超高层建筑研究分析论文

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摘要：在超高层建筑中，快速、高效、平稳的垂直服务是不可缺少的。电梯作为垂直交通工具，对其数量的配置、控制方式及有关参数的选定将不仅直接影响建筑物的一次投资一般电梯投资约占建筑物总投资的10％左右），而且还将影响建筑物的使用安全和经营服务质量……

关键词：高层建筑电梯系统选择应用

一、高层超高层电梯的配置

在超高层建筑中，快速、高效、平稳的垂直服务是不可缺少的。电梯作为垂直交通工具，对其数量的配置、控制方式及有关参数的选定将不仅直接影响建筑物的一次投资一般电梯投资约占建筑物总投资的10％左右），而且还将影响建筑物的使用安全和经营服务质量。在建筑物内，恰当地选用电梯的台数、容量、运行速度、控制方式非常重要，而建筑物内的电梯一经选定和安装使用就几乎成了永久的事实，以后若想增加或改型非常困难，甚至是不可能的了，因此，在设计中应该在设计开始时对电梯的配置应予以充分重视。

现代超高层建筑大都在100层左右，建筑内人口流动大，纵向交通主要依赖电梯，有效设计超高层建筑的电梯的关键是运用各种局部电梯进行服务，并把局部区域电梯系统组织起来。通往这些局部区域，通过由地面始发站至局部区域的空中候梯厅之间的快速穿梭电梯进行服务，乘客到达空中候梯厅后再换乘区间电梯。为了能够将乘客以最快的速度运送到达目的地，一般以建筑每30～35层为一局部区域。常规超高层大厦(100层)电梯配置如图1所示。

图1常规超高层大厦(100层)电梯配置

在配置超高层电梯应注意以下几点:

1.单组电梯的可行的电梯限制数是8台。

2.位于每一电梯楼层区域(办公楼)的上面楼层数不应超过15～16层(双层的是18～20层)。

3.典型办公楼电梯载重单层为:1350、1600和1800kg。双层为:1350/1350；1600/1600；1800/1800kg。

4.典型空中走廊/观光层电梯载重量为2040；2250；2500kg。

5.电梯的垂直加速度在0.9～1.5m/s2。

6.电梯速度偏重于克服长行程；典型的无减速箱电梯速度是:2.5、3.5、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0、10.0m/s等。

7.牵引式电梯最长行程为600m。

二、高层超高层电梯的控制系统

由于超高层建筑采用多梯系统，为了提高电梯群的使用效率，以最快的速度满足乘客的需要，缩短乘客等候时间，为此应采用微机电梯控制系统，通过计算机控制系统及时地处理大量信息，判断各站台的呼叫信息和各电梯的位置、方向、开闭状态、轿厢内呼叫等各种状态，以提高运送能力，改善服务质量，提高超建筑的经济效益。电梯微机群控系统主要有以下几个方面:

1.轿厢到达各停靠站台前应减速，到达两端站台前强迫减速、停车，避免撞顶和冲底，以保证安全。

2.对轿厢内的乘客所要到达的站台进行登记并通过指示灯作为应答信号，在到达指定站台前减速停车、消号,对候梯的乘客的呼叫进行登记并作出应答信号。

3.满载直驶，只停轿厢内乘客指定的站台。

4.当轿厢到达某一站台而成空载时，另有站台呼叫，该轿厢与另外行驶中同方向的轿厢比较各自至呼叫层的距离，近者抵达呼叫站并消号。

5.端站台乘客呼叫，调用抵端站台轿厢与空载轿厢之近者服务。

6.在各站台设置轿厢位置显示器，对站台乘客进行预报，消除乘客的焦急情绪，同时可使乘客向应答电梯预先移动，缩短候梯时间。

7.站台呼叫被登记应答后，轿厢到达该站台时应有声音提醒候梯乘客。

8.运行中的轿厢扫描各站台的减速点，根据轿厢内或站台有无呼叫决定是否停

车。

9.乘客站台呼叫轿厢，同站台能提供服务的所有电梯的应答器均作出应答。

10.控制室将电梯群分类，分单数层站停和双数层站停，所有电梯都以端站为终点，在中间层站，单数层站台呼叫双数层站台的轿厢，控制室不登记，不作应答，反之也一样。

11.中间站台呼叫直达电梯不登记，不作出应答。

12.轿厢完成输送任务，若无呼叫信号或被指示执行其它服务，则电梯停留在该站台，轿厢门打开，等待其它的呼叫信号。

13.控制系统时刻监视电梯的状态，同时扫描各站台的呼叫的状态。

三、高层超高层电梯的供电系统

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。

四、电梯的接地系统

现代电梯引用计算机系统控制以后，电梯的接地系统就变得复杂了。它包括信号接地、安全接地保护和防雷接地保护等。

1.信号接地

信号接地是针对电梯计算机控制系统而言的，它是为保证信号具有稳定的基准电位而设置的接地。我国当今投放市场的电梯产品其控制系统广泛采用可编程控制器PLC或微型计算机(有单微机，多微机，智能群组)。这些控制方式的控制中心CPU均以相当高的速度运行，其运行频率高达1～7MHz。在如此高的频率下，计算机设备之间的连接电缆，就象天线一样，既可接收外部的射频干扰信号，也可向外辐射射频信号，引起计算机场地的电磁干扰。另外，由于电梯控制系统计算机运行电压低，通常为5～24V，故要求计算机场地内的数据处理装置各单元之间共模电压极小，为此需设置一个能在计算机运行频率之下达到高质量、低阻抗、稳定电位的接地系统---信号接地系统。

信号接地系统是一个稳定计算机各处理装置的信号电位，专供信号返回的独立接线系统。它可以与大地相连，但不允许有正常的工作电流流过。如与大地无连接，而以悬浮的地作系统的参考电位，称为浮地系统。信号地的构成原理是基于电路性去耦以达到等电位，从而消除或抑制各单元信号回路流过共用回路产生的公共阻抗耦合性干扰，避免各接线形成磁场敏感环。常用信号地接线系统结构有两种:星形状和网络状。

星形状系统要求各接线根据信号流向一点(基准点)，在建筑电气领域称为单点接地。该系统在10kHz～3MHz中应用较好。网络状系统是星形状系统的延伸，是从一个基准点变成一个等电位基准面。电梯设备根据自身特殊的结构层次性质其计算机信号地系统常设置成星形状。

电梯计算机系统信号地实际上为计算机各处理装置工作而建立的标准等电位点

或面，它们实际上是高频接地，即考虑高频信号的接地。在不考虑强电设备故障、雷电压影响及静电荷泄放问题上,允许采用浮地系统,但其对大地电阻应大于1MΩ。

2.安全接地保护

安全接地保护是为保障人身安全的接地，其实质是将设备各部件的所有可导电的金属外壳通过电气接线的方式将其强制性接地，从而避免设备金属可导电外壳可能出现的危险电压对人身和设备所构成的威胁。我国电梯制造安装规范特别强调安全接地保护的重要性，GB10060--93《电梯安装验收规范》规定:接地线的颜色为黄绿绝缘电线，除36V以下安全电压外的电气设备金属罩壳应设有易于识别的接地端，且有良好的接地，接地线应分别直接接至接线柱上，不得互相串联后再接地。规范中突出强调接地线接至主接线柱的直接性，而不得串接，以降低总的接地电阻值，以保证电梯各电气用电设备在发生接地故障时，设备金属外壳不致产生过高的接触电压，并且能在整定的最小时间内产生足够大的故障电流使保护装置可靠动作。

3.防雷接地保护

防雷接地保护属于建筑电气设计与安装方面的内容，建筑物的防雷接地系统是为了引泄雷电能量，以保证建筑物及设备的安全。随着建筑科技的进一步发展，防雷体系进一步完善，加上电梯这一具有特殊结构层次性质的设备，将建筑物的防雷与电梯联系起来，如国际电工委员会标准IEC1204--1:1990在1.2.18条就明确提到电梯导轨可以构成雷电流通路的金属装置。电梯设备的安全接地保护采用等电位联结措施之后，对建筑物防雷及耐雷击的能力均会有不同程度的提高，对裸露建筑物外的观光电梯必须具备相应的防雷措施。

在实际工程中，以上各种接地都采用独立的接地装置往往是很难实现的，通常采用共用接地装置。一般要求共用接地装置的接地电阻不大于1Ω。接地线可采用一根截面积不小于16平方毫米的铜芯电线(PE线)首端与楼宇配电室内的PE线相连接，并可与电梯电源电缆同路敷设，接地线的末端与电梯机房内的辅助等电位板相连接。

五、电梯的弱电系统

电梯除了设备本身配有的各种弱电与监视装置外，一般还有在电梯轿厢内设置与电梯机房和值班室都能对讲的专线电话和应急铃等弱电设备。在设有多台电梯群控的建筑物里还设有事故运行操作盘，用以监视电梯的异常情况和进行紧急操作。现在在许多大厦采用诸多计算机系统，如楼宇自控系统(BAS)，火灾报警联动控制系统(FAS)，保安监控系统(SAS)，在这些控制系统都要对电梯实现监控，其目的就是为了加强对电梯的管理，提高电梯的使用率，降低能耗，为人们提供舒适、快捷、安全的环境。

1.楼宇自控系统对电梯的监控功能

楼宇自控系统是计算机对建筑物内的设备实施一体化管理和控制。其对电梯的监控功能为:

（1）电梯的运行台数时间控制；

（2）电梯的运行状态监控；

（3）语音报告服务系统；

（4）停电及紧急状态的处理；

（5）定期通知维护及开列保养单等。

2.火灾报警联动控制系统对电梯的监控功能

火灾报警联动控制系统是一独立的子系统，其主要功能是对楼宇内火情进行监控，它对电梯的中断和优先识别高于其他系统。火灾报警联动控制系统对电梯的监控功能为:

（1）普通电梯平时受楼宇自控系统监控，当发生火灾时，电梯将直驶首层，不应答任何内外召换，返首层后开门，切断电源，停止使用。

（2）消防电梯在发生火灾时，电梯将直驶首层待命，切断普通电源，由应急电源供电。

3．保安监控系统对电梯的监控功能

保安监控系统对电梯的监控功能:在电梯轿厢和出入口监控，安装门禁系统，电梯根据IC卡记录的保安级别自动运行至规定的楼层。