淺析超高層辦公建筑核心筒電梯設(shè)計(jì)

佘俊濤

一、 超高層辦公建筑電梯的發(fā)展現(xiàn)狀及其設(shè)計(jì)原則

超高層辦公建筑在當(dāng)今的城市發(fā)展中越來(lái)越占據(jù)著重要的地位，而隨著建筑高度和層數(shù)的不斷攀升，電梯系統(tǒng)已成為現(xiàn)代超高層辦公建筑不可或缺的交通核心。目前，關(guān)于超高層辦公建筑電梯的各方面研究有很多，但主要是基于自動(dòng)控制、電梯參數(shù)與控制方法的研究，很少涉及電梯系統(tǒng)在超高層辦公建筑核心筒中的配置與分區(qū)方式這一方面，所以很多設(shè)計(jì)師在進(jìn)行超高層辦公建筑的核心筒設(shè)計(jì)時(shí)，由于缺乏相關(guān)的系統(tǒng)理論支持，往往僅憑經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，存在一定的盲目性，因此本文將對(duì)電梯在超高層辦公建筑核心筒的數(shù)量和布置方式進(jìn)行淺析，從建筑設(shè)計(jì)方法的角度豐富電梯設(shè)計(jì)的理論體系。

一般超高層電梯的設(shè)計(jì)原則為：能滿足大量人流的交通運(yùn)輸需求，使乘客可以快速、便捷地到達(dá)目的地，盡可能節(jié)省交通系統(tǒng)所占用的空間，提高建筑的實(shí)用率，有效控制交通運(yùn)輸工具的運(yùn)行成本。

二、超高層辦公建筑核心筒電梯設(shè)計(jì)的方法分析

現(xiàn)今，超高層辦公建筑在各大城市的CBD中央商務(wù)區(qū)中都是不可或缺的城市地標(biāo)，一棟優(yōu)秀的建筑將成為一個(gè)城市名片，能給予游客們留下深刻的印象。而評(píng)價(jià)一棟建筑的好壞不僅僅只是外觀，還要考慮內(nèi)部實(shí)際的使用功能是否合理、舒適，滿足各類使用者的需求。因此如何配置超高層辦公建筑核心筒內(nèi)的電梯將是建筑平面中最重要的一環(huán)，從建筑設(shè)計(jì)方面入手，一般分為三個(gè)步驟，確定電梯數(shù)量、平面布置方式和豎向停站方案。

1、確定超高層辦公建筑的電梯數(shù)量及參數(shù)指標(biāo)

影響電梯交通性能的主要參數(shù)有：額定載重量、額定速度。

額定載重量與電梯服務(wù)人數(shù)以及服務(wù)樓層面積有關(guān)。常用的載重量有：800kg、1000kg、1350kg、1600kg、2000kg，其對(duì)應(yīng)的載客人數(shù)為：8個(gè)、10個(gè)、13個(gè)、16個(gè)、21個(gè)；在設(shè)計(jì)初期可根據(jù)建筑面積、辦公有效使用面積或者辦公人數(shù)確定電梯的數(shù)量（見(jiàn)表1），對(duì)于超高層辦公建筑而言，一般會(huì)選用1600kg的客梯。

標(biāo)準(zhǔn)

建筑類別 數(shù)量 額定載重量（kg）和乘客人數(shù)（人） 額定速度（m/s）

經(jīng)濟(jì)級(jí) 常用級(jí) 舒適級(jí) 豪華級(jí)

辦公 按建筑面積 6000

m2/臺(tái) 5000

m2/臺(tái) 4000

m2/臺(tái) <2000 m2/臺(tái) 8 10 13 16 21 0.63，1.00，1.60，

2.50

3.50

按辦公有效使用面積 3000

m2/臺(tái) 2500

m2/臺(tái) 2000

m2/臺(tái) <1000 m2/臺(tái)

按人數(shù) 350

人/臺(tái) 300

人/臺(tái) 250

人/臺(tái) <250

人/臺(tái)

表1電梯數(shù)量設(shè)計(jì)方法匯總表

而額定速度則與電梯服務(wù)高度有關(guān)，常用額定速度有：2.5m/s、3.5m/s、4.0m/s、5.0m/s、6.0m/s、7.0m/s、8.0m/s。乘客心理的煩躁程度與候梯時(shí)間的長(zhǎng)短有很大的關(guān)系（見(jiàn)圖1），一般當(dāng)候梯時(shí)間超過(guò)60s時(shí)其心理煩躁程度會(huì)急劇上升；客梯停站較多，長(zhǎng)時(shí)間未到達(dá)目的樓層，也會(huì)降低乘客對(duì)客梯服務(wù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)。所以一般會(huì)以乘客在轎廂內(nèi)停留的時(shí)間為標(biāo)準(zhǔn)，一般采用1min較為理想，1.5-2.0min為極限來(lái)選定電梯的額定速度。

圖1 電梯各段時(shí)間關(guān)系示意圖

2、電梯的平面布置方式

根據(jù)不同的建筑平面輪廓，其內(nèi)部的電梯有不同的組合模式。超高層辦公建筑的體型受結(jié)構(gòu)體系的合理性所限，當(dāng)建筑的面寬越大，建筑物所受到的風(fēng)荷載，結(jié)構(gòu)體系也越復(fù)雜，造價(jià)也越高；反之，結(jié)構(gòu)體系和造價(jià)都會(huì)相對(duì)合理；同時(shí)還要求建筑平面的長(zhǎng)寬比值越接近1越好；所以現(xiàn)今的超高層辦公建筑的平面形狀以塔式為主。以下對(duì)塔式外形的核心筒電梯布置方案進(jìn)行歸類分析。

a.并聯(lián)式

電梯組并聯(lián)在一起，核心筒內(nèi)形成相對(duì)獨(dú)立的多條通道的布置形式，可分單組并聯(lián)和多組并聯(lián)。

圖2 廣晟國(guó)際廣場(chǎng)平面圖圖3 北京國(guó)貿(mào)三期塔樓

特點(diǎn)：?jiǎn)谓M并聯(lián)時(shí)，一般單側(cè)并排的電梯數(shù)不超過(guò)4臺(tái)。多組并聯(lián)時(shí)，如單側(cè)并排的電梯數(shù)不多（6臺(tái)或以下），候梯廳可合用；若單側(cè)并排的電梯數(shù)較多，通常會(huì)在兩組之間留有通道，如廣晟國(guó)際廣場(chǎng)平面圖（圖2）；為避免人流干擾，一般中間有分隔，各候梯廳不相通，以區(qū)分不同的功能區(qū)，如北京國(guó)貿(mào)三期塔樓（圖3）。并聯(lián)式常見(jiàn)于矩形、多邊形、圓形、不規(guī)則形等平面。

b.周邊式

電梯組沿核心筒外壁布置，各電梯直接朝向核心筒外。此方式核心筒外壁開(kāi)洞過(guò)多，對(duì)結(jié)構(gòu)不利，因此并不見(jiàn)，常用于核心筒外壁有一定長(zhǎng)度，非弧形的建筑。如北京銀泰中心塔樓（圖4）。

特點(diǎn)：周邊式可容納的電梯組數(shù)比較少，候梯廳無(wú)范圍限制，可容納的等候人數(shù)多，如從不同功能區(qū)進(jìn)入時(shí)，路徑清晰，視線識(shí)別性強(qiáng)，是水平向步行距離最短的布置方式；但如果不是從不同功能區(qū)進(jìn)入，人員需要繞行核心筒外部空間，人員干擾比較大。此方式一般多用于穿梭電梯，直達(dá)電梯比較少見(jiàn)。

圖4北京銀泰中心塔樓

c.垂直式

各電梯組相互垂直布置，不同的候梯空間互不相通且垂直于核心筒外壁的布置形式。垂直式多用于方形、三角形且兩個(gè)垂直方向邊長(zhǎng)都較長(zhǎng)的平面，如東盟國(guó)際商貿(mào)物流中心（圖5）和招商銀行深圳分行大廈（圖6）。

圖5東盟國(guó)際商貿(mào)物流中心 圖6 招商銀行深圳分行大廈

特點(diǎn)：候梯空間分兩到三個(gè)方向進(jìn)入，短邊一側(cè)或全部候梯廳為凹室式，同時(shí)電梯組之間分區(qū)比較明確，可以有效避免人員的干擾，利于疏散。由于各候梯廳之間并不相通，因此適用于功能分區(qū)明確的高層建筑。垂直式一般為三組電梯組，而且常見(jiàn)于高度不超過(guò)200米的高層建筑。

d.相交式

多個(gè)電梯組之間垂直或成角度布置，各候梯廳可相互連通的布置形式?？煞譃椤癓”字型（圖7）、“T”字型（圖8）、“十”字型和“Y”字型等。

圖7 廣東國(guó)際大廈 圖8萬(wàn)菱匯辦公塔樓

特點(diǎn)：電梯組的候梯空間垂直于核心筒各邊外墻，交通組織清晰度不如串聯(lián)式和并聯(lián)式，各候梯廳相互連通，雖方便了不同電梯組人員之間的轉(zhuǎn)換，卻也造成了人流的干擾；如通過(guò)人為措施進(jìn)行人流分離，則會(huì)造成人員繞行核心筒外側(cè)，增加行走的距離。此布置方式最大化地利用了核心筒各邊作為進(jìn)入候梯廳的路徑，同時(shí)可容納電梯組數(shù)較多，適用于建筑高度較高、電梯分區(qū)較多的高層建筑。

e.組合式

各電梯組之間的組合排列兼有串聯(lián)式、并聯(lián)式、周邊式、垂直式、相交式中的兩種或以上的布置形式。此形式結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需的面積空間較大，適用于電梯分組復(fù)雜、核心筒面積較大的建筑類型，如上海中心的設(shè)計(jì)方案（圖9）。

圖9 上海中心方案設(shè)計(jì)

特點(diǎn)：選取的組合方式不同，會(huì)兼有不同形式各自的特點(diǎn)。因組合后的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電梯組數(shù)多，核心筒所占面積較大，且核心筒各向皆有通道，不利于尋路，適用于標(biāo)準(zhǔn)層面積較大，不只一個(gè)防火分區(qū)，功能分區(qū)明確，特別是功能分區(qū)較多的大型超高層建筑綜合體。

3、電梯的豎向停站方案

一般建筑高度超過(guò)75m和層數(shù)為25層及以上的高層公共建筑的乘客電梯宜分層（奇數(shù)、偶數(shù)層）?？炕蛞税吹蛥^(qū)、中區(qū)、高區(qū)運(yùn)行，超高層建筑的乘客電梯應(yīng)分層、分區(qū)?？?；分區(qū)宜以建筑高度50m或10-12個(gè)電梯停站為一個(gè)區(qū)，第1個(gè)50m采用1.75m/s的常規(guī)速度，然后每隔50m升一級(jí)，每升一級(jí)速度加1.00m/s-1.5m/s；分區(qū)時(shí)應(yīng)，同時(shí)上區(qū)層數(shù)應(yīng)少些，下區(qū)層數(shù)應(yīng)多些。

超高層辦公建筑電客梯配置可分為直達(dá)模式和轉(zhuǎn)換模式兩種，直達(dá)模式按分區(qū)可分為分層模式和分區(qū)模式，按停站可分為每層?？磕Ｊ健⒏魧油？磕Ｊ胶涂煨袇^(qū)間服務(wù)模式（見(jiàn)圖10、11、12）。

圖10 分區(qū)運(yùn)行停站示意圖 圖11 分層運(yùn)行停站示意圖

圖12 轉(zhuǎn)換模式停站示意圖

從空間使用效率上考慮，轉(zhuǎn)換模式的上部電梯井道可以疊加在下部井道之上，從而節(jié)省了下部的交通空間，核心筒的利用率更加高效，如萬(wàn)菱匯（圖13）和富力盈凱廣場(chǎng)（圖14），兩者的面積相當(dāng)，但采用轉(zhuǎn)換模式的富力盈凱廣場(chǎng)的辦公電梯面積相對(duì)較少。

圖13萬(wàn)菱匯 圖14 富力盈凱廣場(chǎng)

從經(jīng)濟(jì)性考慮，快行區(qū)間越多，平均每臺(tái)電梯的服務(wù)樓層數(shù)越少，越不經(jīng)濟(jì)。采用轉(zhuǎn)換模式，穿梭梯的運(yùn)輸區(qū)段可以代替多個(gè)快行區(qū)間，更高速高效地運(yùn)輸人流到達(dá)目標(biāo)區(qū)段，從而有效減少服務(wù)建筑上部的電梯的快行區(qū)間，提高每臺(tái)電梯的服務(wù)樓層數(shù)，減少電梯的投資。但是，穿梭電梯往往采用高速、大載重量梯型，其成本與日后運(yùn)營(yíng)成本較高。

從使用者的角度來(lái)考慮，轉(zhuǎn)換模式在轉(zhuǎn)換過(guò)程中需要從穿梭梯的電梯廳步行到新的候梯廳，將會(huì)花費(fèi)額外的時(shí)間。而且在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，不熟悉的乘客甚至?xí)忻月返那闆r出現(xiàn)，其便捷性遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于直達(dá)模式。

根據(jù)以上從空間、經(jīng)濟(jì)性和使用者角度上的分析，歸納了直達(dá)模式與轉(zhuǎn)換模式的特點(diǎn)以及常用電梯的參數(shù)（詳表2）.

直達(dá)模式 轉(zhuǎn)換模式

特點(diǎn) 1、 直接到達(dá)目的樓層

2、 ?？繉訑?shù)多

3、 有連續(xù)短行駛區(qū)間

4、 乘客數(shù)增加對(duì)可能?？空緮?shù)有影響 1、 需通過(guò)中轉(zhuǎn)才能到達(dá)目的樓層

2、 停靠層數(shù)少

3、 無(wú)連續(xù)短行駛區(qū)間

4、 乘客數(shù)增加對(duì)可能?？空緮?shù)無(wú)影響

5、 不同區(qū)間段內(nèi)電梯井道可豎向疊加，占用核心筒面積相對(duì)較少

電梯常用速度 2.5m/s、3.0 m/s、3.5 m/s、 4 m/s、5 m/s、6 m/s 5 m/s、6 m/s、7 m/s、8 m/s、9 m/s、10 m/s（通常從底部抵達(dá)轉(zhuǎn)換層控制在30-50s以內(nèi)）

電梯常用載重量 1000kg、1350 kg、1600 kg、1800 kg 1600 kg、1800 kg、2000 kg、2250 kg、2500 kg或者以上載重量轎廂疊加使用的雙層轎廂

表2 直達(dá)模式與轉(zhuǎn)換模式對(duì)比表

三、結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)電梯的技術(shù)參數(shù)、建筑平面核心筒內(nèi)電梯的水平和豎向布置案例進(jìn)行了歸類分析，總結(jié)出不同布置方案的優(yōu)缺點(diǎn)、適用性，對(duì)超高層辦公建筑核心筒電梯設(shè)計(jì)提供理論上的依據(jù)；并根據(jù)自己的工作方式提供了一套自我總結(jié)基本的步驟（確定電梯數(shù)量、平面布置方式和豎向停站方案）以供各位同行參考。