Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕСТНИЧНО-ЛИФТОВЫХ УЗЛОВ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Научная статья
Котлярова Е.В.
Высоцкий О.П.
Выпуск: № 4 (82), 2019
Опубликована:
2019/04/25
PDF

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ЛЕСТНИЧНО-ЛИФТОВЫХ УЗЛОВ ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ

Научная статья

Котлярова Е.В.1, *, Высоцкий О.П.2

1 ORCID: 0000-0002-3979-988X,

1, 2 Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону, Россия

* Корреспондирующий автор (ekkot.arch[at]gmail.com)

Аннотация

Основным принципам организации и проектирования лестнично-лифтовых узлов высотных зданий посвящено большое количество нормативных и иных источников. Кроме того, определено, что одним из факторов, ограничивающих высоту жилых и общественных зданий, является пропускная способность лифтовой системы и площадь, необходимая для организации лестнично-лифтового узла. Статья посвящена актуальным тенденциям преобразования лифтовой системы высотных зданий.

Ключевые слова: лестнично-лифтовой узел, лифт, высотное здание.

MODERN TRENDS OF DESIGNING STAIRCASE AND ELEVATOR SECTIONS OF HIGH-RISE BUILDINGS

Research article

Kotlyarova E.V.1, *, Vysotsky O.P.2

1 ORCID: 0000-0002-3979-988X,

1, 2 Don State Technical University, Rostov-on-Don, Russia

* Corresponding author (ekkot.arch[at]gmail.com)

Abstract

A large number of regulatory and other sources is devoted to the basic principles of the organization and design of staircase and elevator sections of high-rise buildings. In addition, it was found that one of the factors limiting the height of residential and public buildings is the capacity of the elevator system and the area required for the organization of the staircase-elevator section. The article is devoted to current trends in the transformation of elevator systems in high-rise buildings.

Keywords: staircase-elevator section, elevator, high-rise building.

Лестнично-лифтовые узлы имеют важное значение при эксплуатации жилых и общественных зданий, особенно, если высота здания превышает 5 этажей. В современном мире сложно представить нормальное функционирование вертикальных и горизонтальных коммуникаций, а также аварийную эвакуацию жителей без грамотно спроектированной лестнично-лифтовой группы. Чем выше этажность объекта капитального строительства, тем большее значение приобретает соблюдение противопожарных требований в объекте и меняется устройство лестничных клеток, а также типы лифтовых систем.

Интересным решением для зданий повышенной этажности является использование бестросовых лифтов на магнитной подушке, например, система SkyPod, предложенная лондонским архитектурным бюро PLP Architecture. Подъемное оборудование по такой системе представляет собой синтез нескольких технологических решений. В основе инженерного решения находится устройство каркаса из труб по внешнему периметру небоскреба, что позволяет отказаться от вертикальной шахты внутри здания. Двигательная платформа при этом является системой мощных магнитов, которые одновременно тянут и отталкивают.

Если проанализировать видео с магнитной системой SkyPod и магнитной системой компании Thyssenkrupp, то виден один недостаток: движение лифтов замкнуто в кольцо, и поэтому лифт не может на долгое время остановиться на этаже, чтобы не остановились лифты идущие за ним, поэтому скорость лифтов не может быть высокой из-за времени торможения лифта перед остановкой, самой остановки и последующего разгона. В этой статье предлагается способ решить проблему долгого времени остановок, так чтобы не было препятствия для кольцевого движения.

Конструктивные параметры лифтовой системы могут быть следующими: в одной шахте-трубе предусмотрено место для двух и более лифтов и устройства приведения лифтов в движение и удержания их в равновесии. Одна половина шахты предназначена для постоянного движения лифтов вверх с максимальной скоростью, а другая существует для того, чтобы на ней могли они останавливаться. Лифт из первой половины шахты тормозит, останавливается на второй половине, выпускает людей на какой-то высотный этаж, затем ускоряется вверх, возвращаясь на первую половину. Пройдя участок шахты с остановками, лифт попадает в полукольцевой участок, в котором меняет своё вертикальное движение на противоположное, затем он попадает в параллельную аналогичную шахту, но которая предназначена для движения вниз. В нижней части обеих шахт расположена многократная развилка. Под основной посадочной и высадочной зоной, расположено пространство для замыкания движения лифтов в «кольцо». После высадки людей, лифт спускается ниже и далее горизонтально перемещается под основную посадочную зону, после чего перемещается вверх к посадочной зоне, принимает людей, и далее движется вверх к высотным этажам. Под замыкающим участком расположена зона хранения лифтов на случай перерыва в работе или ремонта. Лифт также может быть многоэтажным в соответствии с этажностью основных посадочных и высадочных зон. Схема подобной организации лифтового движения представлена на рис. 1.

Лифт приводится в движение или удерживается в равновесии с помощью кулоновских сил, то есть сил, с помощью которых электрически заряженные тела притягиваются или отталкиваются друг от друга. С двух противоположных сторон примыкают участки, в которых происходит электрическое взаимодействие между электрическими устройствами на противоположных сторонах шахты и электрическими устройствами лифтов. Противоположные стороны шахты, параллельные кольцевому движению лифтов, представляют собой электрические конденсаторы, в котором действует переменное электрическое поле, которое питает энергией приводы лифтов и остальное их оборудование. Участок подвеса, расположенный между обкладкой конденсатора на стене шахты и самим корпусом лифта (та его часть размером 2х0.5, что принадлежит шахте), имеет «паз» в плане, предназначенный для движения в нём электрического привода собственно принадлежащего лифту, а не шахте. «Паз» в плане имеет форму, схожую с буквой «т», но имеющую несколько «горизонтальных палочек», по аналогии с некоторыми стойками ЛЭП. То есть как бы несколько «палочек» нанизанных на одну центральную ось. Причём толщина осевой «палочки» гораздо больше толщины перпендикулярных ей. Так как это «паз» то представляет собой полость, образованную этой формой в плане помноженной на высотную составляющую. Совокупность этих осей в проекции на вертикальную плоскость кольцевого движения как раз и совпадают с линиями движения лифтов.

  03-05-2019 14-14-59

Рис. 1 – Схема организации лифтового движения

Примечание: 1 – верхнее полукольцо для перехода лифтов из одной шахты в шахту с противоположно направленным движением; 2 – основная часть обеих шахт с высотными остановками; 3 – развилки в нижних частях обеих шахт, главные посадочная и высадочная зоны и замыкающий участок под ними; 4 – вид на главные посадочную и высадочную зоны в плане; 5 – вид на замыкающий участок в плане; 6 – вид на лифтовую парковку в плане; 7 – горизонтальное сечение лифтовой шахты с двумя помещающимися в ней лифтами; лифты останавливаются на каждых трех из шести этажей, для других трех этажей из шести нужна еще одна пара шахт. Лифтовая система опирается на стены, параллельные плоскости движения.

 

Пространство, перпендикулярное линии движения, представляет собой как бы «решётку» из электрически заряженных элементов вертикальные и горизонтальные элементы которой параллельны вертикальной плоскости кольцевого движения. Среди вертикальных и горизонтальных элементов идёт чередование противоположно заряженных. Так, что отрицательно заряженные элементы чередуются с положительно заряженными элементами. Все положительно заряженные элементы, как вертикальные, так и горизонтальные, между собой имеют одинаковый потенциал, то же верно и для отрицательно заряженных элементов, так что всю решетку можно подключить к одному источнику напряжения, после чего отключить его, оставив решётчатую систему заряженной. Разумеется, что электрические элементы имеют покрытие из изолятора, чтоб заряд с них не уходил. Сами отдельные элементы имеют форму полоски, поперечное сечение которых представляет собой овал, длинная сторона которого направлена перпендикулярно плоскости кольцевого движения. Полоски соединяются с перпендикулярными одинаково заряженными и образуют положительную решётку и отрицательную решётку. На месте пересечения отрицательно заряженной решётки и положительно заряженной решётки находится «выемка» или «пазы», так что они не контактируют между собой.

Теперь об электрическом устройстве самого лифта. В «осевой паз» входит часть привода самого лифта, который и является точкой его подвеса. Этот элемент привода имеет цилиндрическую форму, внутри которой располагается мотор, который питается от переменного электрического поля от электрически заряженных пластин на стене шахты. Переменное электрическое поле создаёт ток в электрических контурах самого лифта. Часть энергии этого тока идёт на раскрутку ротора мотора, который уже сам становится источником вторичного тока, но уже с собственной частотой, зависящей от угловой скорости движения ротора. Так что при переменном электрическом поле в 50 или 60 герц в каждом отдельном лифте часть тока будет иметь независимую частоту выше или ниже этих значений в зависимости от условий движения в конкретный момент. Что касается ответвлений от этого паза, то в них располагается собственная решётка лифта из электрически заряженных элементов. Она представляет собой в общей форме несколько дисков из этих решёток, которые нанизаны на осевой цилиндрический элемент. Каждый этот диск имеет четыре сектора, расположенных справа, слева, снизу и сверху от осевого цилиндрического элемента, на которые напряжение должно подаваться независимо. Решётка лифта отличается от решётки шахты ещё и тем, что напряжение между вертикальными элементами и напряжение между горизонтальными элементами независимы друг от друга и меняются в зависимости от условий движения в конкретный момент, тогда как на решётке шахты напряжение только одно и оно постоянное.  То есть, у решётки лифта нет сопряжения между пересекающимися элементами, и все перпендикулярные элементы между собой имеют разрыв. К крайнему решётчатому диску, в наружную сторону от него, примыкает общий формой дискообразный элемент, который также имеет четыре сектора вокруг общего цилиндрического элемента. В сумме восемь таких секторов на два подвеса лифта, все восемь секторов этих двух элементов могут иметь различный электрический заряд одновременно.

Повсеместное использование подобных систем позволит создавать новые визуально интегрированные с городским ландшафтом формы высотных объектов. Современные типы лифтовых систем замкнутого типа способны даже видоизменяться под любой внешний каркас здания, что значительно расширит возможности архитекторов и проектировщиков. В свою очередь, по результатам проведенных научных исследований, мы планируем оформить и подать заявку на изобретение усовершенствованной системы бестросовых лифтов на магнитной подушке для последующего совершенствования технологии и возможного практического внедрения.

Конфликт интересов Не указан. Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

  1. Alekhin V. Assurance of Reliability of High-Rise Building Structures at Design Stage as Exemplified by Residential Building Complex in Yekaterinburg / V. Alekhin, L. Avdonina, A. Antipin and others // Iop Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – P. 052005.
  2. Гордина Е. Ж. Атриумные пространства в высотных зданиях. Этапы развития / Е. Ж. Гордина // Архитектон: Известия вузов. - 2009. - № 28. - С. 4.
  3. Ерошев С. Р. Повышение эффективности управления пассажирскими лифтами / С. Р. Ерошев // Международная научно-техническая конференция молодых ученых БГТУ им. В. Г. Шухова. – 2016. – С. 3446-3451.
  4. Коваль А. С. К вопросу разработки электропривода пассажирских лифтов с регулируемой номинальной скоростью движения кабины лифта / А. С. Коваль, Е. В. Ефименко // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2015. - № 1(46). – С. 96-102.
  5. Котлярова Е. В. Основные тенденции в проектировании офисных и административных пространств / Е. В. Котлярова, А. Д. Алмоян // Наука, образование и инновации. - 2016. - С. 178-180.
  6. Котлярова Е. В. Анализ факторов определяющих необходимость проектирования зданий и сооружений с использованием энергоэффективных технологий / Е. В. Котлярова, С. Г. Магомедова // Современные технологии в мировом научном пространстве. - 2017. - С. 81-83.
  7. Михайлов А. В. Системы вертикального транспорта высотных зданий [Электронный ресурс] / А. В. Михайлов, Н. В. Шилкин // АВОК. – 2010. - № 7. -URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4718
  8. Пименова Е. В. Уникальные технологии строительства высотных зданий и сооружений / Е. В. Пименова, Р. И. Сенив //Современные инновации: актуальные направления научных исследованийсборник научных трудов по материалам VII Международной научно-практической конференции. - 2017. - С. 55-56.
  9. Чжо Чжо Лин. Разработка средств повышения эффективности автоматизированного управления пассажирскими лифтами на основе имитационного моделирования: автореф. дисс. … канд. тех. наук: 05.13.06 / Чжо Чжо Лин. – М., 2002. – 22 с.
  10. Шумейко В. И. Современные направления в проектировании и строительстве высотных зданий / В. И. Шумейко, Е. В. Пименова // Строительство и архитектура – 2017. - С. 113-119.

Список литературы на английском языке / References in English

  1. Alekhin V. Assurance of Reliability of High-Rise Building Structures at Design Stage as Exemplified by Residential Building Complex in Yekaterinburg / V. Alekhin, L. Avdonina, A. Antipin and others// Iop Conference Series: Materials Science and Engineering. – 2018. – P. 052005.
  2. Gordina E. Zh. Atriumny`e prostranstva v vy`sotny`x zdaniyax. E`tapy` razvitiya [Atrium spaces in high-rise buildings. Stages of development] / E. Zh. Gordina // Arxitekton: Izvestiya vuzov. - 2009. - № 28. - P. 4. [in Russian]
  3. Eroshev S. R. Povy`shenie e`ffektivnosti upravleniya passazhirskimi liftami [Improving passenger elevator management] / S. R. Eroshev // Mezhdunarodnaya nauchno-texnicheskaya konferenciya molody`x ucheny`x BGTU im. V. G. Shuxova. – 2016. – P. 3446-3451. [in Russian]
  4. Koval` A. S. K voprosu razrabotki e`lektroprivoda passazhirskix liftov s reguliruemoj nominal`noj skorost`yu dvizheniya kabiny` lifta [On the development of electric passenger elevators with adjustable rated speed of the elevator car] / A. S. Koval`, E. V. Efimenko // Vestnik Belorussko-Rossijskogo universiteta. – 2015. - № 1(46). – P. 96-102. [in Russian]
  5. Kotlyarova E. V. Osnovny`e tendencii v proektirovanii ofisny`x i administrativny`x prostranstv [The main trends in the design of office and administrative spaces] / E. V. Kotlyarova, A. D. Almoyan // Nauka, obrazovanie i innovacii. - 2016. - P. 178-180. [in Russian]
  6. Kotlyarova E. V. Analiz faktorov opredelyayushhix neobxodimost` proektirovaniya zdanij i sooruzhenij s ispol`zovaniem e`nergoe`ffektivny`x texnologij [Analysis of factors determining the need for designing buildings and structures using energy efficient technologies] / E. V. Kotlyarova, S. G. Magomedova // Sovremenny`e texnologii v mirovom nauchnom prostranstve. - 2017. - P. 81-83. [in Russian]
  7. Mixajlov A. V. Sistemy` vertikal`nogo transporta vy`sotny`x zdanij [Electronic resource] [Vertical transport systems for high-rise buildings] / A. V. Mixajlov, N. V. Shilkin // AVOK. – 2010. - № 7. -URL: https://www.abok.ru/for_spec/articles.php?nid=4718. [in Russian]
  8. Pimenova E. V. Unikal`ny`e texnologii stroitel`stva vy`sotny`x zdanij i sooruzhenij [Unique technologies for the construction of high-rise buildings and structures] / E. V. Pimenova, R. I. Seniv // Sovremenny`e innovacii: aktual`ny`e napravleniya nauchny`x issledovanij sbornik nauchny`x trudov po materialam VII Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii. - 2017. - P. 55-56. [in Russian]
  9. Chzho Chzho Lin. Razrabotka sredstv povy`sheniya e`ffektivnosti avtomatizirovannogo upravleniya passazhirskimi liftami na osnove imitacionnogo modelirovaniya [Development of means to increase the efficiency of automated control of passenger elevators based on simulation modeling]: avtoref. diss. … kand. tex. nauk: 05.13.06 / Chzho Chzho Lin. – M., 2002. – 22 p. [in Russian]
  10. Shumejko V. I. Sovremenny`e napravleniya v proektirovanii i stroitel`stve vy`sotny`x zdanij [Modern trends in the design and construction of high-rise buildings] / V. I. Shumejko, E. V. Pimenova // Stroitel`stvo i arxitektura – 2017. - P. 113-119. [in Russian]