高层办公建筑电梯系统课题研究分析

廖媛苑

【摘要】本文是我单位电梯系统课题研究小组，通过对20多个超高层办公楼建筑电梯进行调研，在此基础上，对超高层办公电梯系统的组织方式、轿厢系统、空中转换层、电梯数量、服务楼层、服务面积、电梯技术发展趋势等方面进行分析与研究，希望对同类工程设计有一定帮助。

【关键词】电梯系统；分段式；双层轿厢系统；空中转换层；数量设计；发展趋势超高层

1 电梯系统的组织方式

本次参与调研的超高层办公楼共有24家，建筑高度从99.7（富力盈泰广场，25层）米至432米（广州国际金融中心-西塔，103层）。这24家当中，采用电梯组成形式如下：采用单轿厢+多区系统的，有17家；采用单轿厢+空中转换层+穿梭电梯的，有4家；采用单轿厢+双层轿厢+多区系统，1家；采用单轿厢+双层轿厢+空中转换层+穿梭电梯，1家。

1.1分区式（以单轿厢+多区系统为主）

建筑物的高度超过75m、层数超过 25 层时，宜采用分区的方式组织电梯（图1）。即电梯分成若干组，每组电梯服务约 50m，约8～12层。整个办公楼按电梯的服务分区被划分成2～3段，分别为低区、中区和高区。由于服务于中区、高区的电梯有相当长一段距离无需停层，可以保持高速运行，这样就可以大大减少人们候梯的时间。

由调研结果可以看到，单轿厢+多区系统是分区式中最常用的系统，也有采用单双轿厢相结合的，如广东烟草大厦（图2）。300米以下的调研的高层办公楼大多数都是采用单轿厢+多区系统，乘客直接在大堂乘坐各个不同分区电梯到达办公层。广东烟草大厦地上楼层71层，建筑顶层标高为309米，采用的是单轿厢+双层轿厢+多区系统，分四个区，这也可以被认为是此种分区式电梯系统的极限了。

1.2分段式（单轿厢+（双层轿厢）+空中转换层+穿梭电梯）

随着建筑楼层的增多，电梯的数量不断增加，电梯井道所占的辅助面积也随之增加，导致标准层的有效使用面积严重降低。电梯分区布置对减少电梯井道面积并无太大帮助，于是产生了分段式电梯组织方式。其具体的组织方法是：超高层办公建筑在竖向上先划分为若干段，每段约25～35层，各段又包含若干个电梯分区，在各段之间设置电梯转换层。乘客先从大厦底部乘坐快速穿梭电梯到达电梯转换层，再换乘各段内的区域电梯抵达所要到达的楼层。这种组织方式的优势在于：通往转换层的快速穿梭电梯因没有中间停靠层而能以最快的速度运行；更重要的是，不同分段里面的区域电梯可以在同一个垂直投影面上运行，为办公标准层节约了可用面积，当然代价是带来了换乘的麻烦。

分段式在超过300m 的超高层建筑里被广泛使用，比如广州国际金融中心-西塔，塔楼底部的办公区被分为3段，顶部为四季酒店，它有3个空中转换层。华南国际港航服务中心地上楼层52层，建筑顶层标高为242米，采用的也是分段式，上下被分为2段，每段只有一组电梯，这种情况较为特殊，其高区核心筒设有一中庭，避免了设置一些意义不大的辅助用房，在提升品质的同时亦能提高使用率。广州富力中心由于富力企业总部在顶部，也采用了分段式的布置方式，下部办公区有四组电梯，上部为富力企业总部，乘客可直接乘坐高速穿梭梯直达富力总部大堂，然后转乘低速电梯至各办公楼层。

2 双层轿厢系统

传统的电梯轿厢只有一个即单轿厢电梯，双层轿厢电梯（图3）时有上下兩层轿厢构成的双层电梯，共同享用一个井道，每一个双层轿厢电梯可同时服务两个相邻的楼层，乘客从上下两个层站厅门分别进出轿厢，可在同一时间内将更多的人运送到所需到达的楼层。

（1）双层轿厢电梯优点

A.一个井道内设置两个轿厢，充分利用立体空间资源，节约土地面积；

B.增加运载效率，减少乘客的等待时间；

C.双层轿厢系统减少电梯井道数，节省建筑造价，增加建筑可用面积。

（2）双层轿厢电梯缺点

A.乘梯模式上，入口层需设自动扶梯，将人分流至上下轿厢；

B.停层方式为跃层设站，乘客对奇偶数层的选择应注意；

C.双层轿厢电梯要求建筑层高基本每层相同，对建筑设计形成很大制约。

（3）适用范围

调研对象中，300-400米的超高层办公建筑，西塔只在到达高空转换层的穿梭电梯中使用了双层轿厢电梯，300米以下的调研对象中没有采用双层轿厢的案例。

3 空中转换层

（1）空中转换层的定义

在分段式电梯系统中，由于每天会有大量的人流乘穿梭电梯经转换层换乘其他区域电梯，所以在这个转换层通常应布置一个大厅供人们短暂停留、休憩，还会布置一些休闲区域或服务功能供乘客使用，这时电梯转换层也称作空中大堂。

（2）设置空中转换层的优点

A.穿梭电梯直达空中转换层，中间不用停站，缩短候梯时间；

B.空中转换层尤其适用企业总部设置在顶部的大楼，例如广州富力中心；

C.减少较为昂贵的超高速电梯数量，增加相对相加比高的高速或中速电梯数量，降低超高层电梯系统的整体造价。

（3）设置空中转换层的缺点

办公人员到达目的层需经过空中转换层换乘，不方便，另外设置空中

大堂需占用部分办公空间面积。

（4）适用范围

从调研对象看，400米的西塔设置有3个空中大堂，而300米以下的调研对象中除了建筑高度在240米左右的华南国际港航服务中心与（图4）广州富力中心以外，其它都没有采用空中转换层。

空中大堂在避难层上面是最适宜采用的布置方式，这样下一段的最后一组电梯机房和上一段第一组电梯的底坑均能布置在避难层中。当避难层的总高度≥电梯顶层高度+ 机房高度+ 底坑高度时，意味着上一段电梯组能直接位于下一段最后一组电梯之上，共用一个电梯井道投影面积。电梯井道数量与实际需要的区域电梯组数量一致，对减少核心筒面积和提高标准层使用率有很大帮助。另外由于上一段电梯不需要避让下一段电梯突出的机房，在电梯布置上拥有更大的灵活性，可见这种空中大堂的位置是最为理想的。

在调研对象中，西塔与华南国际港航服务中心的空中大堂都是在避难层之上，节约空间。

4 电梯数量、服务楼层、服务面积调研

从超高层由调研对象看，350 米以上超高层办公建筑普遍设两个以上空中转换层，以减少电梯井道数量，减小核心筒大小，提高实用率。分区个数为 6～8 个，例如西塔分区个数为7个。

在250 米～350 米的超高层办公建筑，普遍设置 4 ～5个垂直分区。广东烟草大厦309米，楼层 71 层较高的情况下，1～2区采用了双轿厢电梯，保证了1～2区单轿厢电梯的等候时间不会太长。广州富力中心尽管只有243米，采用了五个垂直分区，三部穿梭梯，总部设一个转换层，属于电梯系统中的豪华舒适型。佛山保利商务中心高度250米，分为4个垂直分区，但是不同分区共用电梯井道，因此节省井道面积，提高了得房率。

150～250 米超高层，普遍设置2～3个垂直分区，采用单轿厢电梯，每区电梯服务层数为 8～15 层。当建筑物的高度超过75m、层数超过25 层时，宜采用分区的方式组织电梯。即电梯分成若干组，每组电梯服务约50m，约8 ～ 12 层，整个办公楼按电梯的服务分区被划分成2 ～ 3 段。

除了高度影响超高层综合性办公建筑的垂直分区外，功能分区也是垂直分区的一个重要考量因素。假如综合性办公建筑包含公寓、酒店等功能的话，会将酒店或者公寓自成一区。例如广州国际金融中心顶部的酒店就自成一个垂直分区，拥有专属的垂直交通系统，电梯，货梯等设备设施。部分企业自用楼层也会单独作为一个垂直分区。

电梯设置台数的多少关系到高层建筑的电梯服务水平和经济效益。目前大多数根据有关建设办公设计规范及经验确定电梯的台数。高层办公楼按每3000～5000平米一部客梯进行估算。

在调研的超高层办公建筑中，按照2009年版《全国民用建筑工程设计技术措施》中对电梯数量的有关规定，可以发现，大部分超高层办公建筑中电梯数量的配比大部分都是屬于经济级和常用级。

5 电梯技术的发展

超高层办公建筑的发展离不开电梯技术的支持，当摩天楼的建设不断达到新的高度时，人们对电梯的运输能力也提出新的要求。这种要求来自多方面：

其一是速度，速度的增加意味着在同样的时间内电梯往返周期次数的增多，意味着乘客等候时间的缩短。但是电梯的速度不能一直增加，过大的加速度会使乘客产生不适感。所以电梯速度的选择须依据电梯停靠的楼层数及总运行高度来确定。

其二是容量，毋庸置疑，大荷载的电梯能容纳更多的乘客，但更多的乘客会导致更长的进出轿厢的时间，于是人们很早就发展出了双轿厢电梯。这种双轿厢电梯犹如双层巴士一样，是在同一电梯井道中共同运行的两个上下重叠的轿厢，分别为奇数层和偶数层服务。这种电梯在出发层必须有明确、清晰的指引，以避免乘客误乘电梯。尽管会给外来访客带来一定的不便，投资也高于传统的单轿厢电梯，但因其运载能力及服务楼层数量的增加（单轿厢一般不超过15 ～ 16层，双轿厢18 ～ 20 层）、核心筒面积的高效利用，而广泛应用于近年新建的超高层办公项目中。

其三是节能，在对宾馆、写字楼等高层建筑的用电情况调查统计中我们发现，电梯用电量占建筑总用电量的17% ～ 25% 以上，仅次于空调，高于照明、供水等。中国电梯行业协会认为，在2005 年我国所有电梯中，如果80% 采用节能梯，全年可节电122 亿度。如果在2015 年全部采用节能电梯，将节电800 亿度，几乎相当于三峡大坝一年的发电量。在全球可持续发展的大趋势下，选用更节能环保的电梯将为办公楼的整个生命周期省下可观的运行费用。