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高层建筑电梯速度及载重的合理选择

随社会发展，人们生活水平提升，现代化高层建筑越来越多，电梯是高层建筑中必不可少的交通工具，如何正确选择电梯配置是高层建筑制定中重要的课题。本文依据工程实例，阐述了高层建筑电梯速度的合理选择，并对电梯速度及输送能力进行了计算分析。
    随社会不断发展，现代化高层建筑越来越多，建筑高度也越来越高，建筑内的人口流动越来越大，电梯是高层建筑中必不可少的交通运输设备，人员能否快速、安全的上下高层建筑是评价电梯服务质量的重要指针，决定着电梯的配置是否合理。电梯服务方式主要包括单台电梯的自动控制及多台电梯的并联合群控控制方式和特别服务方式。在一些高层建筑中，单台电梯通常不能满足客流高峰期的需求，大多都设有多台电梯，这就需要有完善的控制系统，大楼的电梯数量一但确定，合理选择电梯控制方式非常重要。因综合性办公楼内电梯数量多，常常使用电梯特别服务方式，主要分为单向直驶、单向区间行驶及双向区间宜驶三种，电梯特别服务方式可以减少电梯的停层数量，减少电梯的运行时间，从而可降低电梯的平均运行间隔时间，提升电梯的服务质量，修改电梯参数对电梯服务质量造成的影响，见表1，电梯服务质量提升的最直接的方法就是增加电梯的数量，但增加设备投入，会加大经济成本，且建筑物的使用面积也会降低，因此除了电梯各参数需合理制定外还应注重服务方法制定。高层建筑内的电梯一旦选定、安装使用后就基本上成了永久的事实，再想改型非常困难，目前对电梯选型还存在一定程度的盲目性和随意性，造成了电梯运载能力不够或过剩状况的发生，导致交通不畅及数据浪费，因此合理的选择电梯的载重量、运行速度及电梯的数量非常重要。本文对电梯速度及载重的合理选择进行了分析论证，以期为同行提供借鉴参照。

    表1 电梯参数与服务质量的关系

修改方案5min输送能力修改后的影响平均运行间隔备注电梯的载重量增加提升加成电梯人数客流量加大，运行时间加长电梯速度提升提升缩短速度提升，对电梯质量要求高，增加经济成本，且改善程度不大电梯数量增加提升缩短客流量和运行时间分摊到各电梯上  

    某高层建筑是一标准型住宅楼，地上部分23层，三室型住宅6户，户均人数是3.0人，一、二、三层不合计使用电梯，电梯的服务方式是全楼自由，电梯载重量1000㎏，即13人。

    实际运算当中，因各电梯制造商所提供的电梯基本参数略有差异，即使电梯速度和载重量参数相同的电梯，计算出的平均运行间隔也会略有不同。乘客心理所能承受的候梯时间随建筑物性质的不同也会不同，各建筑物平均运行间隔指针如表2所示；电梯的输送能力是依据建筑物处于人流高峰期的时候计算的，假设电梯在人流高峰期的时候能完全满足实际需求，则大楼电梯的配置符合要求。依据大楼性质不同，高峰期时间不同，则建筑物输送能力的指标也应不同，表3是制定的各建筑物5min的输送能力指标。
    表2 各种建筑物平均运行间隔

建筑物性质平均运行间隔(s)出租办公楼40住宅楼60-90专用办公楼30医院大楼40学校40宾馆40  

    表3 各种建筑物输送能力指标

建筑物性质输送能力专用办公楼16-20%出租办公楼10-15%医院大楼医院大楼和住宅楼一般无显然人流高峰期，实际计算的时候可以只合计平均运行间隔。住宅楼  

    ⑴电梯最大行程。S=(n-1)×
    ⑵总时间TR的计算。总时间分为两大部分：上行时间〔Tu〕和下行时间〔Td〕；这两大部分又分别由运行时间〔T1〕、关门时间〔T2〕、上下客时间〔T3〕及其它时间〔T4〕组成，即：TR= Tu﹢Td=Tu1﹢Tu2﹢Tu3﹢Tu4﹢Td1﹢Td2﹢Td3﹢Td4〔1〕
    T1= S/V+F(V/a)〔2〕
    式中：T1指运行时间；S指电梯行程；V指额定速度；a指加速度，通常状况下取0.8m/s2.；F指可能停的站；T2指开关门时间，跟F及每次的开关门时间有关，通常状况取4-6s/次；T3指上下客时间，通常取3-4s/人；T4指其它特别状况所需的时间，由公式T4=0.1〔T2+ T3〕来求得。

    ⑶
    ⑷计算输送能力。电梯的输送能力通常由客流率表示，指客流高峰时间每5min乘坐电梯数与使用电梯总人数的比，建筑制定资料集规定住宅客流率在5-12.5%为宜，依据近些年我国人口老龄化加剧及独生子女增多，客流量越来越少，客流率取6%最正确。每台电梯输送能力公式为：q=5×60(γu+γd)/ TR,Q=nq
    q=5×60(γu+γd)/ TR=21.9〔人〕
   ×2=43人
    ⑸电梯运载量校对。全楼人数为4××〔23-3〕+11××〔23-3〕=636人；高峰时间的客流量为Q流=636×﹤90s,能够满足等待要求；Q流=38﹤Q=43，能够满足运载量要求，说明速度假定2m/s可行。其它建筑物也可参照以上方法进行假定计算及分析，合理选择电梯速度及载重。

    高层建筑电梯台数一旦确定，电梯的载重量就应确定下来，提升电梯运载能力的有效手段除电梯台数外就是电梯载重。依据当前的计算方法计算出的运载能力与所需求的运载能力相比，差距不是很大，以满足电梯运载能力的要求，电梯载重适当的增加或者减少不会对资源造成浪费；电梯的载重量还与舒适度有密切关系，假设电梯的载重量太小则乘客有可能会感到压抑，所以高档办公楼、酒店不宜选择载重量﹤1600㎏的电梯，因住宅无显然客流高峰期，为防止造成资源浪费，则可选择载重量1000㎏左右的电梯。

    ⑴选择原则。高层建筑中的电梯假设最大行程确定后，电梯额度速度假设选的太低，Ts〔运行时间〕会太长，则运载能力会太小，为满足高层建筑运载力要求，就要增加电梯的数量，从而增加了建筑的费用，增加了经济负担；假设电梯的额定速度太高，Ts缩短，但短距离运输中没办法达到太高的额定速度，且此种电梯造价较高，同样会增加经济负担。电梯速度选择原则包括两方面：一是，多方案技术经济综合比较；二是，单台电梯技术经济比较。因前者受多种因素影响，很难得出统一的表达方式，通常状况下选用后者较多。《电梯制造与安装安全规范》〔GB7588-2003〕规定，15层以上高层建筑电梯从基层到最高服务层所需时间最好是30s以内，但依据我国实际状况，该时间控制在45s内比较合适。
    ⑵应注意的问题。电梯速度通常是最后才确定的，虽然依据建筑性质、建筑高度等可预估电梯速度，但经过电梯数量、载重量确定后，电梯的平均运行间隔就会发生变化，为满足平均间隔要求，需要调整电梯速度。因电梯需调整速度，所以需频繁停靠的电梯不宜选用速度太高而加速度偏低的电梯，加速度参数要跟等电梯厂家确定以后才可选择最合理的电梯速度。
    在高层建筑电梯速度及载重合理性选择中，运行时间是跟乘客最相关的因素，也是评定服务质量最重要的指标，在电梯桥厢有限空间里，乘客的耐受时间有限，为降低乘客在桥厢里的时间，提升电梯的运行速度是必定的，可参照人员在有限封闭空间里的忍耐时间〔通常是45s〕来合理选择电梯速度[5]。目前我国住宅电梯基本上都采纳了国际标准来合理的选择电梯速度，但关于一些高层建筑〔超过20层〕还尚未有科学依据，随社会不断发展，高层建筑也越来越多，因缺乏科学的指导标准，高层电梯中广泛存在着不合理问题，致使电梯运行不能满足实际需求或过段而造成资源的浪费，笔者认为应快速完善建筑制定规范，参照国际标准制定科学合理的电梯选配标准，使高层建筑电梯速度及载重合理选择有章可循。