數據中心的藝術性表達

劉德建

中旭建筑設計有限責任公司

1 工業建筑的藝術性

中國的工業建筑普遍缺乏藝術性，主要是受投資額度較小、施工完成度不精細的影響，因此更談不上作為城市標志性建筑出現，然而這種狀況已經開始了轉變。2020年以來，國家著重強調了“新基建”的重要性，這使得數據中心變得重要起來。數據中心在分類上屬于工業建筑，此次改變將不僅強化數據中心的藝術性，更有機會使其成為城市標志性建筑，這是時代發展帶來的變化。

2 數據中心建設中存在的問題

2.1 私營企業業主的項目

私營企業業主的項目特點：1）限額設計導致建筑師在材料的選擇上沒有主導權，對建筑藝術表達有一定限制；2）使用功能是比較單一的機房樓，導致建筑師在空間、藝術及文化表達上幾乎沒有發揮余地；3）業主更關注IT設備，設計流程以工藝設計為主導，并確定整個機房樓的形狀，建筑師介入時則不允許有較大的改動。這對于建筑體型如何更好地結合城市設計和藝術表達，有很大限制。

2.2 政府和國企業主的項目

政府和國企業主的項目特點：1）造價體系控制相對寬松，方案通過后，一般會進行立項和可研編制，有利于建筑藝術的創作；2）使用功能不是單一的機房樓，而是加入了研發、會議等配套功能，在建筑空間塑造、藝術及文化表達上為建筑師創造了機會；3）業主雖然也很關注IT設備，但不會以工藝設計為主導，而是希望其成為標志性建筑。

3 建筑案例分析

國家健康醫療大數據北方中心

業主：中國移動

建設地點：山東省濟南市槐蔭區

建筑設計：中旭建筑設計有限責任公司

項目主持：劉德建、王麗君

設計團隊：單文文、何鑫、胡鑫（建筑）；張付奎、黃利鋒、鄧倡（結構）；董立、李聰（給排水）；劉筱屏、敖思宇（設備）；來聰（電氣）；邵守團（總圖）；彭典勇、李晨晨（室內）；鄭秀春（幕墻）；唐錦晶（景觀）；那可意、韋振飛（裝配式）；丁志強（照明）；李昱遠（動畫）

項目經理：李忠盛

總建筑面積：19.68 萬m2

設計時間：2018.09

建成時間：2020.08

攝影：李季

面對上述兩種截然不同的情況，建筑師的態度很重要，低造價背后并不是業主不要藝術性，主要看能否找到正確的方式。通過設計，廉價的材料依然可以取得不錯的效果，高造價也不能說明就沒有控制。下面筆者將通過兩個典型案例來說明。

3.1 案例一：國家健康醫療大數據北方中心

國家健康醫療大數據北方中心位于濟南市槐蔭區，濟齊路以北、醫院大道東側，北臨現狀虹吸干渠。項目總建筑面積19.68萬m2，包括3棟機房樓、1棟科研樓、2棟柴油發電機房、1棟110kV變配電站。機房樓及科研樓輪廓為邊長約60m的正方形，科研樓主樓為13層呈L形，裙房3層呈正方形。4個單體建筑呈田字形分布，整體輪廓為“四面荷花、三面柳”的荷花造型。大數據中心占地108畝，土建投資約13億元，終期供應2萬架機柜。

3.1.1 城市設計

本項目在總圖設計上將4棟建筑集中成一個體塊，在正方形的基地上做45°扭轉布局。在4個十字路口讓出綠化空間，結合景觀水面，消減了巨大體量對城市的壓迫，為城市提供了欣賞建筑的開放空間。

3.1.2 室內設計

辦公樓與裙房的會議中心相結合，形成了L形的內部中庭，為訪客和使用者提供了陽光、綠色的公共空間。室內設計采用裝配式技術，玻璃頂棚加大的鋼構截面尺寸可用于遮陽，變截面的處理方式使其顯得更為輕盈，同時結合天窗的十字網格設計了噴淋裝置和燈具。

3.1.3 建筑藝術及文化表達

本項目體量較大，處于城市設計控制之中，因而在建筑文化上需要向公共建筑看齊，體現地域性。同時數據中心也是信息時代的產物，在建筑藝術表達上應該更細膩、更具科技感。筆者結合辦公樓、數據機房對遮陽的內在需求，形成了“荷花瓣”的金屬遮陽體系，呈現出外柔內剛的建筑藝術效果，以端莊、清雅的君子之風點綴了濟南城。

1 國家健康醫療大數據北方中心全景鳥瞰

2 國家健康醫療大數據北方中心立面實景

3 國家健康醫療大數據北方中心形體生成分析

4 國家健康醫療大數據北方中心建成效果

7 國家健康醫療大數據北方中心室外環境

8 國家健康醫療大數據北方中心夜景效果圖

9 國家健康醫療大數據北方中心金屬幕墻

10 國家健康醫療大數據北方中心機房樓標準層平面圖

3.1.4 幕墻設計

在幕墻設計中為了實現“荷花瓣”的造型，運用抽象的手法體現花瓣的柔美，在似與不似之間留有足夠的想象空間。金屬幕墻利用縱向拉槽處理成紋理，規避了平板式的單調感，為夜景照明效果做了鋪墊。在辦公樓的玻璃幕墻設計中，利用金屬豎向遮陽板延續了整體的花瓣造型，玻璃采用華府綠Low-E雙層中空鍍膜玻璃，與建筑周邊的綠化融為一體。

在幕墻施工中，幕墻材料提前進場加工成單元整體龍骨板塊，鋼結構完成后，單元板塊開始吊裝，室內可輔助安裝。傳統的幕墻龍骨安裝是在樓體外側懸掛吊籃，橫豎龍骨在吊籃上焊接作業，安裝工序繁瑣費時。幕墻單元式框架構件均通過工廠加工，減少了現場的交叉施工，提高了施工精度與施工質量，減少了施工安全隱患。

3.1.5 夜景照明設計及標識設計

夜景照明分為平時模式和節慶模式兩個場景。平時模式采用“星空”主題，3m×3m矩陣的LED點狀燈網格設計，交替閃爍的白色燈光與夜空連為一體，“星漢燦爛”的意象引發無限聯想；節慶模式采用多彩的燈光，在巨大的花瓣背景下形成文字、圖案，烘托出“花開盛世”的吉祥景象。標識設計簡潔得體，以藍色與紅色為主色，在白天和夜間均有著高識別度。

3.1.6 景觀設計

在西、北、南三個方向設計了淺水面，并種植荷花。水面能夠起到隔絕人流的作用，避免了因設置圍墻而產生的距離感。安靜的水面反射出周圍的環境和建筑主體，打造了“天光云影共徘徊”的意境，不但消解了巨大建筑體量帶來的壓迫感，還為城市留下了能夠停留駐足、欣賞建筑的空間。園區內部通過微地形模擬山丘起伏，地面道路鋪裝模擬水路流動，形成山水環繞的意象。

3.1.7 結構設計

項目至黃河濟南段直線距離不到1km，地下水位較高，持力土層為壓縮模量較高的粉質粘土，土層厚度較大，采用鋼筋混凝土灌注樁基，適應了上部結構承載較大、空間布置通透的功能需求?；鶚吨睆?00mm，樁長優化設計后為40m。機房樓樓面等效靜荷載高達18kN/m2，遠大于普通辦公建筑的2kN/m2。鑒于數據中心的功能要求，樓層高度為6～7m，層數為10層。因此，結構專業既要在淤泥之中種“荷花”，又要在樓板之上站“大象”，難度極大。該數據中心屬于乙類設防建筑，需提高一度抗震設防，安全等級高。為使結構性能安全可靠、經濟合理，進行了多種結構計算軟件的對比優化、計算參數優選，結構構件斷面尺寸力求達到較高的結構能效比，以滿足建筑和工藝的性能及功能要求。同時，為配合結構施工的效率，混凝土及鋼筋的強度等級力求高強高效。

3.1.8 機電設計

機房樓的內部機房模塊呈標準化設計，每一組由主機房、精密空調機房、UPS室、高壓變配電機房、及配套的氣體滅火機房和管井等房間組成，便捷高效。

11 百度亦莊新一代搜索數據中心遠景

12 百度亦莊新一代搜索數據中心跨越市政道路的連廊

13 百度亦莊新一代搜索數據中心立面虛處理

14 百度亦莊新一代搜索數據中心立面實處理

15 百度亦莊新一代搜索數據中心從連廊底部看向建筑

16 百度亦莊新一代搜索數據中心總平面圖

17 百度亦莊新一代搜索數據中心機房樓一層平面圖

3.2 案例二：百度亦莊新一代搜索數據中心

百度亦莊數據中心園區位于大興區北京經濟技術開發區，是百度在華北最重要的網絡超級核心節點之一，總體規劃建設4棟數據中心大樓及1棟調度指揮中心，服務器總裝機能力超過16萬臺，分四期建設。本次建成投產的第一期數據中心，建筑面積達4.6萬m2，建筑高度24m。提供約4.8萬個服務器機架位，支持高密整機柜服務器部署。規劃中，4個機房樓圍繞ECC控制中心對稱布置，盡可能減小運維人員到機房樓的距離，提高危機處理效率。

3.2.1 跨越市政道路的連廊

在機房樓與相鄰地塊的控制樓之間的南區九路道路紅線寬35m，連廊長86m、寬3.6m。結構設計采用圓形混凝土單柱支撐，連廊為鋼結構，解決了大跨度的問題；連廊表皮采用玻璃幕墻加橫向遮陽百葉，視覺通透輕盈；凈高7.5m，滿足車輛通行要求。跨越市政道路的連廊為運維人員、弱電控制管線提供了通道。

3.2.2 建筑藝術表達

數據中心內部對溫度、濕度的要求高，導致外圍護結構在保溫隔熱上要求更高，造型也以實體墻面為主。在立面處理上把實體墻面處理成水性涂料，疏散樓梯和附屬辦公區處理成玻璃幕墻，形成大面積虛實對比，辦公區入口處借用機房樓的實體墻面形成室外活動廣場。

3.2.3 結構設計

項目結構采用框架剪力墻的形式，其難點在于樓面荷載大，架空地面降板達900mm。同時北京地區抗震8度，要在配筋率等抗震措施上提高1度，按9度設防。為了減少造價，在首層并未設置混凝土底板，而是采用地面做法，施工過程中需要在聯系梁格內進行素土夯實，施工難度較大。

3.2.4 機電設計

本項目是國內第一個做到PUE=1.25的項目，現在由于液冷技術和間接蒸發冷技術的應用，很多項目完全可以做到PUE=1.20，甚至更低。機房樓的內部機房模塊與上文提及的國家健康醫療大數據北方中心相似，也是標準化設計。

百度亦莊新一代搜索數據中心

業主：百度

建設地點：北京市大興區

建筑設計：中旭建筑設計有限責任公司

聯合設計：惠普公司

項目經理：徐忠輝

設計團隊：韓玉斌、劉德建、張嘉岷、李斌、蔣子豪、張垚、石維國、肖雯

總建筑面積：4.6 萬m2

設計時間：2010.07

建成時間：2019.03

攝影：李季

4 結語

未來的數據中心需要與城市和諧共生。首先，數據中心作為基礎設施，越是在城市中心負荷就越高效，數據的傳輸也更為快速；其次，數據中心沒有輻射和污染，這與污水廠、垃圾焚燒廠、發電廠不同，有在城市中建造的可行性；再次，比起一味追求PUE值無限接近1.0來說，更有意義的事情在于，將數據中心發熱產生的能量就近輸送到城市其他建筑中去，不是孤立地看待單個數據中心建筑的節能，而是放在城市的角度，在更多建筑之中形成能量閉環。

建筑師在未來應對數據中心這一類型的項目時，可以將IT工藝類比體育建筑的體育工藝，將注意力更多地放在建筑物與城市設計的融合、內部空間的適用性、建筑的藝術性、與地域文化適度結合上，從而創作出更多優秀的建筑作品。