張嫻

中南建筑設(shè)計(jì)院股份有限公司 湖北 武漢 430071

1 超高層建筑的電梯設(shè)計(jì)

在我國(guó)相關(guān)規(guī)范中建筑高度超過(guò)100米時(shí)，不論住宅及公共建筑均為超高層建筑。對(duì)于超高層辦公樓，為同時(shí)容納上萬(wàn)人的辦公、生活等需求，應(yīng)如何設(shè)計(jì)最重要的豎向交通之一的電梯？若要滿足這么多人在上班早高峰及午餐高峰等時(shí)間乘梯不擁堵，又該如何優(yōu)化電梯設(shè)計(jì)？

對(duì)于高層建筑及大型建筑而言如何能夠有效地處理復(fù)雜及大量的人流，是提升建筑的功能及經(jīng)濟(jì)性不可獲缺的重要元素。

長(zhǎng)久以來(lái)，電梯對(duì)于超高層建筑來(lái)說(shuō)，想要后期使用時(shí)順暢，設(shè)計(jì)之初就不能只簡(jiǎn)單滿足規(guī)范上的零星條款，電梯本是復(fù)雜的系統(tǒng)，需要考慮建筑的層數(shù)、樓層人員密度、大樓總?cè)藬?shù)等情況，來(lái)確定電梯分區(qū)、臺(tái)數(shù)、速度、載重等的各類參數(shù)的適配。

比如“中南科研中心”大樓，建筑總高度200.05米，總建筑面積約27.8萬(wàn)平方米，容積率4.0，地下三層，地上為一棟42層超高層辦公樓、一棟18層高層辦公樓、一棟五層裙房及一棟一層的展廳組成。

2 超高層建筑電梯的布置方式

電梯作為超高層建筑中的主要垂直交通工具，其占用的空間和經(jīng)濟(jì)成本較大。所以在設(shè)計(jì)電梯時(shí)，要根據(jù)實(shí)際情況，同時(shí)結(jié)合國(guó)家有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，采取合理的措施對(duì)電梯設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行很好的處理，注重電梯在安全、速度以及平穩(wěn)性方面的設(shè)計(jì)，使得電梯能夠穩(wěn)定正常的運(yùn)行。

2.1 間隔時(shí)間設(shè)計(jì)

電梯的服務(wù)質(zhì)量主要取決于電梯候梯時(shí)間的長(zhǎng)短。最好的電梯的候梯時(shí)間應(yīng)該應(yīng)在乘客到達(dá)門廳終點(diǎn)站時(shí)，即有一轎廂在等候著，或只需等待片刻轎廂即到。人們?cè)陂T廳的平均等候時(shí)間，應(yīng)是間隔時(shí)間之半。所以在超高層電梯設(shè)計(jì)的時(shí)候要將各種布局控制好，以便于電梯能更好的為人們服務(wù)。設(shè)計(jì)者還要將布局控制以及區(qū)域電梯系統(tǒng)的控制結(jié)合起來(lái)。因?yàn)閷?duì)于超高層電梯來(lái)說(shuō)，比如每二十層左右設(shè)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)域，根據(jù)服務(wù)人數(shù)配置所需梯臺(tái)數(shù)，這種劃分方式可以很好的將乘客快速的送達(dá)到目的地，符合超高層電梯的自身特點(diǎn)。

2.2 電梯分區(qū)

隨著建筑物樓層數(shù)的增加，電梯的梯臺(tái)數(shù)也需要與整體服務(wù)人數(shù)、樓層數(shù)匹配增加，電梯井道整體所占的面積也隨之增加。為了提升電梯的運(yùn)輸效率，降低成本，增加建筑的使用空間，為乘客減少等候的時(shí)間，在設(shè)計(jì)時(shí)，當(dāng)建筑高度超過(guò)一定的數(shù)值時(shí)，應(yīng)合理的分布電梯空間。

一般而言，超高層電梯應(yīng)集中設(shè)置于標(biāo)準(zhǔn)層邊緣或核心，電梯群宜采用分層或分區(qū)設(shè)置。建筑的電梯如何分區(qū)呢，我們以200.05米的42層主樓為例，主塔樓電梯共23臺(tái)，其中核心筒分布19臺(tái)梯，擺渡梯4臺(tái)。

圖1 主樓核心筒電梯分區(qū)平面圖

首先超高層建筑，考慮對(duì)整體電梯運(yùn)行效率的提升，應(yīng)將地上和地下電梯分段，核心筒內(nèi)電梯不下地下室，設(shè)擺渡梯在首層大堂換乘，此做法有利于：

A.建筑在地上與地下室的溫差對(duì)電梯影響；

B.超高速電梯的深底坑對(duì)結(jié)構(gòu)底板的影響較大，超深底坑需增設(shè)坑中坑支護(hù)，整體施工難度及造價(jià)會(huì)增加；

C.電梯下地下室后，每層停站頻率大、開(kāi)關(guān)門時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、電梯加速度提升不起來(lái)等導(dǎo)致耗時(shí)較大；

D.以及考慮辦公樓門禁要求，訪客需在門廳等級(jí)換乘。

因此，在校園的科研創(chuàng)新信息化處理中，對(duì)OA系統(tǒng)的引入，有利于對(duì)校園的基礎(chǔ)審批流程、高層管理人員的工作運(yùn)行、學(xué)校公關(guān)管理辦法、信息化交流、人員運(yùn)營(yíng)、檔案處理、校園論壇、校園新聞、基礎(chǔ)系統(tǒng)集成、校園計(jì)劃、創(chuàng)新項(xiàng)目規(guī)劃、通訊錄和問(wèn)卷調(diào)查等校園一系列的工作和教學(xué)中擁有高信息化的終端技術(shù)處理辦法。

地上部分，主塔樓地上42層，設(shè)3個(gè)避難層，避難層分別為十一層、二十二層、三十三層，將建筑整體分為四段。建筑第一、二層為大堂，第五層為餐廳、廚房，第六層為架空層，其余樓層均為辦公。

電梯利用避難層分區(qū)，可以更好的利用避難層的高度設(shè)置電梯沖頂高度及設(shè)置電梯機(jī)房。結(jié)合建筑核心筒的電梯分布，將電梯分為三個(gè)區(qū)，分別為低區(qū)、中區(qū)、高區(qū)，主要運(yùn)行樓層段如下：

表1 電梯分區(qū)

圖2 主樓電梯分區(qū)服務(wù)樓層剖面示意圖

2.3 電梯梯速選擇

規(guī)范要求電梯梯速需滿足最高樓層到達(dá)疏散樓層所需時(shí)間不超過(guò)60秒，但通常項(xiàng)目中常按30-40秒達(dá)到來(lái)選梯速?？紤]以上幾個(gè)條件后，電梯的基本參數(shù)就出來(lái)了：

表2 電梯梯速參數(shù)對(duì)照表

2.4 群控及智能派梯

確定電梯硬件的基本參數(shù)后，需加持系統(tǒng)等軟件，比如“群控”、“目的樓層系統(tǒng)”等。系統(tǒng)將根據(jù)多名乘客所選目的樓層，分析計(jì)算最高效的配送方式來(lái)分配電梯，發(fā)出指令，乘客根據(jù)系統(tǒng)所排梯乘坐即可。電梯智能化系統(tǒng)還可與門禁、閘機(jī)聯(lián)動(dòng)，采用面部信息識(shí)別技術(shù)進(jìn)入閘機(jī)并同時(shí)派梯；可與機(jī)器人聯(lián)動(dòng)，使其在樓宇內(nèi)乘梯送物件、資料等；可在手機(jī)APP中使用二維碼呼梯，或向訪客發(fā)送單次使用二維碼進(jìn)入樓宇內(nèi)乘梯等多種擴(kuò)展功能。這些智能化系統(tǒng)可在高效提升電梯運(yùn)行效率的同時(shí)，愉悅乘客使用體驗(yàn)感。

2.5 電梯流量分析

在建筑完工以后增加或者減少電梯的數(shù)量幾乎是不可能的。因此對(duì)建筑的電梯數(shù)量、載重及速度等配置進(jìn)行仔細(xì)的分析及優(yōu)化便成為了必要的工作。

此時(shí)，收集電梯服務(wù)區(qū)域的人數(shù)，利用專業(yè)軟件模擬最不利的交通流量(高峰流量)，根據(jù)“流量分析”結(jié)論，優(yōu)化調(diào)整參數(shù)配置。最終使其結(jié)果滿足幾項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，“五分鐘運(yùn)載能力”、“平均間隔時(shí)間”“平均等候時(shí)間”、“平均到站時(shí)間”。

根據(jù)調(diào)整后的參數(shù)，再次以軟件計(jì)算復(fù)核結(jié)論，指標(biāo)滿足5A級(jí)寫字樓的標(biāo)準(zhǔn)：

2.6 設(shè)計(jì)上的優(yōu)化

確定電梯硬件及軟件參數(shù)后，還需要對(duì)設(shè)計(jì)圖紙中的細(xì)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化，以保障電梯高效輸出，以及增加乘坐時(shí)的舒適性。此時(shí)，我們需要了解超高層建筑中，高速梯運(yùn)行時(shí)的兩個(gè)容易出現(xiàn)問(wèn)題的問(wèn)題：

圖3 活塞效應(yīng)和煙囪效應(yīng)示意圖

A.電梯井道活塞效應(yīng)：轎廂在狹長(zhǎng)而封閉的井道內(nèi)高速運(yùn)行時(shí)，就如同活塞，轎廂上下及周圍的空氣因其運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的氣壓，以及空氣的高速流動(dòng)，這種效應(yīng)被稱作活塞效應(yīng)。

活塞效應(yīng)中，空氣因高速流動(dòng)而變得嘈雜兵會(huì)引起空氣分流，導(dǎo)致轎廂內(nèi)會(huì)感受到更高的噪聲，在轎廂接近和或經(jīng)過(guò)樓層時(shí)層站外的嘯叫聲也會(huì)相當(dāng)大；并且空氣流會(huì)造成轎廂運(yùn)行中的震動(dòng)。

為降低活塞效應(yīng)，設(shè)計(jì)上盡量不使用單井道電梯，可使空氣彼流通泄壓，同時(shí)因配置的智能派梯系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)會(huì)控制不發(fā)生兩臺(tái)轎廂同時(shí)并排上下的運(yùn)行情況出現(xiàn)；在不能避免使用單井道的電梯設(shè)計(jì)時(shí)，需采取降低活塞效應(yīng)的手段，如利用與電梯的井道相鄰的全程管道井的內(nèi)壁上設(shè)置泄壓孔，來(lái)釋放壓差等。

B.電梯井道煙囪效應(yīng)：是指建筑內(nèi)外及地下室空氣的溫差形成的熱壓，以及室外風(fēng)壓引起的建筑內(nèi)電梯井道中的空氣靠密度差的作用，沿垂直方向行成的強(qiáng)對(duì)流現(xiàn)象。建筑物越高，電梯井道內(nèi)的煙囪效應(yīng)越明顯。

電梯井道的煙囪效應(yīng)，會(huì)造成井道拔風(fēng)、嘯叫、電梯門難以關(guān)閉和電梯安全問(wèn)題，對(duì)建筑室內(nèi)環(huán)環(huán)境及能耗影響較大，建筑內(nèi)發(fā)生火災(zāi)時(shí)，煙囪效應(yīng)也會(huì)加速火勢(shì)蔓延。

緩解煙囪效應(yīng)較為有效的方法，可以增強(qiáng)井道結(jié)構(gòu)密閉性，阻斷通風(fēng)通道，比如在地下室及首層門廳設(shè)置電梯廳，減少有溫差的空氣對(duì)其行成的空氣對(duì)流；可以利用降溫設(shè)備冷卻電梯井內(nèi)空氣溫度，使其形成反向氣流，對(duì)沖熱空氣上浮力等。

C.電梯井道檢修及轎廂救援

規(guī)范中規(guī)定電梯門的設(shè)置不大于11米，其實(shí)是為了滿足轎廂的應(yīng)急救援要求。

較多高層與超高層建筑首層門廳的高大空間設(shè)計(jì)是，是很容易忽略此問(wèn)題的。部分電梯公司也衍開(kāi)發(fā)出新功能，比如相鄰且相通的轎廂，可在相對(duì)的轎廂側(cè)壁對(duì)向開(kāi)檢修門，滿足應(yīng)急互救的逃生疏散要求。

D.轎廂沖頂高度及機(jī)房設(shè)置

常規(guī)的電梯分區(qū)依靠避難層分配解決電梯沖頂及設(shè)置電梯機(jī)房，但僅靠避難層的高度，難以解決高速梯較高的轎廂沖頂高度，以及較高的電梯機(jī)房的需求。所以應(yīng)在設(shè)計(jì)階段考慮加高避難層，或?qū)⒈茈y層其下的一層納入上一個(gè)電梯分區(qū)方案來(lái)解決此問(wèn)題。

2.7 細(xì)部與細(xì)節(jié)

曾在上海的一座國(guó)內(nèi)數(shù)一數(shù)二的超高層建筑中見(jiàn)過(guò)一部貨梯，轎廂內(nèi)吊頂不似常規(guī)的平頂，而是在一側(cè)高出0.6米空間，據(jù)電梯制造商說(shuō)是將轎廂頂部設(shè)備放置一側(cè)，則使高出的空間可以滿足較大尺寸的貨物上電梯。這樣的設(shè)計(jì)既不影響電梯任何設(shè)備參數(shù)及造價(jià)，又能滿足更多的使用需求，可見(jiàn)設(shè)計(jì)中還是有很多細(xì)節(jié)可待發(fā)掘與提升。

電梯的轎廂裝飾，也是較多設(shè)計(jì)師在設(shè)計(jì)時(shí)容易忽視的地方。這個(gè)環(huán)節(jié)不在前端設(shè)計(jì)，需要后期內(nèi)裝設(shè)計(jì)時(shí)整體把控，根據(jù)業(yè)態(tài)的不同，搭配不同的內(nèi)裝風(fēng)格，使其與建筑大堂、電梯廳風(fēng)格更融合。而在設(shè)計(jì)前期預(yù)留足夠噸位，裝修面層即可。

2.8 了解市場(chǎng)行情

即了解各大電梯制造商和具體建筑中的使用情況，關(guān)注各大品牌核心技術(shù)、新發(fā)明及專利，也可能會(huì)在設(shè)計(jì)之處給設(shè)計(jì)師們新思路。

在一次考察電梯制造商與其使用的建設(shè)項(xiàng)目過(guò)程中，了解到較多可能影響到設(shè)計(jì)初期方案的技術(shù)。例如近幾年市場(chǎng)上的“雙轎廂電梯”，在一個(gè)井道內(nèi)設(shè)兩臺(tái)轎廂同時(shí)運(yùn)行，可節(jié)省井道面積、提升運(yùn)載能力、降低能耗等，但設(shè)計(jì)前期就需考慮設(shè)置雙層大堂。有的電梯產(chǎn)品可以滿足臨時(shí)調(diào)整設(shè)備部分參數(shù)，使其臨時(shí)提高轎廂載重，可滿足建筑使用中，較大重型設(shè)備的垂直運(yùn)輸，使用完后恢復(fù)調(diào)整設(shè)置等。

3 結(jié)束語(yǔ)

電梯工程是一個(gè)較為繁雜的系統(tǒng)，關(guān)系著整個(gè)建筑后期幾十年的使用情況，需要了解的相關(guān)知識(shí)較多。成為一名優(yōu)秀的建筑師，應(yīng)多了解些類似電梯這樣與建筑息息相關(guān)的專項(xiàng)體統(tǒng)知識(shí)，以及與建筑全生命周期的各環(huán)節(jié)內(nèi)容。