研讨丨多交通核建筑对电梯系统的影响

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作者:JohnnieChoi 卓展工程顾问有限公司

近期项目中连续碰到多个多交通核的项目,对于多交通核建筑的垂直交通规划有了进一步思考,垂直交通作为建筑的一部分,经常被建筑师忽略,普遍的概念是,无论单交通核或双交通核,只要电梯数量保持一致,电梯系统的性能是一样的,可实际上在垂直交通的原理中,两者存在差异,本文通过分析案例简要说明两者区别,以后作为多交通核设计参考。

思考方向主要围绕以下两点:

  1. 不同交通核布置对于直交通系统影响

  2. 多交通核情况下垂直交通该如何设计


什么是交通核



作为每栋建筑核心筒中必要的功能模块,交通核的构成元素主要有楼梯、电梯、楼梯或电梯前室、公共走道、侯梯厅、设备管井、加压送风井等。属于设计初期便需要决策的内容,建筑师一般会综合考虑建筑轮廓、跨度、座向、动线、户型等,对交通核的布置方式有个初步判断。以居住类建筑为例,一般常见的是单交通核或双交通核的布置方式。


交通核布置方式



由于上述交通核布置方式会直接影响核心筒面积,间接影响得房率,原则上交通核越集中,建筑越高效。考虑得房率,绝大部分的居住建筑都是每单元设置单个交通核,如图1的住宅案例。但也有些情况,建筑师会考虑多交通核的核心筒设计,譬如:
  1. 建筑跨度过长,从图2中可以看到,当建筑跨度比较长,为了让每一住户使用方便,会考虑把交通核分散设置;
  2. 特殊户型如一梯一户;
  3. 其他规划的要求,图3为笔者近期一个深圳保障房的案例,此项目于方案初期,政府便提出规划要求,采用双交通核设计。

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▲图1

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▲图2

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▲图3


单双交通核对垂直交通影响



不同交通核的布置方式除了影响建筑动线、得房率以外,很多建筑师会忽略其对电梯运能的影响。原则上电梯总数不变,把一个交通核改为两个交通核,由于两个交通核的电梯无法交互,两个电梯群必然分别控制,电梯的调度效率会大打折扣。间隔时间作为电梯群数量及一周运行时间的变量,把电梯群数量减少会直接导致间隔时间拉长,间接导致平均等候时间增加。
实际上,在垂直交通设计师的角度,单交通核与双交通核完全是两种设计,以最简单的方式表述,一栋双交通核建筑等于两栋单交通核建筑,每栋负担标准层总人数的50%。


单双交通核的电梯系统运能



前述单交通核与双交通核的系统运能差异,我们通过深圳保障房的案例,使用电梯模拟分析进行运能验算,验算条件说明如下:

1   运能设计标准
图4摘自CIBSE GUIDE D(Chartered Institution of Building Services Engineers,英国注册屋宇装备工程师学会,设计指引D册)中推荐标准,住宅考虑早高峰双向交通(15%上行,85%下行),五分钟运载率6-8%,平均等候时间30-65s。

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▲图4


2   客流量统计
图5为深圳保障房单交通核与双交通核的客流统计情况,
单交通核时,1组电梯,服务每层26.8人,
双交通核时,2组电梯,分别服务每层13.4人。

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▲图5


3   电梯配置
为了比较单双交通核对运能影响,验算两种情况时使用完全相同的电梯配置,唯一区别是双交通核电梯数量为单交通核一半。
单交通核采用1组,4台,载重1000kg,速度5ms;
双交通核采用2组,2台,载重1000kg,速度5ms。

4   分析结果
五分钟运载率基本一致,双交通核的间隔时间76.5s为单交通核的间隔时间39s接近一倍。双交通核的平均等候时间62.6s为单交通核的平均等候时间38.2s接近一倍。两者皆满足CIBSE标准,但单交通核的用户体验明显优于双交通核。


多交通核的运能分析



通过前述深圳保障房的例子,简单介绍了传统设计师针对双交通核的设计逻辑,并验算了单双交通核电梯系统运能差异。可实际项目中,由于建筑形态与动线多样,经过一些项目观察所得,以下两种场景会导致前述的设计逻辑不成立。
  1. 当交通核偏离建筑中心,从图6可以看出,交通核位于建筑偏右位置;
  2. 当交通核电梯数量不均,从图7可以看出,交通核1设置3台电梯,交通核2设置1台电梯。

      案例分析
在分析之前,首先引入两个概念:
  1. 当两个交通核运能相等,称之为“运能均衡”;
  2. 当两个交通核分别服务距离其最近的住户时,称之为“动线均衡”。

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▲图6 交通核偏离建筑中心的情况

案例设置了两个交通核,1和2,分别配置1台电梯,载重1000kg,两个交通核偏离了建筑中心。
“运能均衡”的情况下,每层10户,交通核1和2分别负担5户,平均等候时间为27.8s。
进一步思考,乘客较大概率使用步程最近的电梯,即图6红线右侧的4户使用交通核2,红线左侧的6户使用交通核1,与上述“运能均衡”每个交通核负担5户存在矛盾。“动线均衡”的情况下,交通核1负担60%,交通核2负担40%,运能方面,五分钟运载率皆达到17.5%,平均等候时间29.3/22.5s,两者皆可满足客户要求,但存在差距。
1 (7).jpg▲图7 交通核电梯数量不均的情况
案例设置两个交通核,1和2,交通核1配置3台电梯,载重1000kg,交通核2配置1台电梯,载重1000kg,两个交通核的电梯数量不同。
“运能均衡”的情况下,总户数32户,通过反复试算,当交通核1负担28户(87.5%),交通核2负担4户时(12.5%),以红线示意。两个交通核的平均等候时间为22s。
但从图7可以看见,右侧户型至交通核1动线较远,不符合实际情况。考虑“动线均衡”,交通核1负担19户,交通核2负担13户,即交通核1负担标准层60%,交通核2负担标准层40%,以蓝线表示。运能方面,交通核1五分钟运载率17.5%,平均等候时间14.8s,运能富余。交通核2五分钟运载率11.6%,平均等候时间58.2s,交通核2运能远低于交通核1。
在现实情况中,由于交通核2运能过低,乘客将自动调节用梯习惯,使交通核1及交通核2尽量趋向运能均衡,可预测图7案例最终运能将介于运能均衡及动线均衡之间。


总结及建议



相同电梯数量情况下,单双交通核五分钟运载率接近,但等候时间差距较大,因此与建筑协调方案时应优先考虑单交通核,如综合考量下来必须采用多交通核设计,为避免运能均衡及动线均衡的差异衍生不确定性,应关注建筑方案,避免交通核偏离中心及多交通核电梯数量不均。


文章分类: 电梯卓展原创
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