淺談超高層建筑的電梯技術(shù)與策略

1、    淺談超高層建筑的電梯技術(shù)與策略    劉春艷劉偉偉高芳芳孫彥山摘 要：隨著城市用地變得緊張，超高層建筑應(yīng)運(yùn)而生，隨之帶來了超高層建筑的電梯技術(shù)問題。文章綜述了當(dāng)今國內(nèi)外適用于超高層建筑電梯技術(shù)與策略的原理與實施方法，分析了各技術(shù)與策略的特點(diǎn)與優(yōu)劣，列舉了各技術(shù)與策略的應(yīng)用實例，最后對其技術(shù)發(fā)展前景做出了展望。關(guān)鍵詞：電梯技術(shù)；超高層建筑；雙層轎廂電梯；高空門廳電梯系統(tǒng)；雙子電梯1 概述隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市用地變得緊張。為提高用地效率，超高層建筑應(yīng)運(yùn)而生。隨之帶來了垂直方向上的交通問題，也就是電梯技術(shù)問題。超高層建筑一般是指建筑高度超過100m

2、的住宅或公共建筑1。目前“世界第一高樓”、162層、總高828米的迪拜塔所采用的電梯最高速度達(dá)17.5m/s，從底層到達(dá)頂層最快僅需60秒。因此通過提高速度以期減少乘梯時間，收益十分有限。于是，人們將提高超高層建筑電梯運(yùn)輸效率的關(guān)鍵放在了不斷改進(jìn)電梯技術(shù)與策略上。2 超高層建筑電梯技術(shù)簡介2.1 傳統(tǒng)分層（區(qū)）技術(shù)普通住宅電梯一般采用每層?？块_門的方式。但超高層建筑采用這種策略會使電梯運(yùn)行周期變長，效率降低，而且多次起停將嚴(yán)重影響乘客的乘梯體驗?，F(xiàn)行辦公建筑設(shè)計規(guī)范規(guī)定：建筑高度超過75m的辦公建筑電梯應(yīng)分區(qū)或分層使用。分層停站策略在實際應(yīng)用中通常有如下的分類方式：（1）按奇偶層分區(qū)的方式。這

3、種分區(qū)方式比較簡單，其缺陷是奇偶層間的移動受限。其系統(tǒng)?？糠绞饺鐖D1（a）。（2）按高低層分區(qū)的方式。該系統(tǒng)?？糠绞饺鐖D1（b），將整個建筑按電梯的服務(wù)分區(qū)劃分成若干段。服務(wù)于中高區(qū)的電梯由于有相當(dāng)一段距離無需停層，可以保持高速運(yùn)行；低區(qū)電梯因為連續(xù)密集的停層，所以無需采用高速電梯。（3）按樓宇功能分區(qū)的方式。如今的超高層建筑通常集住宿、餐飲、商務(wù)、觀光、娛樂等功能為一體，不同功能樓層間的交流較少，因此根據(jù)樓宇功能分區(qū)能夠保證較好的運(yùn)輸效率。2.2 雙層轎廂電梯在超高層建筑中，為增加運(yùn)力而增加電梯所占用的井道空間將影響超高層建筑的凈有效面積和使用效率。因此，能否充分利用有限的電梯井道空間、提高

4、井道運(yùn)輸能力，成為決定超高層建筑使用效率的關(guān)鍵。2.2.1 雙層轎廂電梯雙層轎廂電梯就是把兩個轎廂上下疊合，乘客分層同時上下，其結(jié)構(gòu)如圖2（a）所示。這個類似雙層巴士的電梯系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是加大電梯運(yùn)力，提高空間利用率2。但雙層轎廂電梯也有其局限性：首先，雙層轎廂是由兩個轎廂固定在一個轎廂架內(nèi)的整體，所以采用該電梯的建筑層高必須一致。這對建筑設(shè)計和電梯長期使用后的改造形成了很大的制約。其次，雙層轎廂電梯的運(yùn)行模式通常隨交通流的改變而改變。所以，乘客需根據(jù)目的樓層和電梯即時控制策略決定候梯位置。最后，由于雙層轎廂電梯運(yùn)送的乘客數(shù)量較多，在上下轎廂都在使用時，可能存在一個轎廂開門進(jìn)出乘客，另一轎廂沒有進(jìn)

5、出需求但需忍受梯門沒有開合動作的電梯停站的情況，影響乘梯體驗。此外，大轎廂、大功率主機(jī)對整個電梯系統(tǒng)的土建基礎(chǔ)、設(shè)備質(zhì)量、維保能力等要求都隨之提高。一般說來，雙層轎廂電梯在50層以內(nèi)會有較高的效率，超過50層時則需考慮更加先進(jìn)的電梯技術(shù)策略。2.2.2 可伸縮式雙層電梯可伸縮式雙層電梯，是在雙層轎廂電梯的基礎(chǔ)上，在轎廂間安裝了可變樓層驅(qū)動裝置來完成不同高度樓層停站時的平層適應(yīng)問題。其結(jié)構(gòu)如圖2（b）所示。位于上海陸家嘴的上海環(huán)球金融中心在總計120多部電梯中使用了16部可伸縮式雙層轎廂電梯和6部普通雙層轎廂電梯。2.2.3 高空門廳電梯系統(tǒng)電梯分層（區(qū)）布置會面臨低層電梯運(yùn)載力不足、高層電梯閑

6、置的問題。雙層轎廂電梯在高于50層的建筑中效率會降低，于是產(chǎn)生了高空門廳電梯系統(tǒng)3（the sky lobby elevator system）。該系統(tǒng)在建筑中設(shè)有若干個空中轉(zhuǎn)換廳，乘客乘快速梯到達(dá)空中轉(zhuǎn)換廳后換乘覆蓋相應(yīng)樓層的電梯前往具體目的樓層，其系統(tǒng)?？糠绞饺鐖D1（c）所示。其優(yōu)勢在于：通往空中轉(zhuǎn)換廳的快速電梯，因沒有中間?？繉佣芤愿咚龠\(yùn)行；而且不同分段的電梯可以在同一井道內(nèi)運(yùn)行，為超高層建筑節(jié)約了大量的可用面積；其缺點(diǎn)是前往中高區(qū)時需要換乘。為了提高電梯的運(yùn)輸效率，電梯公司建議建筑在240m或50層以上才考慮使用這種電梯系統(tǒng)。在全球超高層建筑中采用這種電梯系統(tǒng)的有：臺北101大廈同樣

7、層數(shù)的上海環(huán)球金融中心、香港環(huán)球國際貿(mào)易廣場和上海中心大廈等知名建筑。2.2.4 雙子電梯高空門廳電梯系統(tǒng)需要換乘和雙層轎廂電梯特殊的控制策略都會降低乘客的乘梯體驗。為了不降低乘梯體驗，蒂森電梯公司提出了雙子電梯的概念，其系統(tǒng)組成如圖3所示。不同于雙層轎廂電梯，雙子電梯的上下轎廂擁有各自獨(dú)立的主機(jī)、控制系統(tǒng)、安全部件、對重和鋼絲繩，但共用廳門和導(dǎo)軌4。在使用時，雙子電梯有專門的目的選層控制系統(tǒng)對乘客的呼梯信號進(jìn)行分配，推薦乘客選擇合適的電梯前往目標(biāo)樓層，因此一般會配合使用一臺傳統(tǒng)電梯，以確保乘客直接到達(dá)頂層或底層。此外，通常在底層端站下方為轎廂預(yù)留一個“轎廂庫”，必要時將一個轎廂關(guān)閉并停止于此

8、。與雙層轎廂電梯相比，雙子電梯有以下優(yōu)勢：（1）轎廂更具靈活性。兩個轎廂可同時獨(dú)立工作，在具有兩個或更多的主服務(wù)層或樓層間有客流使用的建筑中，其效率優(yōu)勢更加明顯。（2）無需在入口層處設(shè)立扶梯或其他設(shè)施對候梯人群進(jìn)行分流。（3）在非高峰期可關(guān)閉一個轎廂，更加節(jié)能。（4）采用普通的曳引安全部件，在制造、使用、維保等方面具有優(yōu)勢。（5）對樓層間距沒有任何限制，因此在老舊電梯更新時更具優(yōu)勢。自從2004年首部雙子電梯在蒂森克虜伯公司總部大樓安裝，德國寶馬公司辦公樓、俄羅斯聯(lián)邦大廈a塔、沙特阿拉伯資本市場監(jiān)管局總部大廈等新建和改造的建筑項目中采用了雙子電梯系統(tǒng)。2012年2月，中國首例雙子電梯系統(tǒng)在大連

9、星海假日酒店電梯改造項目中完成安裝5，此后北京奧林匹克 望塔、天津津灣廣場、成都金融城南塔等項目都安裝了雙子電梯系統(tǒng)。3 結(jié)論與展望對比幾種電梯系統(tǒng)及控制策略，雙子電梯系統(tǒng)以其安裝、維保和改造時的適應(yīng)性，使用過程中靈活性和高效性，已經(jīng)顯示出其在超高層建筑中的優(yōu)越性。當(dāng)然，雙子電梯的發(fā)展絕不會止于此，它還可以從以下幾點(diǎn)中做出提升：（1）算法是決定乘客候梯、乘梯時間長短的關(guān)鍵。雙子電梯由最初因為安全無法保證而無法實現(xiàn)兩個轎廂相對運(yùn)動，發(fā)展到現(xiàn)在通過監(jiān)控兩個轎廂距離來決定轎廂速度，就是算法不斷優(yōu)化的結(jié)果。因此，不斷探尋更加先進(jìn)可靠的算法是雙子電梯未來發(fā)展的方向。（2）雙子電梯的出現(xiàn)，對于傳統(tǒng)電梯的一個井道內(nèi)一個轎廂的印象帶來了變革性的沖擊。隨著雙子電梯技術(shù)的成熟，三子電梯很有可能適時出現(xiàn)，進(jìn)一步提高井道利用率和電梯的運(yùn)輸效率。參考文獻(xiàn)1gb 50352-2005.民用建筑設(shè)計通則s.2肖鐵軍，王岳峰.雙層轎廂電梯在高層辦公建筑中的應(yīng)用j.電氣應(yīng)用，2010（11）.3黃懷海.超高