超高层办公建筑电梯交通配置分析及评估

程予川，杨云铠，傅剑锋，何开远

（中机中联工程有限公司，重庆 400039）

0 引言

超高层建筑是指建筑高度超过100m以上的建筑物，为了满足人和货物快速、安全、高效的运输，在建筑设计方案前期结合建筑、结构和机电专业，合理评估和组织竖向交通设计，是超高层建筑设计的重要组成部分。超高层建筑电梯分区设计与建筑方案阶段对建筑功能分区、建筑业态和避难层设计紧密相连。电梯在楼层的服务站数，服务楼层面积及楼层的使用强度（人均使用面积），电梯数量、电梯型号与建筑结构、初始投资和后期使用效率有直接和紧密的联系。本文将结合具体的超高层办公建筑分析电梯设计的性能指标、方法、流程，并对电梯系统的设计进行评估[1]。

1 电梯设计的性能指标和参数

1.1 主要服务性能指标

根据CIBSE Guide D标准[2]，评价电梯系统的运行性能和服务指标主要依靠如下三个参数：（1）5min的运输能力（5 minutes handling capacity）：电梯系统在5min内能运输的总人数占电梯服务楼层总人数的百分比，通常是指高峰时段5min服务能力；（2）平均等待时间（AWT）：乘客在电梯厅呼梯到相应的服务电梯门开始打开的平均时间；（3）到达目的站时间（ATTD）：乘客从呼梯到电梯最终达到目的楼层开门之间的时间。

不同超高层建筑的使用需求及业态对电梯系统的设计有不同的评价标准，结合CIBSE Guide D标准及国内关于电梯使用需求标准，超高层建筑电梯设计的主要评价指标如表1所示。

表1 办公建筑电梯性能评价指标[1]

1.2 电梯的额定载客量和额定载重量

参考《家用电梯制造与安装规范》GB758-2003[4]及CIBSE Guide D标准规定，电梯的额定载客量 （人）按照额定载重量（kg）除以75kg/人计算，结果向下取整。考虑到乘客体重、乘梯所占空间及电梯装修因素的影响，电梯交通分析通常取额定载客数的80%。

1.3 消防电梯和货梯的设计需求

根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014[6]，消防电梯从服务楼层底层到顶层允许运行时间不超过60s，且消防电梯数量设置要求为：“每层面积不大于1500m2，应设置一台电梯，介于1500m2和4500m2之间设置两台，超过4500m2，应设置3台，且消防电梯宜设置在不同的防火分区内”。

考虑到超高层建筑空间的有限性及价值性，设计中通常将货运电梯与消防电梯进行统筹考虑，兼顾消防和货运的共同需求。

1.4 服务楼层和人员密度分析

1.4.1 电梯的服务楼层估算

由于超高层办公建筑竖向为高密度、多服务功能区间、多服务人群的特点，在建筑设计初期，进行合理的功能区间划分及人流的分流与引导对电梯的设计和服务质量尤其重要。

现代城市建筑设计主要分为地上和地下两个部分，地下空间通常用于车库和设备用房，地上部分为主要的使用功能空间。电梯的使用通常在区间末端最为频繁和耗时，如果服务电梯直接连通地上和地下空间，将会极大地降低电梯的使用效率，因此通常情况下，电梯的主要服务入口均设置于首层，地上和地下的服务电梯采用独立设置，首层电梯厅作为地下和地上空间的中转服务层。

地上超高层塔楼的主要竖向电梯分为三类：客运电梯、货运电梯和消防电梯。客运电梯与消防电梯的主要区别是在火灾情况下，客运电梯将停止使用，因此客运电梯除了在避难层不停外，其他楼层均设置有停站。货运电梯通常情况下与消防电梯共用，以减少设备投资和节省使用空间。另外，根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014[6]，两个避难层间高度不宜大于50m，标准并未强制要求，实际的设计中建筑避难层间隔不宜超过15层。

因此，客运电梯的设计除了满足使用性能的要求，还需结合消防要求，进行综合权衡设计，以得到经济和高效的电梯系统设计方案。

1.4.2 电梯的服务人数估算

通常情况下，电梯服务人数的估算应该结合方案平剖面、业态功能及使用标准等来估算使用人数。参考《建筑设计常用常数》GB-08J911[5]中关于办公室面积定额的数据：办公建筑中的使用人数可按10～12m2/人的使用面积估算。文献中使用了每人有效净面积8～12m2/人计算。有效净面积的定义为楼层总的建筑面积扣除楼梯、电梯井道电梯厅、公共走道、卫生间、设备间和结构面积等后的主要使用空间的净使用面积。方案阶段若无详细的数据，可以参考设置有效净面积为建筑楼层总建筑面积的70%。另外，在施工深化设计阶段，逐层进行使用功能和人员分配进行精细话的统计分析有助于电梯设计的综合成本进行有效的核算。

2 办公建筑客流及交通需求分析

参考CIBSE Guide D标准，典型的办公建筑人流主要分布在早上班高峰（8:00-9:00），午餐外出就餐的上下高峰12:30左右，及晚上的下班高峰18:00左右，具体竖向需求分布如图1所示。

3 电梯设计及评估步骤

图1 典型办公建筑客流需求分布图[2]

通常的电梯设计和评估如图2所示，主要分为模拟数据估算、电梯初步选型、电梯服务质量评估和循环优化等步骤，直到设计电梯方案满足建筑设计需求和后期使用品质需求。

图2 电梯设计和评估步骤

4 设计和评估实例

4.1 项目概况

该项目位于城市核心商业地块，为大型的集商业、酒店及高档办公为一体的综合性项目。总建筑面积约为74万m2，其中包括两栋超高层办公建筑，均为10.81万m2。建筑高度176.30m，地上37层，每层建筑面积3024.44 m2，地下5层，总的结构形式为框架-核心筒。

中高区电梯、消防兼货运电梯、车库电梯均设置于超高层核心筒内。地下层到地上办公和商务空间均设置有专用的车库电梯，达到功能分类和导流的作用，具体位置如图3所示。中高区电梯入口位于建筑一层大堂，具体的位置分布如下图3所示。低区电梯入口位于建筑三层，具体位置分布如图4所示。

图3 典型办公建筑一层大堂平面图

图4 典型办公建筑三层平面图

地上楼层根据前期客户需求及服务的需求，电梯服务楼层概况如表2所示。根据消防设计要求，项目避难层分别设置于11层和26层。

表2 电梯服务楼层概况（客梯）

项目建筑每层有效净面积按照每层建筑面积70%计算，每人有效净使用面积10m2/人，向下取整，每层服务人数为211人。

4.2 电梯方案计算结果

根据建筑使用需求，项目电梯设计采用分区设计，分为低、中、高三区，分别服务的楼层如表3所示。低区电梯服务主要入口位于3层，中高区的主要服务入口位于1层。电梯服务厅设计有明确的指示标牌，达到人流引导和分流的效果。

表3 分区服务电梯

参考CIBSE Guide D计算标准，根据电梯设计分区，使用电梯专业分析软件Elevate分别针对高、中、低三区进行电梯方案设计模拟评估，不同分区电梯方案模拟计算结果如表5-表7所示。

针对不同分区，考虑到造价和模拟分析计算结果，建筑地上部分低、中和高区的合理电梯配置如表8所示。

4.3 消防电梯/货梯

项目地上功能层面积3024.44 m2，每层设2个防火分区，分别设置一台消防电梯，共两台。考虑到超高层空间的有效性，消防电梯兼做货梯。根据CIBSE Guide D标准，当消防电梯兼做货梯时，服务电梯应不小于1600kg。该项目消防电梯从首层到顶层高度约200m，因此，该项目消防电梯选择额定载重量1800kg，速度4m/s。从首层到顶层运行时间约50s，满足消防要求。

表4 电梯设计评价指标

表5 高区模拟结果

表6 中区模拟结果

表7 低区模拟结果

表8 分区电梯配置

5 结论和建议

超高层建筑电梯设计是建筑竖向功能分区及使用需求深入调研分析后的建筑设备设计的重要组成部分。同时，对电梯设计的详细定量化的分析设计又对建筑人流、物流、能耗和成本综合权衡分析起到重要的反馈影响，进而将对超高层建筑核心筒的优化和平面功能布局设计以及电梯设计投资等产生重要的影响。

[1]黄怀海.超高层办公建筑垂直交通能够系统设计相关研究-以成都金融城南塔的双子电梯系统设计为例[J].建筑技术，2011（Z3）.

[2]Gina Barney,Ken Butcher.Transportation Systems in Buildings (CIBSE Guide D)[M].3rd Revised edition.Chartered Institution of Building Services Engineers，2005.

[3]肖铁军.酒店及公寓电梯交通配置分析及评估[J].建筑电气，2010（1）.

[4]GB7588-2003电梯制造与安装规范》，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局[S].北京：中国标准出版社，2003.

[5]中国建筑标准设计研究院.08J911建筑专业设计常用数据[S].北京：中国计划出版社，2008.

[6]中华人民共和国住房与城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB50016-2014建筑设计防火规范[S].北京：中国标准出版社，2014.