上海力高澜湖实业有限公司 200092
摘要：进入21 世纪，中国经济快速发展，城市化水平不断提高，与此同时全国各地超高层建筑如雨后春笋般出现。超高层建筑作为一个区域、一座城市的地标建筑，其外在的形象、对于区域规划的制约、对于城市生活的影响等问题已经得到了重点关注和研究。然而，作为超高层建筑的“心脏”——超高层建筑核心筒，相关的研究却少之又少。而核心筒作为超高层建筑上下联系的交通枢纽，电梯系统又是整个核心筒设计的重中之重。在如今的城市建设中，200米以下的超高层建筑是最为常见的类型。因此，研究200米以下的超高层建筑的核心筒电梯优化方法具有极强的现实意义。本文将结合实际项目——苏州云彩时代集团总部项目，探讨200米以下超高层建筑核心筒电梯系统优化设计的一般方法。
关键词：超高层；建筑；电梯；系统；优化
一．精确电梯服务总人数
电梯服务的人数，是整个电梯系统设计的基础前提参数。电梯服务总人数的两种估算即按人均使用面积计算和按人口系数关系计算。然而，在实际工程中电梯服务总人数的估算却是一件复杂而又不断反复的工作。本文以按人均使用面积计算法为例探讨优化电梯服务总数的关键点。首先根据初步方案、业态布局（专用办公楼、出租办公楼）、估算总建筑面积，然后根据通用的标准层使用率求得总有效使用面积。这两个步骤应随着方案设计的深入，细化业态布局和精确估算总建筑面积。
根据办公建筑设计规范JGJ67-2006-4.1.4，云彩总部基地项目按办公建筑面积每5000平米至少设置一台电梯的要求，本项目主楼办公区标准层面积2400平米，主楼办公楼层2~16层，共15层，去除主楼2~4层区域局部的中庭，总办公面积约35000平米，根据规范要求应至少配置7台电梯，办公区域目前的办公人数约15*（2400-500）/4=7000人左右，办公区总的行程为82.200，停站服务层数19层（地下三层，地上十六层），因而采用的井道尺寸为2700*2500，一般可以设计载重重量为1600KG，乘客人数为21人的乘客电梯，考虑经济性和实用性，电梯的额定速度取值2.5（m/s）。
二．电梯性能参数优化设计：
2.1电梯分区方式的优化设计：
超高层建筑的客梯数量众多，一般采用分组运行方式以便于布置高效集约的核心筒。电梯及电梯厅平面布局一般结合核心筒的平面形状进行组合，各组电梯分别组织不同分区人流，保证客流交通清晰高效、互不干扰。候梯厅的布置应遵循以下原则：
（1）集约高效，节省核心筒空间；
（2）尽量直接对外，减少各组电梯的人流穿插，避免干扰；
（3）交通组织清晰，易于寻路识别。
通过众多案例分析可知，200米以下的超高层建筑常见的组合方式有：“一”字型、“十”字型、“T”字型、“井”字型、“Y”字型、组合型等。
云彩项目的塔楼分为上部酒店部分与下部办公部分，分别设有自己单独的电梯系统。其中酒店四台，在北侧呈一字型布置，由一楼专用大堂直通21层酒店层；办公八台电梯，成Ⅱ字形分布，电梯厅净宽4米，服务于1-20层；消防梯一部，贯穿所有的楼层；另有一部vip电梯，后期通过刷卡可以直通大楼的任意一层。
图1：云彩项目电梯竖向分析图
2.2电梯分区方式的优化设计
电梯分区模式主要分为分区模式和空中大厅模式。通过众多案例调研可知建筑高度在250 米以上超高层建筑多用转换模式，250 米以下超高层多采用分区模式。350 米以上超高层建筑普遍设置了两个空中转换层，以减少电梯井道数量，减少核心筒大小，提高使用率，分区个数为6~8 个。250 米~350 米的超高层建筑普遍设置一个空中转换层，5~6 个垂直分区。150 米~250 米超高层普遍设置四个垂直分区，每隔分区服务层数为10~15 层。100 米左右的超高层普遍设置两个垂直分区。
分区模式和空中大厅模式（转换模式）特点如下表：
图3：云彩项目低区/高区核心筒
三、办公部分峰值使用期电梯使用参数的优化
高峰使用期是所有建筑中交通流量最大的高峰之一，同时上行高峰也是电梯系统最难处理的客流要素，仅上行高峰有公认的经典公式，用于计算RTT（电梯循环运行一周的时间）。在本项目中，上行高峰流量采用80% 的轿厢满载率（乘客有较好的乘坐舒适感）：
电梯数量及等候时间如下：
RTT的定义：电梯从基站出发上行，按照平均停靠次数停站（S），运行至平均最高反折楼层（H），再下行直达基站，此过程所用的时间。
公式：RTT=2Htv+（S+1）ts+2Ptp =235.616
（H：电梯上行时平均最高折返楼层=14.6；tv：层间运行时间＝层间距/电梯额定速度=4.2/2.5=1.68；S：电梯上行时平均停靠次数=10.3；ts：停靠时间（加减速、开关门等）=6.4；P：轿厢所载乘客人数=16.8；tp：乘客进出轿厢的平均时间=3.4）
本项目21人（1600kg）电梯，80%轿厢满载率16.8人；服务楼层15层；H=14.6；S=10.3
重要指标：平均间隔时间（Interval）：办公楼：≤40秒；5分钟运载能力人数/百分比：办公楼：≥11%；理论运行时间（Nominal Travel Time）：办公楼：≤32秒。
本项目的设计情况：
平均间隔时间：=RTT/电梯数=235.616/7=33.7
5分钟运载能力人数：
=0.8*电梯满载人数*电梯数量*300/RTT*总人数 =0.8*21*7*300/235.616*7000=2.139%
理论运行时间：=总的行程/电梯速度=82.200/2.5=32.88
结论：本项目根据规范和电梯数量计算，办公区设置7台，载重量为1600KG，速度为2.5m/s的电梯满足规范要求，但运载能力偏弱。
解决方案：
a.办公人数根据规范计算约7000人左右，实际项目的主楼规模（主楼楼梯考虑1~4层裙房办公不停，标准层容量建议控制在240（设置二个疏散楼梯，每个1200mm）*11=2640人左右
b. 考虑办公部分再增加一部客梯，客梯设置为8部，并根据全国民用建筑统一技术措施货梯与客梯的比例为1：4的要求，考虑再增加一台客梯，可以解决部分运力不足的问题。
c.考虑增加客梯的速度提高到3.5m/s
最终，本项目采用了b方案，即增加一部vip电梯。
四、公寓式酒店电梯主要指标选用优化分析
本项目公寓设置在主楼高区总客房数374间，根据全国民用建筑统一技术措施酒店舒适型70~100客房/台，目前设置4台电梯比较合理，总的行程为126.8米，停站服务层数14层（地下三层，地上十一层），设计的井道尺寸2700*2500，一般可以设计载重重量1600KG，乘客人数为21人的乘客电梯，考虑经济性和实用性，电梯的额定速度取值4.0（m/s）。
公寓式酒店电梯数量分析及计算如下：
公式：RTT=2Htv+（S+1）ts+2Ptp =196.4
（H：电梯上行时平均最高折返楼层=10.8；tv：层间运行时间＝层间距/电梯额定速度=3.6/4=0.9；S：电梯上行时平均停靠次数=8.8；ts：停靠时间（加减速、开关门等）=6.4；
P：轿厢所载乘客人数=16.8；tp：乘客进出轿厢的平均时间=3.4）
重要指标：平均间隔时间（Interval）：办公楼：≤40秒；5分钟运载能力人数/百分比：办公楼：≥11%；理论运行时间（Nominal Travel Time）：办公楼：≤32秒。
本项目的设计情况：
平均间隔时间：=RTT/电梯数=196.4/4=28.05
5分钟运载能力人数：=0.8*电梯满载人数*电梯数量*300/RTT*总人数=0.8*21*7*300/196.4*748=24.02%
理论运行时间：=总的行程/电梯速度=126.8/4=31.7
结论：本项目根据规范和电梯数量计算，公寓区设置4台，载重量为1600KG，速度为4.0m/s的电梯是合理和满足规范要求的。
五、结语
超高层建筑核心筒中的电梯系统设计，是一个极度专业化、精细化并且个性化的工作。由于每个项目都不尽相同，因此在每个项目进行中，应结合现实情况做出个性化的设计，才能够为超高层建筑创造出经济、合理、高品质的使用空间。
参考文献
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[5]JGJ67-2006.办公建筑设计规范[S].中国计划出版社，2006.
论文作者:高伟业
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年4期
论文发表时间:2019/6/25
标签：电梯论文; 高层建筑论文; 项目论文; 分区论文; 时间论文; 平均论文; 人数论文; 《建筑学研究前沿》2019年4期论文;