纯干货！超高层建筑电梯选型与成本分析

前言： 这是一篇曾是笔者某电梯高峰论坛进行分享的演讲稿，对于在实际项目中电梯的选择及技术关键点进行了分析，很多朋友都希望能够学习，应广大朋友的需求，笔者在此次补充了相关成本的分析，希望对大家有所帮助。

电梯的重要性

电梯作为建筑物垂直交通的主要工具，其选型配置的优劣，直接影响着建筑物效用的发挥，尤其在现代化高层办公建筑中显得更为重要，因此电梯交通配置技术的需求，与日俱增，经过电梯系统设计、成本分析与评估，选择合理的电梯设置，将意味着客流及物流的快捷安全的流通，增加建筑面积的利用率、节省投资、降低能耗。才能使现代化高层建筑发挥其巨大的优越性，本文将结合具体案例分析高层办公建筑电梯设计的性能指标、成本分析等进行介绍。

舒适性问题

电梯舒适性其好坏直接关系到写字楼的品质，估计谁也不愿在下面的写字楼办公。

安全性问题

电梯安全性其好坏直接关系到人员的生命安全，由于各种原因，电梯事故时有发生。

经济性问题

根据数据统计，楼层越高，电梯面积占比越高，超高层电梯占建筑面积超过10%；超高层办公楼成本占比（电梯设备不含土建）5%；超高速电梯每部可达数百万甚至上千万！

电梯的分类

电梯按照轿厢形式主要分3类：

1.双子电梯：是在同一电梯井道内同时拥有两个独立的电梯轿厢，其核心部分是智能化控制系统，该控制系统可以准确快速地分析整合数据，智能化监控两个轿箱的位置，使其不发生碰撞。

2.双轿厢电梯：与双子电梯相似，只是2个电梯轿厢联接成一个固定轿厢。

3.普通单轿厢电梯：

电梯按速度分为：

低速梯，常指低于1.00m/s速度的电梯。
中速梯，常指速度在1.00～2.00m/s的电梯。
高速梯，常指速度大于2.00m/s的电梯。
超高速梯，速度超过5.00m/s的电梯。

随着科技的发展，电梯速度越来越快，目前上海中心项目的速度达到了20.5m/s。

电梯主要技术参数及选型

1. 电梯到梯时隔（Interval ）和5min的处理能力(5 minutes Handling Capacity)

评价电梯系统的运行性能将主要参照“电梯到梯时隔（Interval ）”及“5min的处理能力(5 minutes Handling Capacity)”两项指标，针对5A智能甲级办公楼，目前国际及国内主要相关标准下表。

国际及国内主要相关标准

注：1.带*符号数据选用国际电梯专业指导手册CIBSE Guide D 中标准值，括号内数据为上乘值。

此外为更深入分析问题，提供另一参考指标“乘客平均等候时间(Average waiting time)”，简称AWT,与电梯到梯时隔INT之间的关系在 CIBSE Guide D中指出，

当电梯轿厢额定载客量CC在50%~80%时，

AWT=[0.4+（1.8*CC/100-0.77）2]INT （1）

当电梯轿厢额定载客量CC小于50%时，

AWT=0.4INT （2）

通常估算采用：

AWT=60%INT （3）

2.人员密度

根据建筑物类型和建筑物规模确定电梯总使用基数（Persons total）Q,即使用电梯的总人数，公式如下：

式中：Ai——第i层建筑面积，m2；

βi——第i层有效利用系数；

fm——电梯最高服务楼层数；

fa——电梯服务最低层数，一般，服务层数不包括基站和基站上一层，即fa=3；

Ko——人员密度，m2/人

在公式（7）中，有效利用系数（Occupancy parameter）β也叫可租用面积系数，Aiβi为建筑物第i层有效面积，即使用面积，有时也叫作净面积NIA（Net internal area）或可出租面积(Rental area),包括租用的更衣室、接待室、会议室及部分可出租的走廊面积，在计算中须注意不可与建筑面积混淆,办公建筑模拟电梯分析计算中考虑出勤率约75~85%。

参照CIBSE Guide D 中说明，典型人均占用面积如图所示：

典型人均占用面积(成年男性)

典型平均占用面积按照两椭圆形面积之和计算约为0.21m2。

对于人员密度国内外指标如表所示：

人员密度国内外指标比较

注：1）.带*符号数据选用国际电梯专业指导手册CIBSE Guide 中标准值，括号内数据为上乘值。

2）带⊙符号数据为国内推荐值，根据办公楼未来发展需要及档次确定，适用于一般办公楼。

3.办公楼客流分析及交通需求

电梯服务的环境因大楼的用途不同而千差万别，办公大楼的特点是上下班及中午用餐时间会出现客流高峰，如图2所示，上班时属上行高峰，客流的主要流量是由大楼的主基站，通常位于底层，流向各楼层。下班时相反，由各层流向主基站。中午时视餐厅是否在大楼内，或在哪一层决定客流的方向。除了这三个时间的客流高峰外，其余时间的客流量比较少，如果该大楼内的办公室都属于一个单位，或某几层属同一单位，则同单位的几层间由于业务关系会出现较频繁的层际客流。通常情况下采用上行高峰模式分析高层办公建筑。

办公楼客流随时间变化情况典型图

4.电梯运行情景分析

5.电梯运行方式类型

主要分为以下几种：

6.目的选层方式

根据不同项目特点，合理选择电梯的目的选层方式与传统方式相比， 有一定优势。

以3台传统电梯，3台目的选层电梯，4台传统电梯进行比较分析，3台目的选层电梯比3台传统电梯：

运载乘客能力提升40%;

建筑空间需求降低25%;

成本提高20%

7.电梯选择案例分析

假设值:

某大楼总人数800人

基站以上楼层数=16

提升高度大约为65米

要求HC5=12%

要求平均候梯时间AWT约为24秒

1）估算电梯数量

电梯数量=总人数/每台电梯服务人数=（800人/每台电梯服务250人）=3.2，

另外一个公式（楼层数/每台电梯服务4个楼层）16/4=4来计算电梯数量，应取两者的最大值4。

2）估算电梯速度

如要满足顶级或中档要求，电梯的行程时间应在20-25秒之间
V=HQ/t=提升高度/行程时间=65/20=3.25米/秒，预期电梯速度为3米

3）估算电梯载重

P=Ar*INT=每秒内到达的人数*到梯时隔=（800*12%）/（60*5）*30=0.32*30=9.6人(轿厢满载率80%)，如按80%轿厢满载率，人数约9.6/80%=12人，按75公斤/人，则电梯载重=900kg，向上取整得电梯载重1000kg。

8.分析软件

通常分析软件为Elevator,各个厂家均有不同的电梯分析软件，笔者朋友编程《电梯选型自建数据库分析软件》,可以根据输入的电梯速度和载重范围很快的选择出所需电梯的各种技术参数，工作中极为方便。

同时也根据电梯参数编程了《电梯选型自建数据库分析软件》，能够快速便捷的选择出合适的电梯。

9. 电梯提高运行效率的方法

经过众多项目的分析，电梯提高运行效率的方法主要有下列方式:

1.增加电梯数量

2.提高电梯速度

3.增加电梯载重量

4.合理电梯分区

5.合理选择控制方式，群控、目的选层等

6.减少电梯停站数，1个停站进出约7秒。

7.设置专用车库电梯，客梯不下地下室

8.选择专业电梯顾问前期规划咨询

电梯成本分析

1.电梯速度对成本的影响

参考相关的电梯文章，笔者以某超高层办公楼项目240米左右为例，电梯速度从1.75m/s至7m/s，荷载1600kg，选取3个一线进口品牌，经过对比，电梯速度对成本影响统计如下:

电梯速度对成本的影响（以1.75m/s梯速为基准）

每m/s梯速增加占比为117~144%之间，由于其中有1.75m/s的低速电梯，采样数据可能存在偏离，剔除1.75m/s的低速电梯后数据统计如下：

电梯速度对成本的影响（以3m/s梯速为基准）

每m/s梯速增加占比为29~50%之间，均值为38%，这个数据基本反映了速度对电梯成本的影响，与其他项目经验数据基本一致。

2.载重量成本分析

为了更全面的分析，参考某住宅项目的电梯成本数据

电梯载重量的影响分析如下：

从图表中可以看到每100kg荷载增加占比为5%左右，从630kg到1600kg荷载增加了2倍，成本仅增加了50%。

从速度与荷载的分析可以看出以下结论：

1） 速度对电梯成本影响较大，尤其是2.5m/s以上梯速电梯影响更大。

2） 荷载对电梯成本影响较小，因此在土建条件允许下优先选择适当增大荷载，对用户及投资方都是优先选择方案。

3.全寿命周期 成本分析

参考成本圈的电梯分析文章，对高速电梯进行了类比分析：

电梯工程的全寿命期成本主要可分为三部分：供应成本、安装成本、使用成本，使用成本不计入建安成本范围。

以某项目电梯为例，梯速：7m/s，载重（千克/人）：1600/21，行程：230m，停层15层分析结果如下为例进行成本分析示例：

高速电梯全寿命周期成本分析

本案例中在电梯在使用寿命期20年时的使用成本占比高达58.8%，使用成本是工程成本的1.6倍。与成本圈的文章分析的低速电梯66%的数据差距不大，因此无论是高速电梯还是低速电梯基本占比没有改变。以下是明细分析：

1）工程成本

工程成本即供应成本、安装成本，包括与电梯相关的设备基价、选配价格、装修价格、运输费用、关税(若进口)、保险费、土建费用、安装费、调试费、初检费等。

高速电梯成本分析-供应与安装成本占比分析

从表中可以看出供应占比90%左右，安装占比10%左右。

2) 使用成本

电梯的使用成本一直伴随其寿命期，包括：在使用期间的年检费、质保期后、维保费、维修材料费、电费等。

因电梯属于特种设备，一般由电梯厂家的指定单位维护，容易产生价格垄断，所以建议在招标文件及合同中锁定交付后5~10年的维护费用（包括易损件价格、质保期后维保费），这样提前报价可避免售后阶段的坐地起价，以控制电梯的使用成本。

维保有三种方式，：清包，半包，全包；清包只有包人工，半包包人工和易损件，全包是所有的；不过包的部件是正常损坏，不包含人为因素完成的，具体比较如下：

高速电梯成本分析-使用成本

基础数据

电梯实践中问题汇总

在超高层建筑电梯遇到过哪些坑呢？

一土建坑

电梯井道胖了咋办？瘦身处理。

1.微胖的井道

井道实际宽度比要求尺寸小于300mm左右时候，做加长支架，将两侧的主导轨向井道内多支撑150mm左右即可。

2.肥胖的井道

1）可选择工字钢、槽钢按照圈梁的支撑面补充，再焊接导轨支架。

2）如果刚施工时候发现井道胖了，可以将圈梁向井道内多凸出些，省去加工字梁整改。

3.没预留圈梁的

间距2500mm以内。楼层板间距大于电梯要求。

井道整体钢筋混凝土的浇筑的不用留；

其他砖混、框架等结构形式要留圈梁。

界面划分：预埋件可采用总包按照电梯厂家提供的深化图要求的预埋。或者电梯厂家直接预埋方式。

4.电梯井道分隔钢梁

相邻的电梯采取共用井道的方式，在井道中间架设钢梁安装导轨支架和隔障，招标时应界面划分明确，以免总包与电梯承包商扯皮，很多项目都存在这个问题，后期纠纷不断，成本增加。

5.电梯基坑

电梯基坑浅了?

1）挖坑

2）抬高底坑沿口标高底层停站（浅250mm以内），装修斜坡处理。

3）选择短型号缓冲器。

6.电梯牛腿（如有）

牛腿是用来安装电梯厅门地坎的，容易遗漏。

图纸齐全，时间来得及可根据电梯深化图做混凝土牛腿；

电梯进场较晚，直接由电梯厂家提供供货及安装，合同中务必注明，以免扯皮。

7.烟囱效应

原因：由于室内外温度不同，引起井道周围空气密度不同，产生气压导致气流在井道内流动及渗漏。

影响：

1）产生风压，影响电梯开关门。

2）层门漏风产生噪音。

3）火灾时浓烟抽入井道，加剧火灾风险。

4）空调能耗加大。

措施：

1）大堂入口设置旋转门及门斗空气幕，设置地暖等方式保证温度，尽可能入口不直接对电梯厅口。

2）地下室车库进电梯厅加门斗或自动门、空气幕。

3）增加门锤（管门重块）重量。

4）电梯门导轨清理干净，增加润滑油保养次数。

5）电梯机房门窗密闭措施。

6）所有进出入口门密闭措施设置封闭的楼梯间或封闭前室。

7）车库入口加感应速通门。

8）机电管井机房楼层间封闭措施。

9）提高幕墙气密性、门窗气密性。

车库速通门图

某项目改造前

某项目改造后（加两层旋转门）补救措施，影响了整体精装效果

8.活塞效应

原因：电梯在井道内运行时，由于空气具有粘性和可压缩性，吸入或压缩与电梯运行方向相反的空气，产生气压导致气流在井道内流动及渗漏。

影响：产生风压，增加噪声及震动。

措施：

1）采用通井道，尽可能避免单井道。

2）保证合理井道面积，确保井道与轿厢净距离。

3）顶层及基坑底层设置泄压口。（待讨论有可能增加烟囱效应）

二机电坑

1.实际超高层项目电梯机房制冷方式选择

多联机、分体机的灰尘积累图

经研究调研，电梯散热量kW/台与单台电源容量kVA/台的比值为25%，这是个很重要的数据，在没有发热量的前提下，可以通过电功率估算发热量。

案例分析

以某实际项目为例，参考实际电梯提供的资料，具体分析为下：

3）考虑同时系数等因素，项目实际每台估算值为10kW每台电梯左右，如北京财富中心，国贸三期等。

可以看出，如果前期如忽略此问题，设计差距及成本差距是如此巨大，不幸的是目前许多超高层建筑都存在这个电梯坑，引以为戒。

2.超高层大吨位电梯需求

超高层变压器后期运输问题：

1）超过150米设置中间设备层的项目，解决后期变压器及其他大设备运输更换需求，很多项目设置大吨位电梯，如3600kg的。

大吨位、高速电梯。优点是安全满足后期需求。缺点是采购成本高，且平时耗能很大。

2）井道吊装变压器：更换变压器时，拆除曳引钢丝绳，将变压器通过井道吊装，然会恢复电梯，其操作方法相当于每5至8年电梯需要更换钢丝绳类似。该方法的优点是节约能耗，采购成本低，且平时耗能小，但需要电梯厂家调试。

3）双模式电梯：即平时小吨位高速运行，特殊情况调整为大吨位低速运行。平时运行能耗小，采购成本介于前两方案之间。需要电梯厂家调试。

具体分析如下：

基础数据参考

1800Kg 4m/s 行程：246m 290万，

3600Kg 4m/s 行程：246m 390万，

1800Kg 4m/s（双模式） 行程：246m 340万，

3.电梯装修荷载及随行电缆

按照经验选择一般客用电梯装修荷载通常取电梯荷载的40%左右，如1600Kg的电梯装修荷载精装修在600kg左右。选择太重的装修荷载一是会影响成本。

各个厂家的曳引机不同，如果装修荷载大到超过在曳引机的本档位的范围，曳引机需要提高一个功率档位，将增加20%左右的成本，无形中成本会大大提高。

随行电缆每米大约2~3kg估算值，如穿梭电梯200米，

随行电缆重量=(行程/2+3）*2.25=（200/2+3）*2.25=231kg

随行电缆典型配置

区域　

核心筒塔楼

电梯类型

载客电梯、服务电梯

分类

投标应对（供客户使用）

屏蔽双绞线(广播系统、视像及音频系统、后备)

6对屏蔽双绞线

同轴电缆

—

-50Ω(移动电话系统、无线对讲机系统、后备)
-75Ω(闭路电视、后备)

—
—

8芯多模光纤(闭路电视、WIFI、门禁系统、后备)

8芯多模光纤

电源线2.5mm

30根铜线用作电源线
（线径0.75mm）

4.其他特殊功能需求及要求（招标时需明确）

1） 人脸识别功能、速通门、目的选层等系统集成结合。限于篇幅，今后再详述。

2）地震感应器

3）电梯能量回馈

根据leed及绿色超高层建筑评价细则相关要求“选择高效节能电梯与合理的控制方式，降低电梯运行能耗”，采取的措施为“电梯能量需求不大于2.5kWh(t.km),并优先选用能量回馈技术”。

4）信息发布系统

5）电梯井道安全门及轿厢安全门

根据《GB 7588-2003电梯制造与安装安全规范》规定“当相邻两层门地砍间的距离大于11m时，其间应设置井道安全门，以确保相邻地坎间距离不大于11m。”井道安全门的作用是尽快就出被困轿厢内的乘客，非常重要。

轿厢安全门：当相邻轿厢之间的水平距离大于0.75m时，且相邻的轿厢均设置了安全门时，可使用轿厢安全门。此时相邻层门地坎的距离允许超过11m。

在超高层建筑中，在大堂等超大超高空间的越来越多，应在招标中予以说明，切勿遗漏。

5.电梯定位选择

高端项目品牌选择主要是欧美系：美国奥的斯、德国蒂森、瑞士迅达、芬兰通力；日系：三菱和日立为主。

选择方式为整机进口或主要部件进口，目前6m/s以下的电梯国内生产电梯基本可满足使用需求，因此选择主要部件进口性价比更高些。

主要部件则需包括曳引机、控制柜（含变频器）、安全钳、限速器、缓冲器、纲丝绳、门机系统、滚动导靴、轿厢导轨、光幕、称重装置、随行电缆、电梯轿箱上的控制板及轿厢电气等，高端项目主要部件一般为进口件。数据统计60%的故障均为门机系统，一定要注意门机系统选择好对后期运营带来便利。

6.供货周期

超高层建筑电梯由于部件进口较多，因此在招投标中一定要注意供货周期及安装周期问题。

注： 部分数据及图片取自陈晨《电梯招标的关键点再多，归根结底就是这三大管理模块 | 电梯成本总结－1》及其他网络，版权归作者所有，如有侵权，请联系删除。

结束语：

随着建筑市场对电梯需求量的不断增长，电梯的交通分析和选型配置问题越来越受到人们的关注，对现有的建筑物内的电梯交通展开分析研究及评估，有助于提高电梯资源的利用律和节约能源，本文仅结合自身的工程实践经历，总结了一些经验，希望以上探讨对同行带来一些启发，限于篇幅的考虑，本次分享就到这里。