超高層建筑中的電梯設(shè)計(jì)

劉偉

摘要：超高層建筑日益增多，其中電梯的設(shè)計(jì)會(huì)直接影響建筑的使用感受。本文希望通過(guò)共享超高層建筑的電梯設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提升超高層建筑的品質(zhì)。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；電梯；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TU976.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3024（2017）05-52-02

引言

垂直交通的設(shè)計(jì)一直是超高層建筑設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，其中電梯設(shè)計(jì)的好壞是對(duì)建筑品質(zhì)影響非常大的因索，直接影響著建筑的使用，并且建成以后難以更改。在設(shè)計(jì)項(xiàng)目的時(shí)候除了我們經(jīng)常關(guān)注的電梯運(yùn)行速度、載重量和輸送效率以外，在設(shè)計(jì)中對(duì)超高層建筑特有的很多電梯技術(shù)細(xì)節(jié)，能夠給予充分的關(guān)注，會(huì)極大地提高建筑的使用感受和品質(zhì)：

1活塞效應(yīng)

超高層建筑的高度在不斷的增加和刷新紀(jì)錄，但是從人們心里的角度來(lái)講卻不希望長(zhǎng)時(shí)間呆在密閉狹小的電梯里，這就要求電梯速度也不斷隨之增大。當(dāng)電梯在井道中高速運(yùn)行時(shí)，如果還是采用低速電梯的井道，沒(méi)有采取相應(yīng)的措施，那么就會(huì)形成一種活塞效應(yīng)：電梯的上下部分空氣壓力不平衡，干擾電梯的穩(wěn)定。目前世界上超高層建筑的電梯速度都很快：上海金茂大廈9m/s、上海環(huán)球金融中心10m/s、臺(tái)北101大廈16.8m/s、迪拜塔17.5m/s、上海中心大廈為18m/s。一般來(lái)講電梯的速度在超過(guò)2.5m/s時(shí)就需要考慮電梯活塞效應(yīng)的影響了。其解決方案可以是相鄰電梯井道設(shè)置較大的洞口或是只設(shè)梁不再設(shè)置隔墻去隔斷井道，使多個(gè)電梯的井道空間連通，就可以避免空氣的擠壓對(duì)高速電梯的影響。還有另外一種情況：由于防火要求，消防電梯和普通客梯的井道不能連通，這就有可能存在單井道的高速電梯，那么則需要擴(kuò)大井道尺寸或相鄰設(shè)置用來(lái)平衡電梯井道上下部分空氣壓力的井道，同樣可以降低高速電梯井道中的活塞效應(yīng)。

2逃生與救援

在超高層建筑中由于電梯需要分區(qū)設(shè)置或在空中大堂進(jìn)行換乘，高區(qū)電梯會(huì)有十幾層、二十幾層或更多的樓層在低區(qū)不停站。如有故障電梯停在在此區(qū)間，就需要考慮在此區(qū)間對(duì)乘客的救援和逃生，在高區(qū)電梯不停站的低區(qū)電梯井上設(shè)置逃生救援口。根據(jù)《電梯制造與安裝安全規(guī)范》GB7588中規(guī)定：相鄰兩層地坎之間距離超過(guò)11米時(shí)，在其間井道壁上開(kāi)設(shè)供救援乘客的門(mén)，要求不應(yīng)小于1800×350。而利用相鄰電梯進(jìn)行救援和逃生需要電梯轎廂有逃生門(mén)，增加造價(jià)和救援難度。因此一般會(huì)在不停站的樓層電梯門(mén)范圍內(nèi)設(shè)置救援逃生門(mén)。但應(yīng)當(dāng)特別注意的是在電梯不開(kāi)門(mén)的樓層往往會(huì)布置衛(wèi)生間，在布置衛(wèi)生潔具及隔斷的時(shí)候要避開(kāi)逃生門(mén)，以免救援逃生門(mén)被潔具或隔斷阻擋。（圖1）

3厚底板與深機(jī)坑的矛盾

超高層的主樓底板一般都很厚，200米以上的超高層就會(huì)有大于3米厚度的底板，而超高層電梯速度較大，需要的電梯機(jī)坑又很深，再考慮消防電梯的集水坑，會(huì)對(duì)施工和整體造價(jià)影響很大。不同電梯廠家的高速電梯機(jī)坑深度要求差別較大，一般來(lái)說(shuō)速度4m/s的電梯基坑不考慮集水坑就需要大約4.5米以上的深度，速度6m/s的電梯基坑不考慮集水坑就需要大約5米以上的深度，在厚底板上設(shè)置電梯深機(jī)坑的代價(jià)很大。如果我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)通過(guò)地下室防火分區(qū)的合理劃分，主樓的消防電梯不下到最底層，由附樓（或裙房）的消防電梯下到最底層保證每個(gè)防火分區(qū)都能設(shè)置一臺(tái)消防電梯，以此解決消防電梯問(wèn)題，會(huì)給施工帶來(lái)非常大的便利。這是因?yàn)楦綐牵ɑ蛉狗浚┑牡装搴穸纫话愣急戎鳂切『芏唷４朔椒▽⒋蟠鬁p少基坑支護(hù)深度，方便底板施工，有效節(jié)約超高層建筑的工程造價(jià)。但是這種設(shè)計(jì)思路必須征得當(dāng)?shù)叵兰皥D審部門(mén)的認(rèn)可。

4設(shè)備維修

超高層建筑設(shè)備復(fù)雜，需要在設(shè)備層設(shè)置大量的設(shè)備進(jìn)行接力傳輸和轉(zhuǎn)換，而這些設(shè)備的尺寸和重量都比較大，這樣設(shè)備層的設(shè)備維修和更換也是一個(gè)需要考慮的重要問(wèn)題。電梯和井道正好可以很好的利用。一種方法是人為臨時(shí)降低高速電梯的速度，可以獲得更大的載重量。另一種方法是電梯門(mén)兩側(cè)的墻體設(shè)計(jì)為砌塊墻，避免設(shè)置為剪力墻，可以在必要時(shí)把首層及設(shè)備層電梯門(mén)兩側(cè)的墻體拆掉，進(jìn)入尺寸較大的設(shè)備。這時(shí)把電梯降到底層，利用電梯井道和滑輪設(shè)施就可以更換需維修的設(shè)備了。

5目的樓層控制系統(tǒng)

為提高電梯的使用效率，超高層建筑有必要使用電梯的目的樓層控制系統(tǒng)。乘客在上電梯前輸入目的樓層，控制系統(tǒng)將進(jìn)行計(jì)算，把人群分組，去相同層的乘客被分配乘同一部電梯，通過(guò)電腦精確計(jì)算告知乘客乘哪一部電梯最快將其送達(dá)指定樓層，減少電梯中間停站，大大提高運(yùn)力和電梯的效率，減少能耗。

6單井道多轎廂

超高層的電梯服務(wù)的人數(shù)多，但電梯廳的進(jìn)深卻不能過(guò)大，否則使用會(huì)極不方便。為避免造成擁堵，可以設(shè)計(jì)成在電梯廳兩側(cè)均能進(jìn)入，或者設(shè)雙層大堂，即首層、二層均設(shè)置大堂，首層設(shè)自動(dòng)扶梯直接上二層大堂，在一個(gè)井道中設(shè)置雙轎廂電梯，提高電梯的輸送效率，解決疏散的擁擠。單井道多轎廂有上下兩部電梯固定連接在一起和單獨(dú)運(yùn)行兩部電梯兩種形式。一般情況下，上下兩部電梯連接在一起比較適用在空中大堂的穿梭電梯。

7避難層與電梯開(kāi)門(mén)

消防電梯作為一種消防員救火的必要設(shè)施，在避難層必須停靠，而普通電梯因不能阻擋煙氣進(jìn)入，則嚴(yán)禁在避難層開(kāi)設(shè)電梯門(mén)。另外設(shè)計(jì)電梯門(mén)需要注意的是，在超高層建筑中剪力墻一般比較厚，如果把電梯門(mén)兩側(cè)的短墻也作為剪力墻，那么在等候電梯時(shí)乘客會(huì)不容易看到電梯門(mén)是否開(kāi)啟。其實(shí)，電梯門(mén)處的剪力墻由于有很多洞口對(duì)抗震作用不大，只要把電梯門(mén)對(duì)面的剪力墻加厚就可以達(dá)到同樣的結(jié)構(gòu)作用，并且電梯門(mén)兩側(cè)的短墻改為填充墻可以更好的適應(yīng)不同電梯廠家不同尺寸的呼梯盒、顯示屏及這些部件的調(diào)整。

8消防電梯的疏散功能

我國(guó)目前的消防電梯火災(zāi)時(shí)一般只用于消防人員進(jìn)入著火樓層進(jìn)行撲救樓層火災(zāi)時(shí)使用。火災(zāi)時(shí)，消防電梯回到首層供消防人員專用，并對(duì)消防電梯的電源和防煙等方面都做了比較明確的規(guī)定。有些國(guó)家則允許消防電梯參與人員疏散，如澳大利亞可以在報(bào)警和消防人員到達(dá)的這段時(shí)間里，允許建筑管理部門(mén)使用消防電梯疏散人群。高層建筑由于垂直疏散距離長(zhǎng)，人員疏散到地面需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，僅靠疏散樓梯進(jìn)行疏散耗時(shí)長(zhǎng)，尤其對(duì)身體不好的人會(huì)更加突出。而疏散樓梯安裝的乙級(jí)防火門(mén)，耐火極限為1.0h，樓梯的疏散照明只維持30分鐘，一旦疏散樓梯的防火門(mén)被損壞，將會(huì)造成樓梯內(nèi)的人員大量窒息死亡.對(duì)于幾百米的超高層大樓來(lái)說(shuō)，僅靠避難層和樓梯疏散更難保障安全。新《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》6.2.9條規(guī)定了電梯層門(mén)的耐火極限不應(yīng)低于1.00h。消防電梯具備了防煙、保證消防供電和速度快等功能和優(yōu)勢(shì)，可以在消防人員到達(dá)前，在管理人員統(tǒng)一指揮下進(jìn)行人員的疏散，縮短疏散的時(shí)間。消防電梯是否可以作為輔助疏散工具非常值得探討。

9結(jié)語(yǔ)

在超高層的設(shè)計(jì)中電梯是一個(gè)需要綜合考慮的內(nèi)容，而電梯技術(shù)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)的好壞會(huì)直接影響建筑的使用。電梯的要求隨不同廠家的產(chǎn)品而要求不同，施工圖中的技術(shù)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)還應(yīng)當(dāng)結(jié)合廠家并遵守當(dāng)?shù)氐牟煌块T(mén)審查要求.不能一概而論。但我還是希望建筑師能將方案設(shè)計(jì)和施工圖技術(shù)設(shè)計(jì)中的點(diǎn)滴經(jīng)驗(yàn)和想法共享，并非作為設(shè)計(jì)依據(jù)，只是作為參考，擴(kuò)大設(shè)計(jì)思路，共同努力提升建筑的品質(zhì)。