浅析超高层办公建筑核心筒电梯设计

2014-10-21佘俊涛

建筑工程技术与设计 2014年35期

佘俊涛

一、超高层办公建筑电梯的发展现状及其设计原则

超高层办公建筑在当今的城市发展中越来越占据着重要的地位，而随着建筑高度和层数的不断攀升，电梯系统已成为现代超高层办公建筑不可或缺的交通核心。目前，关于超高层办公建筑电梯的各方面研究有很多，但主要是基于自动控制、电梯参数与控制方法的研究，很少涉及电梯系统在超高层办公建筑核心筒中的配置与分区方式这一方面，所以很多设计师在进行超高层办公建筑的核心筒设计时，由于缺乏相关的系统理论支持，往往仅凭经验设计，存在一定的盲目性，因此本文将对电梯在超高层办公建筑核心筒的数量和布置方式进行浅析，从建筑设计方法的角度丰富电梯设计的理论体系。

一般超高层电梯的设计原则为：能满足大量人流的交通运输需求，使乘客可以快速、便捷地到达目的地，尽可能节省交通系统所占用的空间，提高建筑的实用率，有效控制交通运输工具的运行成本。

二、超高层办公建筑核心筒电梯设计的方法分析

现今，超高层办公建筑在各大城市的CBD中央商务区中都是不可或缺的城市地标，一栋优秀的建筑将成为一个城市名片，能给予游客们留下深刻的印象。而评价一栋建筑的好坏不仅仅只是外观，还要考虑内部实际的使用功能是否合理、舒适，满足各类使用者的需求。因此如何配置超高层办公建筑核心筒内的电梯将是建筑平面中最重要的一环，从建筑设计方面入手，一般分为三个步骤，确定电梯数量、平面布置方式和竖向停站方案。

1、确定超高层办公建筑的电梯数量及参数指标

影响电梯交通性能的主要参数有：额定载重量、额定速度。

额定载重量与电梯服务人数以及服务楼层面积有关。常用的载重量有：800kg、1000kg、1350kg、1600kg、2000kg，其对应的载客人数为：8个、10个、13个、16个、21个；在设计初期可根据建筑面积、办公有效使用面积或者办公人数确定电梯的数量（见表1），对于超高层办公建筑而言，一般会选用1600kg的客梯。

标准

建筑类别数量额定载重量（kg）和乘客人数（人）额定速度（m/s）

经济级常用级舒适级豪华级

办公按建筑面积 6000

m2/台 5000

m2/台 4000

m2/台 <2000 m2/台 8 10 13 16 21 0.63，1.00，1.60，

2.50

3.50

按办公有效使用面积 3000

m2/台 2500

m2/台 2000

m2/台 <1000 m2/台

按人数 350

人/台 300

人/台 250

人/台 <250

人/台

表1电梯数量设计方法汇总表

而额定速度则与电梯服务高度有关，常用额定速度有：2.5m/s、3.5m/s、4.0m/s、5.0m/s、6.0m/s、7.0m/s、8.0m/s。乘客心理的烦躁程度与候梯时间的长短有很大的关系（见图1），一般当候梯时间超过60s时其心理烦躁程度会急剧上升；客梯停站较多，长时间未到达目的楼层，也会降低乘客对客梯服务质量的评价。所以一般会以乘客在轿厢内停留的时间为标准，一般采用1min较为理想，1.5-2.0min为极限来选定电梯的额定速度。

图1 电梯各段时间关系示意图

2、电梯的平面布置方式

根据不同的建筑平面轮廓，其内部的电梯有不同的组合模式。超高层办公建筑的体型受结构体系的合理性所限，当建筑的面宽越大，建筑物所受到的风荷载，结构体系也越复杂，造价也越高；反之，结构体系和造价都会相对合理；同时还要求建筑平面的长宽比值越接近1越好；所以现今的超高层办公建筑的平面形状以塔式为主。以下对塔式外形的核心筒电梯布置方案进行归类分析。

a.并联式

电梯组并联在一起，核心筒内形成相对独立的多条通道的布置形式，可分单组并联和多组并联。

图2 广晟国际广场平面图图3 北京国贸三期塔楼

特点：单组并联时，一般单侧并排的电梯数不超过4台。多组并联时，如单侧并排的电梯数不多（6台或以下），候梯厅可合用；若单侧并排的电梯数较多，通常会在两组之间留有通道，如广晟国际广场平面图（图2）；为避免人流干扰，一般中间有分隔，各候梯厅不相通，以区分不同的功能区，如北京国贸三期塔楼（图3）。并联式常见于矩形、多边形、圆形、不规则形等平面。

b.周边式

电梯组沿核心筒外壁布置，各电梯直接朝向核心筒外。此方式核心筒外壁开洞过多，对结构不利，因此并不见，常用于核心筒外壁有一定长度，非弧形的建筑。如北京银泰中心塔楼（图4）。

特点：周边式可容纳的电梯组数比较少，候梯厅无范围限制，可容纳的等候人数多，如从不同功能区进入时，路径清晰，视线识别性强，是水平向步行距离最短的布置方式；但如果不是从不同功能区进入，人员需要绕行核心筒外部空間，人员干扰比较大。此方式一般多用于穿梭电梯，直达电梯比较少见。

图4北京银泰中心塔楼

c.垂直式

各电梯组相互垂直布置，不同的候梯空间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、三角形且两个垂直方向边长都较长的平面，如东盟国际商贸物流中心（图5）和招商银行深圳分行大厦（图6）。

图5东盟国际商贸物流中心图6 招商银行深圳分行大厦

特点：候梯空间分两到三个方向进入，短边一侧或全部候梯厅为凹室式，同时电梯组之间分区比较明确，可以有效避免人员的干扰，利于疏散。由于各候梯厅之间并不相通，因此适用于功能分区明确的高层建筑。垂直式一般为三组电梯组，而且常见于高度不超过200米的高层建筑。

d.相交式

多个电梯组之间垂直或成角度布置，各候梯厅可相互连通的布置形式。可分为“L”字型（图7）、“T”字型（图8）、“十”字型和“Y”字型等。

图7 广东国际大厦图8万菱汇办公塔楼

特点：电梯组的候梯空间垂直于核心筒各边外墙，交通组织清晰度不如串联式和并联式，各候梯厅相互连通，虽方便了不同电梯组人员之间的转换，却也造成了人流的干扰；如通过人为措施进行人流分离，则会造成人员绕行核心筒外侧，增加行走的距离。此布置方式最大化地利用了核心筒各边作为进入候梯厅的路径，同时可容纳电梯组数较多，适用于建筑高度较高、电梯分区较多的高层建筑。

e.组合式

各电梯组之间的组合排列兼有串联式、并联式、周边式、垂直式、相交式中的两种或以上的布置形式。此形式结构复杂，所需的面积空间较大，适用于电梯分组复杂、核心筒面积较大的建筑类型，如上海中心的设计方案（图9）。

图9 上海中心方案设计

特点：选取的组合方式不同，会兼有不同形式各自的特点。因组合后的结构复杂，电梯组数多，核心筒所占面积较大，且核心筒各向皆有通道，不利于寻路，适用于标准层面积较大，不只一个防火分区，功能分区明确，特别是功能分区较多的大型超高层建筑综合体。

3、电梯的竖向停站方案

一般建筑高度超过75m和层数为25层及以上的高层公共建筑的乘客电梯宜分层（奇数、偶数层）停靠或宜按低区、中区、高区运行，超高层建筑的乘客电梯应分层、分区停靠；分区宜以建筑高度50m或10-12个电梯停站为一个区，第1个50m采用1.75m/s的常规速度，然后每隔50m升一级，每升一级速度加1.00m/s-1.5m/s；分区时应，同时上区层数应少些，下区层数应多些。

超高层办公建筑电客梯配置可分为直达模式和转换模式两种，直达模式按分区可分为分层模式和分区模式，按停站可分为每层停靠模式、隔层停靠模式和快行区间服务模式（见图10、11、12）。

图10 分区运行停站示意图图11 分层运行停站示意图

图12 转换模式停站示意图

从空间使用效率上考虑，转换模式的上部电梯井道可以叠加在下部井道之上，从而节省了下部的交通空间，核心筒的利用率更加高效，如万菱汇（图13）和富力盈凯广场（图14），两者的面积相当，但采用转换模式的富力盈凯广场的办公电梯面积相对较少。

图13万菱汇图14 富力盈凯广场

从经济性考虑，快行区间越多，平均每台电梯的服务楼层数越少，越不经济。采用转换模式，穿梭梯的运输区段可以代替多个快行区间，更高速高效地运输人流到达目标区段，从而有效减少服务建筑上部的电梯的快行区间，提高每台电梯的服务楼层数，减少电梯的投资。但是，穿梭电梯往往采用高速、大载重量梯型，其成本与日后运营成本较高。

从使用者的角度来考虑，转换模式在转换过程中需要从穿梭梯的电梯厅步行到新的候梯厅，将会花费额外的时间。而且在转换过程中，不熟悉的乘客甚至会有迷路的情况出现，其便捷性远远低于直达模式。

根据以上从空间、经济性和使用者角度上的分析，归纳了直达模式与转换模式的特点以及常用电梯的参数（详表2）.

直达模式转换模式

特点 1、直接到达目的樓层

2、停靠层数多

3、有连续短行驶区间

4、乘客数增加对可能停靠站数有影响 1、需通过中转才能到达目的楼层

2、停靠层数少

3、无连续短行驶区间

4、乘客数增加对可能停靠站数无影响

5、不同区间段内电梯井道可竖向叠加，占用核心筒面积相对较少

电梯常用速度 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（通常从底部抵达转换层控制在30-50s以内）