超高層建筑辦公區域豎向交通設計初探

王永煒

(中國建筑西南設計研究院有限公司,四川成都 610041)

近10年來隨著中國城市發展速度加快，超高層建筑如雨后春筍般在各大城市的核心區域拔地而起。商業+辦公+酒店的綜合體模式也越來越多的被各個項目所采用，其對土地的高效利用和功能區域復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，在超高層建筑設計中一般都會嚴格控制核心筒面積，而對其面積影響最大的則是乘客電梯的數量。電梯在一天中的使用情況與極具中國特色的“鐵路春運”十分相似——“高峰時擠不上，平時又很富余”。因此，針對這類豎向交通設計，通過科學分析，合理選擇電梯指標、科學規劃運行方式，在一定程度上決定了其建筑設計的優劣以及實際使用的便利與否。

1 宏觀——針對辦公電梯使用特點進行設計

作為設計的基礎，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”運行及“平時”運行(圖1)。在不同的高峰運行時段，由于人員心理感受的不同，對電梯運行效率的要求也有區別：早高峰，絕大多數人員由一層向上運送，心理較為焦慮；午高峰，就餐上下人員均有，持續時間較長，心理較為放松；晚高峰，各公司下班時間有所不同，持續時間較長，心理較為放松。

圖1 電梯運行時段分析

對于以上要求，在電梯運行參數中“5 min運送能力”和“平均等待時間”這兩個關鍵指標是影響最大的因素(圖2)。

圖2 電梯運行參數影響分析

分析可知：在早高峰，全樓絕大多數人員需在短時間內由一層向上運送，對電梯5 min運送能力及平均等待時間均有較高要求；午、晚高峰，由上向下的運送能力要求較高，平均等待時間要求相對于電梯5 min運送能力要求較高；平時，電梯運力完全能滿足需求，對平均等待時間要求較高。因此，電梯運行模式應根據一天內不同時間段使用強度及人員需求做出相應調整，如果單一強調滿足高峰期需求則會造成較大的建造及維護資金浪費，然而僅滿足平時需求則會造成高峰期出現擁堵現象，嚴重降低項目品質。

結合以上分析可以看出，在選擇提高電梯運行效率的方案時，不能僅僅依靠增加電梯數量、速度、載重等，而是需要結合項目實際，進行“效率——成本”綜合優化(圖3)。

2 微觀——針對具體項目特點進行設計

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

電梯運行效率計算取負荷最大的早高峰時段，分別以普通群控、首層預分配、層層預分配三種控制方式，每種方式分別以“不分高低區”和“分高低區”進行計算。由國內5家主要電梯生產廠家按統一技術輸入條件進行計算，并提交報告。通過對其計算結果的比對分析，可以看出在單臺電梯負擔較多辦公人數的情況下，電梯控制方式的選擇對運輸能力的有著明顯的影響(圖5)。

圖3 提高電梯運行效率方式分析

圖4 主核心筒辦公電梯分布

由于傳統群控不論是何種運行方式都無法滿足早高峰運行能力需求，會在高峰期產生嚴重的排隊現象，影響人員使用及項目品質，而被排除。在對比了首層預分配及層層預分配兩種模式后，可以看出：首層預分配能滿足早高峰電梯運送效率，對比傳統群控方式5 min運送能力提高30%～35%，超過10%運送能力要求，平均等待時間縮短20%～30% ，控制在40 s以內；相較于層層預分配與傳統群控模式之間較大的控制差別，其僅在首層進行預分配，其他樓層及轎廂內控制方式與傳統群控相同，不會引起較大的管理問題；初期建設投資相較于層層預分配大大減少。因此，在控制方式選擇上，首層預分配優勢明顯。進一步分析可以看出，是否分高低區時對“平均等待時間”和“5 min運送能力”有明顯的影響，結合不同時段人員心理對電梯運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，僅停靠一層及辦公樓層，集中運力；其他時段不分高低區，停靠商業及地下室樓層，方便人員到達商業及地下室等功能區域。

圖5 不同運行方式下電梯運行效率比對

圖6 不同時段電梯?？繕菍邮疽?/p>

此項目在設置適當數量的乘客電梯，采用首層預分配系統，以及靈活的樓層停靠規劃的情況下，實現了“效率——成本”最優的目的。

綜上所述，在進行超高層建筑辦公區域豎向交通設計時，應避免單一靠增加電梯數量、梯速、載重等高成本方式提高運載能力，而應綜合“效率”、“成本”、“使用”等多方面因素進行分析對比，在科學計算的基礎上，采用靈活的運行策略，充分挖掘電梯的運送潛能，滿足辦公人群在不同時段對豎向交通的不同需求。