超高层建筑办公区域竖向交通设计初探

王永炜

(中国建筑西南设计研究院有限公司,四川成都 610041)

近10年来随着中国城市发展速度加快，超高层建筑如雨后春笋般在各大城市的核心区域拔地而起。商业+办公+酒店的综合体模式也越来越多的被各个项目所采用，其对土地的高效利用和功能区域复合所带来的便利显而易见，但位于建筑中段，以电梯为主要竖向交通工具的办公区域，交通效率的不足却成为困扰着这一类型建筑正常使用的一大问题。

超高层建筑平面使用效率主要由楼层面积与主核心筒面积确定，为了尽量提高使用效率，在超高层建筑设计中一般都会严格控制核心筒面积，而对其面积影响最大的则是乘客电梯的数量。电梯在一天中的使用情况与极具中国特色的“铁路春运”十分相似——“高峰时挤不上，平时又很富余”。因此，针对这类竖向交通设计，通过科学分析，合理选择电梯指标、科学规划运行方式，在一定程度上决定了其建筑设计的优劣以及实际使用的便利与否。

1 宏观——针对办公电梯使用特点进行设计

作为设计的基础，对办公人群电梯使用方式的分析必不可少。办公电梯主要分为“高峰”运行及“平时”运行(图1)。在不同的高峰运行时段，由于人员心理感受的不同，对电梯运行效率的要求也有区别：早高峰，绝大多数人员由一层向上运送，心理较为焦虑；午高峰，就餐上下人员均有，持续时间较长，心理较为放松；晚高峰，各公司下班时间有所不同，持续时间较长，心理较为放松。

图1 电梯运行时段分析

对于以上要求，在电梯运行参数中“5 min运送能力”和“平均等待时间”这两个关键指标是影响最大的因素(图2)。

图2 电梯运行参数影响分析

分析可知：在早高峰，全楼绝大多数人员需在短时间内由一层向上运送，对电梯5 min运送能力及平均等待时间均有较高要求；午、晚高峰，由上向下的运送能力要求较高，平均等待时间要求相对于电梯5 min运送能力要求较高；平时，电梯运力完全能满足需求，对平均等待时间要求较高。因此，电梯运行模式应根据一天内不同时间段使用强度及人员需求做出相应调整，如果单一强调满足高峰期需求则会造成较大的建造及维护资金浪费，然而仅满足平时需求则会造成高峰期出现拥堵现象，严重降低项目品质。

结合以上分析可以看出，在选择提高电梯运行效率的方案时，不能仅仅依靠增加电梯数量、速度、载重等，而是需要结合项目实际，进行“效率——成本”综合优化(图3)。

2 微观——针对具体项目特点进行设计

以某实际工程为例， 综合体建筑高度为192 m，其竖向功能分区：1至4层为商业区域，5层为会议中心及酒店配套服务区域，6至29层为办公区域，30至46层为酒店客房及俱乐部区域。其办公区域建筑面积约为5×104m2，竖向交通主要由布置于主核心筒内的8台1 600 kg乘客电梯承担(图4)。平均每台电梯约负担6 000 m2办公面积，按每人约15 m2计算办公人数，即每台电梯负担约400人，单台电梯负担人数较多。

电梯运行效率计算取负荷最大的早高峰时段，分别以普通群控、首层预分配、层层预分配三种控制方式，每种方式分别以“不分高低区”和“分高低区”进行计算。由国内5家主要电梯生产厂家按统一技术输入条件进行计算，并提交报告。通过对其计算结果的比对分析，可以看出在单台电梯负担较多办公人数的情况下，电梯控制方式的选择对运输能力的有着明显的影响(图5)。

图3 提高电梯运行效率方式分析

图4 主核心筒办公电梯分布

由于传统群控不论是何种运行方式都无法满足早高峰运行能力需求，会在高峰期产生严重的排队现象，影响人员使用及项目品质，而被排除。在对比了首层预分配及层层预分配两种模式后，可以看出：首层预分配能满足早高峰电梯运送效率，对比传统群控方式5 min运送能力提高30%～35%，超过10%运送能力要求，平均等待时间缩短20%～30% ，控制在40 s以内；相较于层层预分配与传统群控模式之间较大的控制差别，其仅在首层进行预分配，其他楼层及轿厢内控制方式与传统群控相同，不会引起较大的管理问题；初期建设投资相较于层层预分配大大减少。因此，在控制方式选择上，首层预分配优势明显。进一步分析可以看出，是否分高低区时对“平均等待时间”和“5 min运送能力”有明显的影响，结合不同时段人员心理对电梯运载能力的不同需求以及人员目的地需求的不同，可在早高峰采用分高低区，仅停靠一层及办公楼层，集中运力；其他时段不分高低区，停靠商业及地下室楼层，方便人员到达商业及地下室等功能区域。

图5 不同运行方式下电梯运行效率比对

图6 不同时段电梯停靠楼层示意

此项目在设置适当数量的乘客电梯，采用首层预分配系统，以及灵活的楼层停靠规划的情况下，实现了“效率——成本”最优的目的。

综上所述，在进行超高层建筑办公区域竖向交通设计时，应避免单一靠增加电梯数量、梯速、载重等高成本方式提高运载能力，而应综合“效率”、“成本”、“使用”等多方面因素进行分析对比，在科学计算的基础上，采用灵活的运行策略，充分挖掘电梯的运送潜能，满足办公人群在不同时段对竖向交通的不同需求。