超高层建筑中的电梯设计

刘伟

摘要：超高层建筑日益增多，其中电梯的设计会直接影响建筑的使用感受。本文希望通过共享超高层建筑的电梯设计经验，提升超高层建筑的品质。

关键词：超高层建筑；电梯；设计

中图分类号：TU976.3 文献标识码：A 文章编号：1674-3024（2017）05-52-02

引言

垂直交通的设计一直是超高层建筑设计的重点，其中电梯设计的好坏是对建筑品质影响非常大的因索，直接影响着建筑的使用，并且建成以后难以更改。在设计项目的时候除了我们经常关注的电梯运行速度、载重量和输送效率以外，在设计中对超高层建筑特有的很多电梯技术细节，能够给予充分的关注，会极大地提高建筑的使用感受和品质：

1活塞效应

超高层建筑的高度在不断的增加和刷新纪录，但是从人们心里的角度来讲却不希望长时间呆在密闭狭小的电梯里，这就要求电梯速度也不断随之增大。当电梯在井道中高速运行时，如果还是采用低速电梯的井道，没有采取相应的措施，那么就会形成一种活塞效应：电梯的上下部分空气压力不平衡，干扰电梯的稳定。目前世界上超高层建筑的电梯速度都很快：上海金茂大厦9m/s、上海环球金融中心10m/s、台北101大厦16.8m/s、迪拜塔17.5m/s、上海中心大厦为18m/s。一般来讲电梯的速度在超过2.5m/s时就需要考虑电梯活塞效应的影响了。其解决方案可以是相邻电梯井道设置较大的洞口或是只设梁不再设置隔墙去隔断井道，使多个电梯的井道空间连通，就可以避免空气的挤压对高速电梯的影响。还有另外一种情况：由于防火要求，消防电梯和普通客梯的井道不能连通，这就有可能存在单井道的高速电梯，那么则需要扩大井道尺寸或相邻设置用来平衡电梯井道上下部分空气压力的井道，同样可以降低高速电梯井道中的活塞效应。

2逃生与救援

在超高层建筑中由于电梯需要分区设置或在空中大堂进行换乘，高区电梯会有十几层、二十几层或更多的楼层在低区不停站。如有故障电梯停在在此区间，就需要考虑在此区间对乘客的救援和逃生，在高区电梯不停站的低区电梯井上设置逃生救援口。根据《电梯制造与安装安全规范》GB7588中规定：相邻两层地坎之间距离超过11米时，在其间井道壁上开设供救援乘客的门，要求不应小于1800×350。而利用相邻电梯进行救援和逃生需要电梯轿厢有逃生门，增加造价和救援难度。因此一般会在不停站的楼层电梯门范围内设置救援逃生门。但应当特别注意的是在电梯不开门的楼层往往会布置卫生间，在布置卫生洁具及隔断的时候要避开逃生门，以免救援逃生门被洁具或隔断阻挡。（图1）

3厚底板与深机坑的矛盾

超高层的主楼底板一般都很厚，200米以上的超高层就会有大于3米厚度的底板，而超高层电梯速度较大，需要的电梯机坑又很深，再考虑消防电梯的集水坑，会对施工和整体造价影响很大。不同电梯厂家的高速电梯机坑深度要求差别较大，一般来说速度4m/s的电梯基坑不考虑集水坑就需要大约4.5米以上的深度，速度6m/s的电梯基坑不考虑集水坑就需要大约5米以上的深度，在厚底板上设置电梯深机坑的代价很大。如果我们在设计时通过地下室防火分区的合理划分，主楼的消防电梯不下到最底层，由附楼（或裙房）的消防电梯下到最底层保证每个防火分区都能设置一台消防电梯，以此解决消防电梯问题，会给施工带来非常大的便利。这是因为附楼（或裙房）的底板厚度一般都比主楼小很多。此方法将大大减少基坑支护深度，方便底板施工，有效节约超高层建筑的工程造价。但是这种设计思路必须征得当地消防及图审部门的认可。

4设备维修

超高层建筑设备复杂，需要在设备层设置大量的设备进行接力传输和转换，而这些设备的尺寸和重量都比较大，这样设备层的设备维修和更换也是一个需要考虑的重要问题。电梯和井道正好可以很好的利用。一种方法是人为临时降低高速电梯的速度，可以获得更大的载重量。另一种方法是电梯门两侧的墙体设计为砌块墙，避免设置为剪力墙，可以在必要时把首层及设备层电梯门两侧的墙体拆掉，进入尺寸较大的设备。这时把电梯降到底层，利用电梯井道和滑轮设施就可以更换需维修的设备了。

5目的楼层控制系统

为提高电梯的使用效率，超高层建筑有必要使用电梯的目的楼层控制系统。乘客在上电梯前输入目的楼层，控制系统将进行计算，把人群分组，去相同层的乘客被分配乘同一部电梯，通过电脑精确计算告知乘客乘哪一部電梯最快将其送达指定楼层，减少电梯中间停站，大大提高运力和电梯的效率，减少能耗。

6单井道多轿厢

超高层的电梯服务的人数多，但电梯厅的进深却不能过大，否则使用会极不方便。为避免造成拥堵，可以设计成在电梯厅两侧均能进入，或者设双层大堂，即首层、二层均设置大堂，首层设自动扶梯直接上二层大堂，在一个井道中设置双轿厢电梯，提高电梯的输送效率，解决疏散的拥挤。单井道多轿厢有上下两部电梯固定连接在一起和单独运行两部电梯两种形式。一般情况下，上下两部电梯连接在一起比较适用在空中大堂的穿梭电梯。

7避难层与电梯开门

消防电梯作为一种消防员救火的必要设施，在避难层必须停靠，而普通电梯因不能阻挡烟气进入，则严禁在避难层开设电梯门。另外设计电梯门需要注意的是，在超高层建筑中剪力墙一般比较厚，如果把电梯门两侧的短墙也作为剪力墙，那么在等候电梯时乘客会不容易看到电梯门是否开启。其实，电梯门处的剪力墙由于有很多洞口对抗震作用不大，只要把电梯门对面的剪力墙加厚就可以达到同样的结构作用，并且电梯门两侧的短墙改为填充墙可以更好的适应不同电梯厂家不同尺寸的呼梯盒、显示屏及这些部件的调整。

8消防电梯的疏散功能

我国目前的消防电梯火灾时一般只用于消防人员进入着火楼层进行扑救楼层火灾时使用。火灾时，消防电梯回到首层供消防人员专用，并对消防电梯的电源和防烟等方面都做了比较明确的规定。有些国家则允许消防电梯参与人员疏散，如澳大利亚可以在报警和消防人员到达的这段时间里，允许建筑管理部门使用消防电梯疏散人群。高层建筑由于垂直疏散距离长，人员疏散到地面需要相当长的时间，仅靠疏散楼梯进行疏散耗时长，尤其对身体不好的人会更加突出。而疏散楼梯安装的乙级防火门，耐火极限为1.0h，楼梯的疏散照明只维持30分钟，一旦疏散楼梯的防火门被损坏，将会造成楼梯内的人员大量窒息死亡.对于几百米的超高层大楼来说，仅靠避难层和楼梯疏散更难保障安全。新《建筑设计防火规范》6.2.9条规定了电梯层门的耐火极限不应低于1.00h。消防电梯具备了防烟、保证消防供电和速度快等功能和优势，可以在消防人员到达前，在管理人员统一指挥下进行人员的疏散，缩短疏散的时间。消防电梯是否可以作为辅助疏散工具非常值得探讨。

9结语

在超高层的设计中电梯是一个需要综合考虑的内容，而电梯技术细节设计的好坏会直接影响建筑的使用。电梯的要求随不同厂家的产品而要求不同，施工图中的技术细节设计还应当结合厂家并遵守当地的不同部门审查要求.不能一概而论。但我还是希望建筑师能将方案设计和施工图技术设计中的点滴经验和想法共享，并非作为设计依据，只是作为参考，扩大设计思路，共同努力提升建筑的品质。