超高層建筑中的電梯設計

劉偉

摘要：超高層建筑日益增多，其中電梯的設計會直接影響建筑的使用感受。本文希望通過共享超高層建筑的電梯設計經(jīng)驗，提升超高層建筑的品質。

關鍵詞：超高層建筑；電梯；設計

中圖分類號：TU976.3 文獻標識碼：A 文章編號：1674-3024（2017）05-52-02

引言

垂直交通的設計一直是超高層建筑設計的重點，其中電梯設計的好壞是對建筑品質影響非常大的因索，直接影響著建筑的使用，并且建成以后難以更改。在設計項目的時候除了我們經(jīng)常關注的電梯運行速度、載重量和輸送效率以外，在設計中對超高層建筑特有的很多電梯技術細節(jié)，能夠給予充分的關注，會極大地提高建筑的使用感受和品質：

1活塞效應

超高層建筑的高度在不斷的增加和刷新紀錄，但是從人們心里的角度來講卻不希望長時間呆在密閉狹小的電梯里，這就要求電梯速度也不斷隨之增大。當電梯在井道中高速運行時，如果還是采用低速電梯的井道，沒有采取相應的措施，那么就會形成一種活塞效應：電梯的上下部分空氣壓力不平衡，干擾電梯的穩(wěn)定。目前世界上超高層建筑的電梯速度都很快：上海金茂大廈9m/s、上海環(huán)球金融中心10m/s、臺北101大廈16.8m/s、迪拜塔17.5m/s、上海中心大廈為18m/s。一般來講電梯的速度在超過2.5m/s時就需要考慮電梯活塞效應的影響了。其解決方案可以是相鄰電梯井道設置較大的洞口或是只設梁不再設置隔墻去隔斷井道，使多個電梯的井道空間連通，就可以避免空氣的擠壓對高速電梯的影響。還有另外一種情況：由于防火要求，消防電梯和普通客梯的井道不能連通，這就有可能存在單井道的高速電梯，那么則需要擴大井道尺寸或相鄰設置用來平衡電梯井道上下部分空氣壓力的井道，同樣可以降低高速電梯井道中的活塞效應。

2逃生與救援

在超高層建筑中由于電梯需要分區(qū)設置或在空中大堂進行換乘，高區(qū)電梯會有十幾層、二十幾層或更多的樓層在低區(qū)不停站。如有故障電梯停在在此區(qū)間，就需要考慮在此區(qū)間對乘客的救援和逃生，在高區(qū)電梯不停站的低區(qū)電梯井上設置逃生救援口。根據(jù)《電梯制造與安裝安全規(guī)范》GB7588中規(guī)定：相鄰兩層地坎之間距離超過11米時，在其間井道壁上開設供救援乘客的門，要求不應小于1800×350。而利用相鄰電梯進行救援和逃生需要電梯轎廂有逃生門，增加造價和救援難度。因此一般會在不停站的樓層電梯門范圍內(nèi)設置救援逃生門。但應當特別注意的是在電梯不開門的樓層往往會布置衛(wèi)生間，在布置衛(wèi)生潔具及隔斷的時候要避開逃生門，以免救援逃生門被潔具或隔斷阻擋。（圖1）

3厚底板與深機坑的矛盾

超高層的主樓底板一般都很厚，200米以上的超高層就會有大于3米厚度的底板，而超高層電梯速度較大，需要的電梯機坑又很深，再考慮消防電梯的集水坑，會對施工和整體造價影響很大。不同電梯廠家的高速電梯機坑深度要求差別較大，一般來說速度4m/s的電梯基坑不考慮集水坑就需要大約4.5米以上的深度，速度6m/s的電梯基坑不考慮集水坑就需要大約5米以上的深度，在厚底板上設置電梯深機坑的代價很大。如果我們在設計時通過地下室防火分區(qū)的合理劃分，主樓的消防電梯不下到最底層，由附樓（或裙房）的消防電梯下到最底層保證每個防火分區(qū)都能設置一臺消防電梯，以此解決消防電梯問題，會給施工帶來非常大的便利。這是因為附樓（或裙房）的底板厚度一般都比主樓小很多。此方法將大大減少基坑支護深度，方便底板施工，有效節(jié)約超高層建筑的工程造價。但是這種設計思路必須征得當?shù)叵兰皥D審部門的認可。

4設備維修

超高層建筑設備復雜，需要在設備層設置大量的設備進行接力傳輸和轉換，而這些設備的尺寸和重量都比較大，這樣設備層的設備維修和更換也是一個需要考慮的重要問題。電梯和井道正好可以很好的利用。一種方法是人為臨時降低高速電梯的速度，可以獲得更大的載重量。另一種方法是電梯門兩側的墻體設計為砌塊墻，避免設置為剪力墻，可以在必要時把首層及設備層電梯門兩側的墻體拆掉，進入尺寸較大的設備。這時把電梯降到底層，利用電梯井道和滑輪設施就可以更換需維修的設備了。

5目的樓層控制系統(tǒng)

為提高電梯的使用效率，超高層建筑有必要使用電梯的目的樓層控制系統(tǒng)。乘客在上電梯前輸入目的樓層，控制系統(tǒng)將進行計算，把人群分組，去相同層的乘客被分配乘同一部電梯，通過電腦精確計算告知乘客乘哪一部電梯最快將其送達指定樓層，減少電梯中間停站，大大提高運力和電梯的效率，減少能耗。

6單井道多轎廂

超高層的電梯服務的人數(shù)多，但電梯廳的進深卻不能過大，否則使用會極不方便。為避免造成擁堵，可以設計成在電梯廳兩側均能進入，或者設雙層大堂，即首層、二層均設置大堂，首層設自動扶梯直接上二層大堂，在一個井道中設置雙轎廂電梯，提高電梯的輸送效率，解決疏散的擁擠。單井道多轎廂有上下兩部電梯固定連接在一起和單獨運行兩部電梯兩種形式。一般情況下，上下兩部電梯連接在一起比較適用在空中大堂的穿梭電梯。

7避難層與電梯開門

消防電梯作為一種消防員救火的必要設施，在避難層必須?？浚胀娞菀虿荒茏钃鯚煔膺M入，則嚴禁在避難層開設電梯門。另外設計電梯門需要注意的是，在超高層建筑中剪力墻一般比較厚，如果把電梯門兩側的短墻也作為剪力墻，那么在等候電梯時乘客會不容易看到電梯門是否開啟。其實，電梯門處的剪力墻由于有很多洞口對抗震作用不大，只要把電梯門對面的剪力墻加厚就可以達到同樣的結構作用，并且電梯門兩側的短墻改為填充墻可以更好的適應不同電梯廠家不同尺寸的呼梯盒、顯示屏及這些部件的調整。

8消防電梯的疏散功能

我國目前的消防電梯火災時一般只用于消防人員進入著火樓層進行撲救樓層火災時使用?；馂臅r，消防電梯回到首層供消防人員專用，并對消防電梯的電源和防煙等方面都做了比較明確的規(guī)定。有些國家則允許消防電梯參與人員疏散，如澳大利亞可以在報警和消防人員到達的這段時間里，允許建筑管理部門使用消防電梯疏散人群。高層建筑由于垂直疏散距離長，人員疏散到地面需要相當長的時間，僅靠疏散樓梯進行疏散耗時長，尤其對身體不好的人會更加突出。而疏散樓梯安裝的乙級防火門，耐火極限為1.0h，樓梯的疏散照明只維持30分鐘，一旦疏散樓梯的防火門被損壞，將會造成樓梯內(nèi)的人員大量窒息死亡.對于幾百米的超高層大樓來說，僅靠避難層和樓梯疏散更難保障安全。新《建筑設計防火規(guī)范》6.2.9條規(guī)定了電梯層門的耐火極限不應低于1.00h。消防電梯具備了防煙、保證消防供電和速度快等功能和優(yōu)勢，可以在消防人員到達前，在管理人員統(tǒng)一指揮下進行人員的疏散，縮短疏散的時間。消防電梯是否可以作為輔助疏散工具非常值得探討。

9結語

在超高層的設計中電梯是一個需要綜合考慮的內(nèi)容，而電梯技術細節(jié)設計的好壞會直接影響建筑的使用。電梯的要求隨不同廠家的產(chǎn)品而要求不同，施工圖中的技術細節(jié)設計還應當結合廠家并遵守當?shù)氐牟煌块T審查要求.不能一概而論。但我還是希望建筑師能將方案設計和施工圖技術設計中的點滴經(jīng)驗和想法共享，并非作為設計依據(jù)，只是作為參考，擴大設計思路，共同努力提升建筑的品質。