 -山丹 6.1 385ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书86 2004年 8 月 10日云南鲁甸 5.6 4457 2007年 6月 3日云南省宁洱 6.4 14808 2008年 5 月 12日四川省汶川 8 6979009 2010年 4 月 14日青海省玉树 7.1 3600010 2011年 3 月 10日云南省盈江 5.8 3200表 1 2001-2011年部分地震造成的通信系统直接经济损失4我国通信行业抗震设防最高为 9 度设防，基本可防御 6.5级左右的地震。从表 1可以看出，地震造成的直接经济损失的大小基本上随着地震震级的增加而迅速增大，其影响因素除了震级、震源深度等外，主要还和地震发生的地区，其人口密度和经济发展程度有非常大的相关性。2.2.2012年 -2019年通信系统震害情况序号日期地点震级 M 震源深度 km 通信系统震害情况1 2012年 9月 7日云南省彝良县 5.7 14 本次地震重创当地通信网络，固话用户、宽带用户、无线用户通信受到严重影响。多处通信传输线路被损毁， 107个基站因灾退出服务，1282公里光缆中断。2 2013 年 4 月20日四川省芦山县 7.0 13 雅安市芦山县、宝兴县、天全县 16 个乡镇通信中断，受灾基站数 724个3 2013 年 8 月31日云南省迪庆与四川省甘孜交界 5.9 10 甘孜州得荣县 99个通信基站中的 49个基站通信中断。4 2014年 8月 3日云南省鲁甸县 6.5 12 鲁甸县 41 个基站退出服务，占该县基站总数的 11 2 ，震后话务量较平时有一定增加。鲁甸县城城区 (VI 度区 )中国电信机房轻微破坏，极灾区 (XI 度区 )的村镇基站机房设施、通信设备和光纤电缆严重损坏。ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书95 2015年 10月30日云南昌宁 5.1 10 1 个行政村通信收到影响。6 2017年 8月 8日四川阿坝九寨沟 7.0 20 259 个通信基站退服。7 2017年 11月18日西藏林芝市米林县 6.9 10 西藏电信公司林芝市到昌都市光缆中断，造成林芝市波密县、察隅县宽带全阻，墨脱县语音、宽带全阻。林芝市波密县向墨脱方向周边基站退服 1个；西藏联通公司基站退服 4个。8 2018年 12月16日四川省宜宾市兴文县 5.7 12 兴文县 25个通信基站退服。9 2019 年 6 月17日四川省宜宾长宁县 6.0 16 三大通信运营商中断基站 385 个， (其中：联通 93 个；电信 212 个；移动 80 个 )。中国铁塔 290站址存在不同程度受损，其中机房及设备严重受损 201站，塔基严重受损 38处。10 2020 年 1 月19日新疆喀什地区伽师县 6.4 16 17个基站退服。表 2 2012年 -2020 年通信系统部分震害情况统计表5当地震发生时 ,通信系统往往遭到一定的破坏。表 2 统计表明，震级越大，其破坏程度越大 , 通信功能影响程度就越大 , 后续的抢险救灾开展难度就会加大，后期对于恢复正常的生产与生活的影响更是非常大。例如， 2019年 6月 17发生在四川省宜宾市长宁县的 6.0级地震发生后，通信行业累计抢通恢复基站 533个，累计抢通光缆 157.8皮长公里，累计出动抢险人员 1574 人次，抢险车辆 532辆，应急卫星基站车 33车次，卫星电话 117 台次，发电油机 1576 台次。2.3.汶川地震通信系统典型震害2008 年 5.12汶川特大地震是新中国成立以来，破坏性最强、波ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 0及范围最广、救灾难度最大的一次地震灾害，四川、甘肃、陕西省部分地区通信基础设施大面积受损，灾区通信几乎全部中断。四川全省近 35 的移动通信基站受损，受灾严重地区与外部的通信全面阻断，直接经济损失共计 67.94亿元（具体数据见表 3）。受损项四川甘肃陕西合计移动通信基站受损（个） 10010 1078 3456 14544固定无线接入基站受损（个） 11729 3318 518 15565通信线路受损（皮长公里） 26550 6965 2396 35911通信倒断杆数量（根） 153249 35089 6983 195321通信局所受损（个） 3092 462 426 3981直接经济损失（亿元） 60.23 3.85 3.86 67.94表 3 汶川地震通信基础设施受损情况6本次地震极震区为烈度 11 度，如汶川映秀镇、北川县等地，整个通讯系统被彻底毁坏； 9度区，如都江堰市、青川县等地，移动通信系统受到了不同程度的损坏，有的基站受到了毁坏；成都某运营商通讯辖属区地震烈度大多在 6、 7、 8 度区， 700多个通讯设备站点出现故障，造成成都市该运营商通讯系统大面积瘫痪。在汶川地震后的数天内，移动通讯系统在地震的重灾区和一般灾区出现了大面积、长时间瘫痪现象，严重阻碍了信息的传递（图 7），无法确定受灾最严重地区的地理位置、受灾程度和人员伤亡等情况，极大地制约了救援应急工作的开展。ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 1图 7 地震灾害告诉我们信息就是生命2.4.通信系统灾害现象全程全网是信息通信网络的根本特点，任何一个节点发生问题，ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 2整个信息通信网络极易受到影响。本节介绍一下地震发生后，通信建筑，通信设备等基本设施造成破坏的常见震害现象。1、通信建筑震害现象1）通信机房的破坏通信机房多为钢筋混凝土结构，由于抗震设防标准较高，地震时主体结构一般不会受到严重损坏，震害多为非结构构件损坏。典型震害主要有砌体填充墙破坏、楼梯间破坏（下图 8 所示）。图 8 楼梯破坏情况2）通信基站的破坏通信基站的安全主要依赖所在的建筑物，如果建筑物抗震能力差，ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 3地震时发生破坏，基站设施的损坏也无法避免，尤其是砌体结构的房屋，地震时容易发生破坏。典型破坏有：位于框架结构建筑里的基站，框架结构梁柱节点破坏（图 9），局部坍塌（图 9）；位于砌体结构建筑里的基站，墙体破坏（图 9），局部坍塌（图 9），甚至整体倒塌；通信铁塔倒塔（图 9）等。图 9 通信基站破坏情况3）办公楼、营业厅的破坏办公楼、营业厅的抗震设防要求同普通的民用建筑，地震时容易发生破坏。典型破坏有：装修破坏（图 10）、砌体填充墙破坏（图10）、整楼倒塌（图 10）。ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 4图 1 0 办公楼、营业厅破坏情况2、机房设备的破坏通信设备在地震中破坏形式多样。光传输、交换和基站等主要电信设备底部膨胀螺栓脱出，连接失效，产生较大移位（见图 11）；背靠背安装的设备移位较大，连接电缆受到较大影响（见 11）；模块跌落，连接缆线拉断（见图 11）；蓄电池组移位（见图 12），电池架变形，蓄电池甩出，电源线拉断（见图 12）等。空调设备倾倒，前面板脱落（见图 13）；办公设备跌落，办公柜倾倒（见图 13）。ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 5图 1 1 设备破坏情况图 1 2 蓄电池破坏情况ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 6图 1 3 空调设备、办公设备破坏情况3. 我国防震减灾政策与管理防震减灾工作是重要的民生工程，事关人民群众生命和财产安全，事关国民经济发展和社会稳定。防震减灾与经济社会协调发展是满足人民对美好生活向往的必然要求。习近平总书记关于防灾减灾救灾重要论述是引领防震减灾事业发展的根本遵循。党的十八大以来，以习近平同志为核心的党中央始终坚持以人民为中心的发展理念，在总结历史经验基础上，着眼中国特色防灾减灾救灾工作新实践，强调要坚持以防为主、防抗救相结合，坚持常态减灾和非常态救灾相统一，努力实现从注重灾后救助向注重灾前预防转变，从应对单一灾种向综合ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 7减灾转变，从减少灾害损失向减轻灾害风险转变，全面提升全社会抵御自然灾害的综合防范能力，为人民生命财产安全提供坚实保障。这是新时期我国防灾减灾救灾理论和实践的升华，是做好新时代防震减灾工作的行动指南。以习近平总书记关于防灾减灾救灾重要论述为指导，我国防震减灾工作更加注重灾前预防，更加注重综合减灾，更加注重灾害风险管理，更加注重发挥市场机制和社会力量作用，防震减灾事业发展方向更加坚定，发展思路更加开阔，防震减灾理念更加清晰。中华人民共和国防震减灾法是一部防御和减轻地震灾害，保护人民生命和财产安全，促进经济社会可持续发展的重要法律。对我国防震减灾领域中各个方面的社会关系作了全面的法律规定，是调整防震减灾领域各种社会关系的基本法律规范。其中第三条提出了 “ 我国防震减灾工作，实行预防为主、防御与救助相结合的方针。 ” 第四章第三十五条地震灾害预防部分明确规定 “ 新建、扩建、改建建设工程，应当达到抗震设防要求。 ” 第三十六条规定 “ 有关建设工程的强制性标准，应当与抗震设防要求相衔接。 ”国家强制性标准 GB 18306-2015 中国地震动参数区划图由国家质量监督检验检疫总局和国家标准化管理委员会于 2015年 5月 15日批准发布，于 2016 年 6 月 1 日实施。该标准包括两张主图中国地震动峰值加速度区划图中国地震动反应谱特征周期区划图 (见图 14)，四张辅图中国及邻近地区地震构造图、中国地震综合ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 8等震线图、中国及邻近地区破坏性地震震中分布图、中国及邻近地区中小地震震中分布图。两张主图对应地震概率水准为 50年超越概率 10%（相当于 474 年一遇地震），对应的场地类别为 II类场地。 GB 18306 给出了中国地震动参数区划图技术要素、使用规定、使用范围、地震动参数确定方法等，是确定抗震设防要求的核心技术要素。GB18306 中国地震动参数区划图是防震减灾法中规定的一般建设工程抗震设防要求。地震区划图是以地震烈度和地震动参数为指标，将国土范围划分为不同地震危险程度或抗震设防等级的地图。GB 18306-2015为新时期全面提高我国的抗震设防能力提供法律保障和科学依据，与我国经济和社会发展状况相适应。新一代中国地震动参数区划图颁布的目标是使一般建设工程在地震中合理地达到 3个目标：一是坚持以人为本，避免发生重大人员伤亡，将抗倒塌作为编图的基本准则；二是避免建设工程失去应有的功能，例如医院、数据中心、通信大楼等；三是减少建设工程的工程性和非工程性修复的费用。ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODCC 数据中心抗震白皮书1 9图 1 4 中国地震动峰值加速度区划图中国地震动反应谱特征周期区划图相较于之前的区划图（如第三代区划图见图 15），新一代区划图取消了不设防地区，地震动参数明确到了乡镇，适当提高了我国整体抗震设防要求， 7度以上的地区面积从 49%上升到 58%； 8度以上的面积从 12%增加到 18%；全国县级以上城市 12.5%设防水平变化较大。ODCC-2 0 2 0 -0 6 0 0 1 ODC