超高层建筑的竖向交通设计

随着我国建筑业的高速发展，针对现代城市有限的空间，超高层建筑不断涌现。超高层建筑指40层以上，高度100米以上的建筑物。为了满足人员及货物的有组织上下，并保证人员的安全疏散是超高层建筑竖向交通设计的主要问题。超高层建筑一般可提供办公、商业、娱乐、观光等服务，建筑功能的不同，可容纳人数也不同，根据我国办公楼建设标准和有关资料分析，一般可按每人有效净面积指标8~12m2/人计算。有效净面积就是总建筑面积减去不能提供娱乐与办公的面积(如楼梯、电梯井道电梯厅、公共走道、卫生间、设备间、结构面积等)，由此可得出全部电梯运送服务的总人数和消防疏散需要计算的总人数

　在高层、超高层建筑中，电梯是主要的竖向垂直交通工具，其性能和数量直接关系到入驻客户的办公效率和对写字楼物业的满意程度，因此电梯的设置做为办公建筑物业等级的硬性指标之一，在高层公共建筑的竖向交通设计中占有极其重要的地位，切不可忽视。
　　1.1 办公建筑的电梯配置标准
　　目前，国内还没有高层公共建筑电梯设置的规范要求，因此，只能结合国际上的评价体系和国内办公建筑的现状做为参考，主要指标为：
　　1.1.1依据国内办公建筑的电梯使用经验，常用电梯数量配置需保证每部电梯服务的办公楼建筑面积不超过5000m2，办公有效使用面积不超过2500m2，使用人数不超过300人，服务层数不超过3层。
　　1.1.2平均侯梯时间不超过40s。平均侯梯时间，是指乘客在任意层站等候电梯的平均时间，又称电梯平均运行间隔。平均运行间隔越短，电梯的服务质量就越好。
　　1.1.3乘客电梯在高峰期5min运载总人数13%~15%。5分钟运载能力，是指单位时间内电梯可运送的乘客数量占建筑物内常驻人数的百分比，一般以5分钟为单位计算，电梯的5分钟运载能力越强，电梯的服务质量就越高。
　　 1.2 电梯分区
　　 一般建筑物层数超过25层或建筑高度超过75m时，电梯宜采用垂直分区设置，目前形式主要有：（1）奇偶层停站（2）高中低分区（3）单双层双轿厢（4）高空转换大堂。高中低分区是最常用的电梯分区方式，电梯分区结合消防分区，利用避难层做电梯机房。多台电梯宜采用群控，群控不宜超过4台。电梯分区设计应考虑以下原则：
　　1.2.110层以下采用全程服务（即一组电梯在建筑物的每层均开门）。10层以上可采用分区服务，或在建筑物上部设置转换层以接力方式为上区服务。
　　1.2.2分区时应考虑以乘客在轿厢内停留的时间为标准，一般采用1min较为理想，1.5~2.0min为极限。
　　1.2.3分区标准应通过计算确定，一般上区层数应少些，下区层数应多些。
　　1.2.4电梯分区宜以建筑高度50m或10~12个电梯停站为一个区。
　　31.2.5通向顶层的观光梯应是直达的。
　　1.3 在配置超高层电梯时需注意以下几点：
　　1.3.1单侧并列成排的电梯不宜超过4台，双侧排列的电梯不宜超过8台。

1.3.2典型电梯载重量为1350kg、1600kg和1800kg。

1.3.3电梯的垂直加速度在0.9~1.5m/s。

1.3.4电梯速度偏重于克服长行程，典型的无减速箱电梯速度是：3.5、4.0、5.0m/s等。

1.3.5超高层电梯的供电系统一般都配置两路独立的供电电源，以保证电梯的用电，防止电梯的供电中断而使乘客滞留在行驶的电梯内。当一路电源发生故障或进行维修时，另一路电源自动投入。若发生意外事故或大范围地区停电使第二电源也不能供电时，这时供电系统应转换到第三电源，超高层的第三电源一般由柴油发电机供给。当第三电源也发生故障时，只有依靠蓄电池供电，一般要求蓄电池能够给各楼层的公共通道提供应急照明和应急电力，其余向电梯供电，并且能够维持电梯继续工作。 　

一般建筑高度超过100m的高层建筑，不仅高度高，而且功能复杂、人员密集，通讯设施、空调系统、机电设备和可燃装修材料多，竖向管井也多，一旦发生火灾，容易产生烟囱效应，火势蔓延迅速，扑救困难，最主要的问题是疏散距离远、疏散时间长，在正常情况下，要将一幢30层高、每层可容纳240人的高层建筑中的人员全部疏散到室外需要78分钟。由此可见，火灾时要将全部人员疏散到室外是非常困难的。因此，在超高层建筑中每隔一定层数设置避难区域是解决这一问题的最有效办法，人们可以经过较短的疏散距离，进入避难区域，得到安全保护，等待消防人员救援。
　　 2.1 避难层的定义
　　避难层是超高层建筑中专供火灾时人员临时避难用的楼层。避难间则是供消防人员在一定高度（大于等于100米的楼层）上设置的临时避难用的房间。
　　 2.2 避难层的作用
　　避难层和避难间的主要作用是提供给来不及疏散人群的临时避难场所。发生火灾时，处于极度紧张的人员不容易找到避难场所，为此防烟楼梯间宜在避难层错动位置或上下断开，使需要进入的人能尽早进入避难层。
　　 2.3 避难层的形式
　　大体有两种，一种是与设备层结合，这种形式的避难层要做到一是设备管道要集中布置，并用耐火极限不低于2h的墙围合起来，二是要满足疏散人员的停留面积要求，假设避难层负责以上15层的人员避难要求，每层100人，共1500人，按每平米停留5人计算，则需要净面积300m2；另一种专用避难层，其核心部位的设备和垂直交通设施，必须用耐火极限不低于2h的墙围合起来，人均占用面积应满足上述要求。
　　 2.4 避难层的设计要点
　　 2.4.1能提供一定的面积供疏散人员避难;
　　 2.4.2要有良好的通风和排烟设施；
　　 2.4.3避难层或避难间与消防电梯间及疏散楼梯间应有通畅的交通组织流线，使得疏散人群易于识别并能安全地疏散和避难，与疏散楼梯的关系实际上是一种串联关系。

2.4.5避难层的净高不应低于2m。

2.4.6（！个避难层时，距地面第一个避难层的高度由当地消防部门所装备的消防登高车的云梯高度决定，一般不宜超过45米，原因是发生火灾时聚集在45米高度左右的避难层人员，可由云梯车将人员疏散下来。
　　考虑到各种机电设备和管道等的布置需要，并能方便建成后的使用管理，两个避难层间的楼层，大致定在15层左右。在做具体工程时，距地面第一个避难层的面积宜较上部各避难层大一些，以防止过多的人员滞留在这一层。
　　2.5 《高层民用建筑设计防火规范GB50045-95》关于超高层建筑避难层的相关规定：
　　 2.5.1避难层的设置，自高层建筑首层至第一个避难层或两个避难层之间，不宜超过15层。

2.5.2通向避难层的防烟楼梯应在避难层分隔、同层错位或上下层断开，但人员均必须经避难层方能上下。

2.5.3 避难层的净面积应能满足设计避难人员避难的要求，并宜按5.00人/m2计算。

2.5.4避难层可兼作设备层，但设备管道宜集中布置。

2.5.5避难层应设消防电梯出口。

2.5.6避难层应设消防专线电话，并应设有消火栓和消防卷盘。

2.5.7封闭式避难层应设独立的防烟设施。

2.5.8避难层应设有应急广播和应急照明，其供电时间不应小于1.00h，照度不应低于1.00lx。

超高层公共建筑的竖向交通设计涉及电梯选型和数量、防烟楼梯间布置、结构选型、机电设备管道竖井设置与转换、避难层设计等一系列问题，难度较普通高层建筑竖向交通设计有很大提高，设计者应本着“以人为本”的设计理念，根据实际情况采用科学的设计方法，合理布置各功能区域，妥善解决建筑功能与各专业之间的矛盾，真正满足使用者和社会对建筑所期望的各种需求。