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1、超高层建筑交通核设计方法分析 概述：超高层交通核设计是涉及到各个专业的知识。作为我们建筑专业来说，有必要熟悉各个专业交通核设计的基本原则，协调各方面的设计矛盾，梳理交通核各组成部分的关系，使交通核能充分发挥其运行效率和经济效益。交通核不仅是水、电、空调上下传送的通道，更是使用者垂直交通与安全逃生的通道，可以说交通核是超高层建筑的生命中枢所在，所以交通核是超高层建筑设计的一个关键部分。交通核还涉及到建筑物的“得房率”问题，交通核的面积大小直接影响到得房率高低。一般来说，建筑物越高需要的交通核面积就越大，得房率也随之下降，在标准层平面面积一定的情况下，交通核布置应当尽量紧凑，面积越小越好。在这种情
2、况下，对交通核优化设计成为必要。 本文通过在理论上的分析，根据建筑物的规模以及使用人数，大致的量化交通核各组成部分的面积大小，估算出建筑物需要的电梯数量，并采用合适的电梯运行方式，在合适的区域布置足够的设备房间及管井，同时保证有充足的卫生器具和舒适的使用尺度，从而提高实用率。 交通核设计基本原则 在设计交通核平面时，一般来说电梯居中布置有利于发挥电梯井道刚度大的优点，易于结构布置；楼梯间及消防电梯间布置要均衡，便于消防疏散；卫生间、茶水间等则多利用电梯上下分区而节省出来的空间，灵活布置；至于管井、机房，应靠交通核外围布置，以利于走线和减少线路能量损耗。 具体到每个管井，则略有不同：水管井应靠近
3、用水单元分散布置，如卫生间、开水间以及空调机房等；电气间不管是否进人检修，紧邻公共走道布置比较适宜，保证检修时不影响办公空间的使用；空调竖井则更需要沿交通核外围布置，因其水平支管尺寸较大，为避免穿越剪力墙以及尽少影响吊顶高度，在剪力墙外侧布置最为理想。 交通核根据标准层的平面采用不同的形状，随着标准层的平面变化日益丰富，交通核的平面形状也变化多端，但这都是可以由最基本的形状通过组合或者变体衍生出来的。1) 矩形 矩形平面是最常见、使用率最高的形式，不仅由于矩形的标准层平面占大多数，还因为其易于组织交通核各部分的交通联系的特点，在超高层办公楼中广泛应用。 特点：楼梯间（消防电梯间）分居交通核两侧
4、，中间部分并列布置电梯组群，并按照竖向分区把电梯分为若干组群，建筑物越高分的组群就越多，交通核也就越细长；管井机房靠电梯组两端布置，便于管线出入；卫生间、茶水间等则利用电梯上下分区节省下来的空间见缝插针，灵活布置。2) 圆形 圆形交通核平面适合用于圆形、椭圆形的标准层平面，因为它没有方向性的特点，同样也适用于不规则形的平面。 特点：楼梯、电梯对称布置，卫生间居中，上下位置不变，利于水管井布置；管井靠外围布置，利于走管；空调机房利用电梯厅位置，空间比较完整；电气间可进入检修；电梯上下分区后，多出的空间可作为茶水间、复印室等用途。3) 三角形 三角形平面因其容易形成尖角空间，不利于交通核布置，所以
5、在实例中应用相对较少。但是如果三角形边长较大，足够布置各电梯组群，则这些边角空间刚好可以用作管井等用途。另外，三角形平面使得各个方向的刚度趋于平均，且都很理想，所以建筑规模越大，三角形平面越能体现优势。 管井分散于三个“边角料”的区域，见缝插针，灵活布置；卫生间则利用区间电梯的电梯厅空间布置。另外，部分机房沿着剪力墙的外沿布置，不仅利于检修，更避免了管线穿越剪力墙的情况，方便走管。 交通核各组成部分及其面积估算一、 电梯及电梯厅1、 电梯布置原则1）使用方便 底层入口应有良好的易识别性和良好的集散空间，使用层电梯所处的位置应是各使用部分的步行路径短捷、均匀。应有足够的大小、数量和适当的运行速度
6、，以保证在高峰期间，每5 分钟能疏散12%-15%的总人数。2）集中高效 电梯应尽可能集中布置，这样既能减少交通设施所占面积，便于使用和管理，又可使电梯的运转达到最高效率。通常将多台电梯并列在一起，或并列后再相对布置成组。电梯并列还可以解决由于“活塞效应”带来的气流问题，大大减轻首层受到电梯的气流冲击。3）分区 一般来说，对于高度不算太高的高层建筑，电梯应进行分区，以提高运行效率和组织好各区乘客的交通。分区一般按每15 层左右作为一区，低区层数可稍多，高区宜少些，电梯速度随分区所在部位的增高而加快。通常每个分区由一到数台电梯组成，每个分区的电梯自成一组，互相连成一排布置，一排不得超过4 台。各
7、不同分区电梯位于不同的平面位置，电梯厅门口标出电梯组所服务楼层区域，以引导不同区域人流到不同区域等候。 对于超高层来说，以上方法就显得不够经济了。因为每组电梯均要占用下部的层层建筑面积，越往下电梯井道所占面积就越大，且电梯效率极低，投资庞大，从技术上、经济上都是极不合理的。为此，当高度超过一定数值时，超高层建筑的电梯不仅要在平面分组，还要在垂直高度上分为若干区域，在区域交界处设有空中大堂，在中区和高区工作者，由底层交通厅分乘穿梭高速电梯组直接抵达第一或第二空中大堂，再由空中大堂转乘本区内的分区电梯抵达区内的不同楼层。由于高区的电梯井可与中区相同电梯组重叠，中区亦可与低区重叠，从而大大减少了电梯
8、井道所占面积，同时由于采用了高速穿梭电梯，大大提高了中区、高区使用者的交通效率，缩短候梯时间。2、电梯数量的估算1）影响电梯数量的估算因素a) 全部电梯所要服务的楼内总人数 电梯所服务的楼内总人数通常按每人净有效面积指标确定。楼层越高人均占用的有效面积就越大，这是由于随着楼层的升高交通核的某些部位会空出来，面积逐渐减小，有效使用面积增大，从而导致人均占用的有效面积增大。现时我国出租型写字楼可按有效使用面积8-10 /人考虑。b) 建筑层数 建筑层数决定了运输的距离和电梯停站的频率，层数越多，电梯停站越多，需要的电梯数量就越多。c) 电梯停站的频率和形式 电梯停站频率与电梯服务层数成正比，形式则
9、有多种选择，有的层层停靠，有的隔层停靠，有的奇偶层停靠，有的分区停靠，层数更多时则设空中大堂的分区停靠。采用的形式不同，需要的电梯数量也不同。d) 建筑的档次对电梯的要求不同档次的办公楼对于电梯的服务质量有不同的要求。我国兴建的大多数办公楼标准与国际标准还有一段距离。但如果是高级办公楼，则应按国际标准来确定电梯的服务质量。服务质量中一项重要指标是电梯高峰期 5 分钟内的运客量。对于国内高级办公楼，建议高峰期5 分钟内的运客量应保证12%-15%，对于一般中档办公楼则应保证10%-12% 电梯服务质量的另一指标是间隔时间，或称候梯时间。对于顶级写字楼为30s，甲级写字楼为40s，乙级写字楼没有具
10、体标准，可取40-60s。对办公楼而言，电梯如能够满足高峰期上下班人流使用电梯的运载效率要求，则能为全天提供良好的服务。e) 对高峰期出现时间和人数的估算 一般而言，办公楼的上班高峰期在8：15-9：15 之间，中午12 点前后是下行的高峰期，1：00 左右又出现上行的高峰，下午5：30-6：30 是下行的最高峰。如果是属于一个单位专用的办公楼，其高峰期时间更短，人流更集中，因此其电梯应具有更大的运载能力。这种情况下，5 分钟运客量日本取20%-25%，德国为20%-25%，美国为15%-18%。2）电梯速度和轿厢容量的选择 电梯速度与建筑规模、层数、轿厢容量以及停靠站数有关。超高层办公楼通常
11、采用较高速和较大容量的电梯，穿梭电梯应该速度更快，容量更大。 各国采用的电梯速度与轿厢容量大同小异，轿厢容量通常在1135-1800kg（17-27 人）（参考OTIS电梯资料）之间，电梯速度采用中、低速为1.5-2.5m/s，高速为3-6m/s。 电梯计算中，高峰期运载量，既可用小容量而数量多的电梯来解决，也可用大容量而数量少的电梯来解决。一般认为电梯台数多，不如略为加大轿厢尺寸而减少电梯台数划算。但是，容量大的电梯因为人数多，停站次数多，而降低运载效率。所以，电梯的选用应综合权衡，取其平衡点。总体来说，电梯速度的选择应随建筑高度的增大而加快，超高层建筑的电梯应达到2.0-3.0m/s 以上
12、为合适。3）电梯数量的估算 一般情况下，我们对写字楼的电梯数量按照下述标准估算（下表 ）：a)顶级写字楼电梯置标准参数：按照大厦总建筑面积计算，每部客梯服务面积不超过4000 平方米；等候时间不得超过30 秒；客货分离，货梯至少两部，有先进的智能控制系统。b)甲级写字楼电梯配置标准参数：甲级写字楼的电梯内应有高档装饰；按大厦总建筑面积计算，每部客梯服务面积不超过5000 平方米；等候时间不超过40 秒；客货分离，货梯至少1 部；有完善先进的智能控制系统。c)乙级写字楼电梯配置标准参数：按大厦总面积计算每部客梯服务面积不超过 6000 平方米，速度不低于3 米/秒。3、电梯数量的计算 随着设计的
13、深入，上述的估算方法稍嫌不够准确，需要精确度更高的计算方法。下面介绍的计算方法，是以电梯5 分钟输送能力作为计算依据的，以每台梯服务面积作验算。1）计算思路及步骤a） 计算思路：先计算出人流高峰期需要乘梯的人数，然后评估每台梯5 分钟的运输能力，再除乘梯的总人数，便可以计算出需要的电梯数量。即：电梯数量=高峰期乘梯总人数/每台梯5 分钟运输能力 这是电梯计算的基本思路，适用于采用单区或多区电梯系统的情况，至于设有电梯转换层的区中区电梯系统，可以将每个大区视为独立的建筑物，分别评估每个大区需要的电梯数量，然后再合计整栋建筑所需的电梯数量总和。当然，还需要加上由首层到达各个电梯转换层的穿梭电梯的数
14、量，而穿梭电梯的数量亦可通过上述思路进行计算。b） 计算步骤通常为：计算建筑内部总人数；确定 5 分钟乘客集中率（即高峰期5分钟的等待乘梯人数占总人数的比值。） （通常取5 分钟的集中率，这是因为人们候梯时间超过5 分钟会产生不耐烦的情绪。研究表明，人流最集中的时间段出现在上下班高峰期，5 分钟集中率此时为最大值。对于办公楼同时上班的集中率取25%-16%，非同时上班的取16%-12.5%）；确定电梯的运行方式；（根据建筑的高度和规模确定电梯的运行方式，超高层一般采用分区电梯系统或者设有空中大堂的区中区电梯系统）预选电梯的载量和速度；（根由建筑的高度和档次选择电梯的载量和速度，一般轿厢容量为1
15、350kg 以上，电梯速度为2.5m/s 以上。）计算电梯的5 分钟输送能力； 根由建筑的高度和档次选择电梯的载量和速度，一般轿厢容量为1350kg 以上，电梯速度为2.5m/s 以上。 为计算电梯台数，应先算出一台电梯 5 分钟的输送能力，可按下列公式计算： p=300r/T式中，p每台电梯5 分钟运客量 r每台电梯的运载人数=电梯额定载人数x0.8 T电梯发梯间隔时间=候梯时间+停站时间（候梯时间为电梯无停顿运行一周时间） =2x 建筑高度/电梯速度+停站层数x0.6t（0.6 为停站的概率，t 为停站一次的时间，取3-5s） =5090s那么，需要的电梯台数 N=A/p其中，A为全部电梯5 分钟的运客量=建筑物内总人数X 集中率（对于办公楼同时上班的集中率取25%-16%，非同时上班的取16%-12.5%）计算需要的电梯台数；电梯数量计算表.xlsx最后验算：每台电梯服务面积
