超高層建筑辦公區(qū)域豎向交通設(shè)計(jì)初探

王永煒

(中國建筑西南設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川成都 610041)

近10年來隨著中國城市發(fā)展速度加快，超高層建筑如雨后春筍般在各大城市的核心區(qū)域拔地而起。商業(yè)+辦公+酒店的綜合體模式也越來越多的被各個(gè)項(xiàng)目所采用，其對土地的高效利用和功能區(qū)域復(fù)合所帶來的便利顯而易見，但位于建筑中段，以電梯為主要豎向交通工具的辦公區(qū)域，交通效率的不足卻成為困擾著這一類型建筑正常使用的一大問題。

超高層建筑平面使用效率主要由樓層面積與主核心筒面積確定，為了盡量提高使用效率，在超高層建筑設(shè)計(jì)中一般都會嚴(yán)格控制核心筒面積，而對其面積影響最大的則是乘客電梯的數(shù)量。電梯在一天中的使用情況與極具中國特色的“鐵路春運(yùn)”十分相似——“高峰時(shí)擠不上，平時(shí)又很富余”。因此，針對這類豎向交通設(shè)計(jì)，通過科學(xué)分析，合理選擇電梯指標(biāo)、科學(xué)規(guī)劃運(yùn)行方式，在一定程度上決定了其建筑設(shè)計(jì)的優(yōu)劣以及實(shí)際使用的便利與否。

1 宏觀——針對辦公電梯使用特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)

作為設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對辦公人群電梯使用方式的分析必不可少。辦公電梯主要分為“高峰”運(yùn)行及“平時(shí)”運(yùn)行(圖1)。在不同的高峰運(yùn)行時(shí)段，由于人員心理感受的不同，對電梯運(yùn)行效率的要求也有區(qū)別：早高峰，絕大多數(shù)人員由一層向上運(yùn)送，心理較為焦慮；午高峰，就餐上下人員均有，持續(xù)時(shí)間較長，心理較為放松；晚高峰，各公司下班時(shí)間有所不同，持續(xù)時(shí)間較長，心理較為放松。

圖1 電梯運(yùn)行時(shí)段分析

對于以上要求，在電梯運(yùn)行參數(shù)中“5 min運(yùn)送能力”和“平均等待時(shí)間”這兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)是影響最大的因素(圖2)。

圖2 電梯運(yùn)行參數(shù)影響分析

分析可知：在早高峰，全樓絕大多數(shù)人員需在短時(shí)間內(nèi)由一層向上運(yùn)送，對電梯5 min運(yùn)送能力及平均等待時(shí)間均有較高要求；午、晚高峰，由上向下的運(yùn)送能力要求較高，平均等待時(shí)間要求相對于電梯5 min運(yùn)送能力要求較高；平時(shí)，電梯運(yùn)力完全能滿足需求，對平均等待時(shí)間要求較高。因此，電梯運(yùn)行模式應(yīng)根據(jù)一天內(nèi)不同時(shí)間段使用強(qiáng)度及人員需求做出相應(yīng)調(diào)整，如果單一強(qiáng)調(diào)滿足高峰期需求則會造成較大的建造及維護(hù)資金浪費(fèi)，然而僅滿足平時(shí)需求則會造成高峰期出現(xiàn)擁堵現(xiàn)象，嚴(yán)重降低項(xiàng)目品質(zhì)。

結(jié)合以上分析可以看出，在選擇提高電梯運(yùn)行效率的方案時(shí)，不能僅僅依靠增加電梯數(shù)量、速度、載重等，而是需要結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際，進(jìn)行“效率——成本”綜合優(yōu)化(圖3)。

2 微觀——針對具體項(xiàng)目特點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)

以某實(shí)際工程為例， 綜合體建筑高度為192 m，其豎向功能分區(qū)：1至4層為商業(yè)區(qū)域，5層為會議中心及酒店配套服務(wù)區(qū)域，6至29層為辦公區(qū)域，30至46層為酒店客房及俱樂部區(qū)域。其辦公區(qū)域建筑面積約為5×104m2，豎向交通主要由布置于主核心筒內(nèi)的8臺1 600 kg乘客電梯承擔(dān)(圖4)。平均每臺電梯約負(fù)擔(dān)6 000 m2辦公面積，按每人約15 m2計(jì)算辦公人數(shù)，即每臺電梯負(fù)擔(dān)約400人，單臺電梯負(fù)擔(dān)人數(shù)較多。

電梯運(yùn)行效率計(jì)算取負(fù)荷最大的早高峰時(shí)段，分別以普通群控、首層預(yù)分配、層層預(yù)分配三種控制方式，每種方式分別以“不分高低區(qū)”和“分高低區(qū)”進(jìn)行計(jì)算。由國內(nèi)5家主要電梯生產(chǎn)廠家按統(tǒng)一技術(shù)輸入條件進(jìn)行計(jì)算，并提交報(bào)告。通過對其計(jì)算結(jié)果的比對分析，可以看出在單臺電梯負(fù)擔(dān)較多辦公人數(shù)的情況下，電梯控制方式的選擇對運(yùn)輸能力的有著明顯的影響(圖5)。

圖3 提高電梯運(yùn)行效率方式分析

圖4 主核心筒辦公電梯分布

由于傳統(tǒng)群控不論是何種運(yùn)行方式都無法滿足早高峰運(yùn)行能力需求，會在高峰期產(chǎn)生嚴(yán)重的排隊(duì)現(xiàn)象，影響人員使用及項(xiàng)目品質(zhì)，而被排除。在對比了首層預(yù)分配及層層預(yù)分配兩種模式后，可以看出：首層預(yù)分配能滿足早高峰電梯運(yùn)送效率，對比傳統(tǒng)群控方式5 min運(yùn)送能力提高30%～35%，超過10%運(yùn)送能力要求，平均等待時(shí)間縮短20%～30% ，控制在40 s以內(nèi)；相較于層層預(yù)分配與傳統(tǒng)群控模式之間較大的控制差別，其僅在首層進(jìn)行預(yù)分配，其他樓層及轎廂內(nèi)控制方式與傳統(tǒng)群控相同，不會引起較大的管理問題；初期建設(shè)投資相較于層層預(yù)分配大大減少。因此，在控制方式選擇上，首層預(yù)分配優(yōu)勢明顯。進(jìn)一步分析可以看出，是否分高低區(qū)時(shí)對“平均等待時(shí)間”和“5 min運(yùn)送能力”有明顯的影響，結(jié)合不同時(shí)段人員心理對電梯運(yùn)載能力的不同需求以及人員目的地需求的不同，可在早高峰采用分高低區(qū)，僅停靠一層及辦公樓層，集中運(yùn)力；其他時(shí)段不分高低區(qū)，停靠商業(yè)及地下室樓層，方便人員到達(dá)商業(yè)及地下室等功能區(qū)域。

圖5 不同運(yùn)行方式下電梯運(yùn)行效率比對

圖6 不同時(shí)段電梯停靠樓層示意

此項(xiàng)目在設(shè)置適當(dāng)數(shù)量的乘客電梯，采用首層預(yù)分配系統(tǒng)，以及靈活的樓層停靠規(guī)劃的情況下，實(shí)現(xiàn)了“效率——成本”最優(yōu)的目的。

綜上所述，在進(jìn)行超高層建筑辦公區(qū)域豎向交通設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免單一靠增加電梯數(shù)量、梯速、載重等高成本方式提高運(yùn)載能力，而應(yīng)綜合“效率”、“成本”、“使用”等多方面因素進(jìn)行分析對比，在科學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)上，采用靈活的運(yùn)行策略，充分挖掘電梯的運(yùn)送潛能，滿足辦公人群在不同時(shí)段對豎向交通的不同需求。