Типология зданий

История

Не только небоскребы, но и жилые  дома выше 5 этажей невозможно представить  без лифта. Когда и как появилось  это полезное устройство? Считается, что первый лифт был установлен в 1743 году в Версальском дворце Людовика ХIV, чтобы 33-летний король (в то время этот возраст, считался достаточно зрелым) мог не напрягаясь попадать в апартаменты своей фаворитки, жившей этажом выше. Впрочем, в старинных источниках есть и более ранние упоминания о механизмах для подъема воинов и грузов (Древний Рим I век до н.э и Синайский монастырь в Египте VI век н.э.

В России  подобие лифта было уже при Петре I (1672-1725 гг), т.е в конце 17 - начале 18 века. Неизвестный умелец установил в Петергофе обеденный стол, который курсировал между 1 и 2 этажами. В 1793 году русский изобретатель-самоучка Иван Кулибин разработал, так называемые,  винтовые «подъемные и спускные кресла» для Зимнего дворца и подмосковной усадьбы Архангельское.

Все эти подъемники использовали физическую силу рабов или слуг, реже тяглового скота.

Создание единичных образцов подъемников для транспортировки людей было продиктовано прихотью состоятельных людей и творческим воображением изобретателей и не отражало стойкой тенденции развития техники. История лифтостроения реально началась в конце XIX - начале ХХ столетия в связи с развитием капитализма в странах Северной Америки и в Европе. Первые подъемники, послужившие прототипом современных лифтов, появились в США в 1850 году (лифт Уотермена), в 1852 году (лифт Отиса) и приводились в действие при помощи паровой машины.

Ключевым элементом современного лифта считается автоматический ловитель – устройство, останавливающее  лифт в случае обрыва троса, делая  тем самым лифт безопасным средством  передвижения. Это устройство изобрел  американец Элайша Грейвс Отис. Работая на мебельной фабрике, выпускавшей кровати он сконструировал подъемник для подъема грузов на второй этаж. Он прикрепил трос к платформе подъемника через плоскую пружину, а по бокам подъемника установил зубчатые рельсы. Под весом даже пустой платформы пружина выгибалась и проходила между рельсами. В случае обрыва каната пружина, распрямившись, своими концами застревала в зубцах рельсов, предотвращая падение. Отис назвал свой подъемник «безопасным лифтом» и основал небольшую мастерскую по производству лифтов. В 1854 году, чтобы оживить спрос на продукцию фирмы Отис придумал рекламный трюк. В одном из выставочных залов Нью-Йорка между двумя опорами высотой 12 метров  двигалась подъемная платформа, где между бочек и ящиков стоял сам изобретатель. На вершине сооружения с мечом в руках находился ассистент с мечом в руках. Паровая машина подтягивала платформу на самый верх и ассистент по команде Отиса обрубал канат мечом. Платформа устремлялась вниз, но через 1-2 метра автоматика срабатывала и останавливала падение. Отис кланялся публике. Спустя 3 года, 1857 году «Компания паровых подъемников Отиса» установила первый свой пассажирский лифт в пятиэтажном магазине на Бродвее. Лифт брал 5 человек и вез их со скоростью 20 см в сек.

Первый электрический пассажирский лифт, разработанный Сименсом, появился в Германии в 1880 году. Он поднимался на высоту 22 метра за 11 секунд. Отныне проблема подъема больше не сдерживала рост зданий вверх.

К началу ХХ века электрические лифты  получили широкое распространение, постепенно вытесняя лифты с другими типами приводов. В это время во многих странах мира создаются фирмы по изготовлению и монтажу лифтов: Франция («Пелка»); Италия («Штиглер»); США («Отис»); Германия («Гутман», «Карл Флор»); Швеция («Грахам»). Лифты этих фирм были исключительно с электрическим приводом. В дореволюционной России лифтостроения практически не существовало. Для Петербурга и Москвы лифты закупались у иностранных фирм и монтировались русскими рабочими. История зафиксировала год и место установки первого электрического подъемника типа «Сименс»: 1901г., Москва, Рождественский бульвар №17.

Современное состояние.

На мировом рынке  основными производителями лифтов являются компании OTIS (США) (год основания 1852 www.otis.ru), KONE (Финляндия) (год основания 1910 www. kone.ru), SCHINDLER (Швейцария) (год основания 1874), Mitsubishi и Toshiba (Япония). Белорусский производитель лифтов, являющийся ведущим производителем лифтов в станах СНГ – Могилевлифтмаш (www. mogilevlift.by). Лифты Могилевлифтмаша устанавливаются в основном в жилых зданиях. Для установки в современных общественных зданиях в РБ закупаются лифты KONE и OTIS. Например, в Минске лифты в гостиницах “Орбита”, “Планета”, “Беларусь”, а также панорамный лифт в Национальной библиотеке – KONE. Панорамные лифты в торговом центре “Столица” и гостинице “Европа” – OTIS.

Сверхскоростные лифты. Может показаться, что для создания сверхскоростных лифтов для небоскребов достаточно взять трос попрочнее и электромотор посильнее. На самом деле решение этой задачи сродни технологическому прыжку от «Запорожца» к «Ferrari”. Причем сверскоростные лифты стоят намного дороже суперкаров.

Делают самые быстрые  и самые интеллектуальные лифты  в Японии, на двух конкурирующих  промышленных монстрах – Mitsubishi Electric и Toshiba Elevator. Сразу вопрос – где работают самые быстрые лифты в мире? В Тайване, в городе Тайпей в здании с названием «Тайрей 101» высотой 509 м (Это пока самое высокое построенное здание в мире. Самое высокое запроектированное  Bionic Tower, высотой 1228 м, 300 этажей и 368 лифтов. Проектируемое потенциальное месторасположение Шанхай и Гонконг). Этажей в нем 101, различных лифтов 67, в том числе 2 мировых рекордсмена, которые поднимаются до 89 этажа.  Это лифты от Toshiba, стоимостью более 2 миллионов долларов каждый. На 89 этаж, расположенный на высоте 388 метров лифт взлетает за 38 сек.

Т.е. эти лифты развивают  скорость 16, 83 м/ сек. Для сравнения: скорость обычного лифта в жилом зданий 0,75-1,6 м/ сек, в элитных высотках 1,6-3,5 м/ сек, в административных небоскребах 3,5, редко 5-10 м/ сек. Соответственно, представьте, что на 16 этаж вы поднимаетесь чуть более чем за 3 сек.

В линейке моделей Mitsubishi есть лифт со скоростью 18 м/сек, но его пока еще нигде не установили. Зато в нескольких небоскребах мира установлены лифты этой компании, развивающие скорость 12,5 м/сек, что тоже весьма много.

Но нельзя говорить только о количественном сравнении обычных  и сверхскоростных лифтов. Инженерам  при создании таких лифтов приходится решать множество сложных задач: сопротивление воздуха в шахте, подавление вибрации и шума, надежные аварийные системы, способные остановить падающий с чудовищной скоростью лифт и так далее. Но навороченные лифты-рекордсмены не только быстры и надежны, но еще и интеллектуальны. Они имеют встроенную нейросеть, размышляющую о психологии пассажиров. Кажется, что это фантастика, но нет это уже серийная реальность от Mitsubishi. Японские конструкторы обучили лифты нечеткой логике и даже интуиции. Цель системы, управляющей бегом лифтов- чтобы каждый человек ожидал свой лифт как можно меньше времени. Например, раздражение человека, ждущего прибытия лифта, как считают японцы, прямо пропорционально квадрату фактического времени ожидания. Да еще ожидать лифт тем нетерпимее, чем ближе человеку нужно проехать. Согласитесь, ждать 4 минуты лифт, чтобы проехать на 3 этажа, не тоже самое что ждать те же 4 минуты, чтобы подняться с 1-го на сотый этаж. Поэтому компьютер сравнивает время ожидания со временем последующей поездки. Но как система узнает кому куда нужно. Гениально просто. Пульты вызова на этажах – это не две кнопки (вверх-вниз), как у других лифтов (тем более, не одна как в совсем простых моделях) – а копия внутрикабинного пульта с полным набором этажей. Подходишь и жмешь кнопку пункта назначения. Система запоминает все свои действия за день, неделю, месяц. И у нее складывается картина наиболее типичных потоков по времени суток, рабочим дням, выходным и праздникам и составляется прогноз. Например, система успевает загодя подать максимально возможное количество лифтов на этаж, сотрудники которого валом отправляются на обед в 12 часов дня.

Определение. Лифт — подъемник прерывного действия, в котором люди и грузы перевозятся с одного уровня на другой в кабине, движущейся по вертикальным направляющим, установленным в закрытой по всей высоте шахте и снабженной на посадочных площадках запирающимися дверями.

Основные параметры: Производительность лифта — число пассажиров, перевозимых лифтом за единицу времени. Грузоподъемность — наибольшая масса груза, для транспортировки которой предназначен лифт. Вместимость кабины лифта — расчетное число пассажиров в кабине, зависящее от величины полезной площади ее пола.

Скорость — скорость движения кабины, на которую рассчитан лифт. Высота подъема – разность между отметками уровня верхней и нижней остоновок. Геометрические размеры кабины и шахты. Основные параметры кабин, шахт и дверей отечественных лифтов (производитель — Могилевлифтмаш) представлены на рис.2

Классификация. Лифты классифицируются по назначению, скорости, виду привода

      По назначению лифты разделяются на:

• пассажирские, предназначенные для транспортирования людей (допускается перемещение предметов домашнего обихода, при условии, что их общая масса не превышает грузоподъемность лифта):

Пассажирские лифты в свою очередь подразделяются на лифты для:

• жилых зданий (в том числе для загородных особняков и коттеджей),
• общественных зданий
• производственных зданий
• грузопассажирские, предназначенные для транспортирования грузов и людей.
• больничные, предназначенные для транспортирования больных на каталках или кроватях и сопровождающих их лиц.
• инвалидные предназначены для самостоятельного пользования инвалидами на креслах-колясках (подъемники)
• панорамные и обзорные
• грузовые

- с проводником, предназначенные  для транспортирования груза и лиц, сопровождающих его.

- грузовые без проводника  — для перемещения только грузов

• специальные, предназначенные для обслуживания различного рода специальных объектов (вышек, мачт, башенных кранов, стартовых площадок ракет и т.п.), лифт в аквариуме, рыбный лифт, лифт для велосипедов, лифт через высокоскоростную трассу.

Лифт для  рыбы. На реке Коннектикут (США) построен специальный «рыбный лифт»: размеры 2,8х2,1х1,2 м используемый для того, чтобы поднять мечущую икру рыбу алозу на высоту 100м вверх по дамбе. Без лифта дамба осталась бы непреодолимым препятствием для рыбы и она не смогла бы продолжить размножение в привычных местах. После запуска специального рыбного лифта за 1,5 месяца (с середины мая до конца июня) 33 896 особей алозы смогли подняться вверх по дамбе, чтобы оставить драгоценные икринки на привычном мелководье и продолжить свой род.

Лифт в аквариуме. В центе Берлина на берегу реки Шпрее, напротив Кафедрального Собора находится гостиница Radisson. В просторном холле отеля построен самый большой в мире 25 метровый аквариум Aqua Dom, в котором обитает 2,5 тыс экзотических рыб. Посетители гостиницы могут в полном смысле слова окунуться в подводный мир, прокатившись в застекленном двухэтажном лифте, перемещаемом в аквариуме (вместимость 30 человек).

Лифт для  пешеходов. В 2001 году в Германии было торжественно открыто уникальное сооружение, которое тут же окрестили «пешеходным лифтом». Строительство такого лифта заняло всего 1 неделю. Лифт предназначен для транспортировки людей через оживленную четырехполосную трассу, где раньше располагался наземный переход. Лифт состоит из двух башен и рельсового моста между ними, по которому горизонтально перемещается кабина с пассажирами. Вместимость кабины 8 человек, производительность 720 человек в час (примерно 100 рейсов в час), скорость при вертикальном движении 1м/с. при горизонтальном – 1,5 м/с.

В зависимости  от скорости лифты делятся на четыре группы:  1) тихоходные — со скоростью до 0,75 м/с; 2) быстроходные — 1 – 1,6 м/с; 3) скоростные – 2,0 – 4,0 м/с; высокоскоростные — более 4 м/с. Грузоподъемность отечественных пассажирских лифтов 320 – 1600 кг (зарубежных до 4500 кг). Максимальная высота подъема отечественных пассажирских лифтов равна 150 м (зарубежных 300 м). Максимальное число остановок отечественных пассажирских лифтов — 40.

По принципу устройства приводной системы:

• электрические лифты – конструкция с тяговыми канатами и двигателем
• гидравлические – выталкиваемые гидроцилиндром за счет давления масла

Кабины пассажирских и грузовых лифтов могут быть проходными и непроходными. Кабины проходных лифтов оборудованы двумя дверями. На определенном этапе могут открываться те или иные двери или обе двери одновременно. Это позволяет архитекторам получить дополнительную гибкость, необходимую при проектировании здания.

Общее устройство. Лифт  любого типа состоит из следующих конструктивных частей:

• строительной части;
• механического оборудования;
• электрооборудования

Строительная часть возводится строительными организациями и  состоит из машинного помещения и шахты. Машинное помещение это отдельное помещение в котором размещается оборудование лифта. В зависимости от конструкции оно может находиться над шахтой, под шахтой лифта или сбоку. В машинном помещении устанавливается станция управления, ограничитель скорости, лебедка и т.п. Шахта лифта – это пространство, в котором перемещается кабина и противовес, установлены направляющие по которым как по рельсам движутся кабина и противовес. Шахта может быть полностью или частично огражденной. Выполняется чаще всего из железобетона, но может и из металлической сетки, из металлокаркаса со стеклянным заполнением.

Методика расчета числа  лифтов

Количество лифтов для жилых  зданий определяется в соответствии с СНБ 3.02.04-03 «Жилые здания»

Количество лифтов для  общественных зданий рассчитывают на максимальный пассажиропоток.

Количество  лифтов в здании определяется  по формуле

К =  ^Qрч

      Р

Где: Q рч – расчетный часовой пассажиропоток, Р-производительность лифта

Расчетный часовой пассажиропоток

Q_рч = 12 Q₅  (чел/час),

где Q₅ — «пятиминутный пик», 12– количество 5-минутных промежутков пиковой нагрузки лифта за 1 час.

                    A i

            Q₅ =——— (чел),

                   100

где А— население всего здания; i – показатель интенсивности пятиминутного пикового пассажиропотока. Показатели интенсивности «пятиминутного пика» для зданий различного назначения принимаются по данным таблицы

ПОКАЗАТЕЛЬ ИНТЕНСИВНОСТИ ПЯТИМИНУТНОГО  ПИКОВОГО ПАССАЖИРОПОТОКА

На величину «пятиминутных  пиков» влияет не только назначение здания, но и его месторасположение в  городе. Так, для здания, находящегося в центре города «пятиминутный пик» будет больше, чем для здания расположенного на окраине.  Это объясняется тем, что в центре города интенсивность общественного транспорта выше, чем на окраине, и это отражается на формировании «пятиминутных пиков». Также оказывает влияние и режим работы здания. Например, при организации питания в санаториях и пансионатах в одну смену «пятиминутный пик» будет выше, чем при организации питания в две и более смены.

Р- производительность лифта. Под производительностью лифта понимается общее число людей, перевозимых им в единицу времени. Часовая производительность лифта определяется по формуле

                               P =     ^{3600 γ E}    (чел/час),

                                                ^T

где γ — коэффициент заполняемости лифта (γ=1 для всех остальных типов зданий); Е= G/80 – вместимость лифта (чел); G — грузоподъемность лифта (кг); 80 — средняя масса одного пассажира (кг).

Т- время кругового рейса, т.е. время между моментами двух последовательных отправлений кабины одного и того же лифта с основного посадочного этажа. Основной посадочный этаж – этаж с которого отправляется и на который прибывает наибольшее количество пассажиров. Как правило, это первый этаж.

T = ^2Н + Σ t _n  (сек),

                                                            V

где H — высота подъема лифта, т.е. разность межу отметками пола на уровне верхней и нижней остановок; V — скорость движения кабины лифта; Σ t _n  — суммарное время

Σ t _n = ( t₁+t₂+t₃) (n_в+1)+t₄+t₅+t₆

Где: t₁ – время, затрачиваемое на ускорение и замедление лифта (сек);

t₂- время, необходимое для пуска лифта (сек);

t₃- время, требуемое на открывание и закрывание дверей кабины и шахты лифта (сек);

t₄- время, необходимое на вход пассажиров (сек);

t₅- время, необходимое на выход пассажиров (сек);

t₆ - время на случайные задержки (сек).

где: t₁+t₂+t₃ = 10,0 –12,0 сек (для пассажирских лифтов), t₁+t₂+t₃ = 12,0 –14,0 сек (для грузопассажирских лифтов); t₄=t₅ =1,5—2,0 сек на одного пассажира (при ширине дверного проема до 1000 мм),  t₄=t₅ =1,5—2,0 на одного пассажира (при ширине дверного проема свыше 1000 мм); t₆ принимается равным 5 — 10 % от Т; n_в – число вероятных остановок,

где n₁  - число  возможных остановок выше первой

n_в = n₁ — (n₁— 1) ( ^{n1 — 1}) ^{E γ}

           n₁

Проектируемый вертикальный транспорт должен обеспечивать нормативный уровень транспортной комфортности, характеризуемый интервалом движения лифтов t_ож

   Т

t_ож = ––– (сек)

К

ЗАВИСИМОСТЬ ОЦЕНКИ УРОВНЯ ТРАНСПОРТНОЙ КОМФОРТНОСТИ ОТ ИНТЕРВАЛА ДВИЖЕНИЯ

Требования к размещению пассажирских лифтов

1. В жилых зданиях требуется установка пассажирского лифта при отметке уровня верхнего этажа над уровнем планировочной отметки земли 14 и более метров
2. Допускается не предусматривать установку лифта при надстройке существующего жилого здания мансардным этажом
3. В строящихся и реконструируемых общественных зданиях при размещении помещений, доступных для посетителей на уровне второго этажа и выше требуется установка пассажирских лифтов
4. Число пассажирских лифтов должно быть не менее двух. Допускается второй лифт заменять грузовым, в котором разрешено транспортировать людей, если по расчету вертикального транспорта в здании достаточно установки одного пассажирского лифта
5. Один из лифтов должен иметь глубину кабины не менее 2100 мм для возможности транспортировки человека на носилках
6. Расстояние от дверей наиболее удаленного помещения до дверей ближайшего лифта не должно превышать 60 м
7. Выходы из пассажирских лифтов предусматриваются в лифтовой холл (лифтовой холл – помещение в которое выходят двери лифтов, отделенное от основных рабочих помещений и коридоров стенами или перегородками)
8. В жилых зданиях до 10 этажей выходы из не более 2-ух лифтов допускается располагать непосредственно на лестничной площадке
9. Шахты и машинные помещения лифтов не должны примыкать к жилым помещениям и к помещениям с постоянным пребыванием людей
10. Ширина лифтового холла пассажирских лифтов должна быть не менее:

• при однорядном расположении – 1,3 х глубину кабины лифта

• при двухрядном расположении – 2 х глубину кабины, но не более 5 метров
• при глубине кабины лифта 2100 мм допускается минимальная ширина лифтового холла 2500 мм

Компоновочные схемы. Лифты в лифтовом холле располагаются рядами и группами. В одном ряду располагается не более 4-ех лифтов, в одной группе – не более 8. Группа лифтов – несколько лифтов одинакового назначения, объединенных системой группового управления, обслуживающие одни и те же этажи здания и имеющие общие лифтовые холлы. Наиболее распространены в практике следующие схемы размещения лифтов: однорядное, двухрядное, многорядное, периметральное.

Принципы размещения лифтового узла в объемно-пространственной структуре здания. Пассажирские лифты, как правило, должны сосредотачиваться в одном лифтовом узле здания. (Лифтовой узел - объемно-планировочный элемент здания, включающий лифтовые холлы и шахты одного и того же лифта или группы лифтов). Это позволяет:

1. Повысить производительность лифтов (сокращается время ожидания лифтов)
2. Объединить лифты системой группового управления (одно машинное помещение).
3. Облегчить обслуживание лифтов в процессе эксплуатации
4. Объединить и укрупнить вентиляционные камеры, создающие подпор воздуха в шахтах и лифтовых холлах.

Наиболее целесообразно лифтовой узел размещать в геометрическом центре плана здания, создавая планировочное  равновесие по отношению к нему рабочих  помещений, чтобы расстояние до путей  вертикальных коммуникаций были наикратчайшими. Применяемые в практике планировочные схемы отвечают перечисленным условиям далеко не в равной степени. Лучше всего им соответствует центрическая, симметричная относительно двух или более осей планировка (круг, правильный многоугольник, квадрат, близкий к нему прямоугольник и т.п.).

Допускается устраивать более одного лифтового узла в  следующих случаях:

• в зданиях протяженностью более 120 м;
• при необходимости выделения отдельных частей здания с самостоятельным обслуживанием в соответствии с технологией функционирования зданий;
• при условии зонной организации работы лифтов;
• когда по расчету вертикального должно устанавливаться в зданиях более одной группы лифтов (т.е. более 8);
• когда расстояние от дверей наиболее удаленного помещения до дверей ближайшего лифта превышает 60 м.

Организация работы лифтов в зданиях повышенной этажности. В многонаселенных высотных зданиях для перемещения пассажиров между этажами требуется устраивать значительное число лифтов, из-за чего строительство таких зданий становится неэкономичным. Например, во Всемирном торговом центе в Нью-Йорке по расчету было необходимо устанавливать 330 лифтов. После применения системы «Скайлобби» было установлено 95. Сократить число лифтов можно следующими способами организации их работы:

1.  Местное обслуживание (до 20 этажей). При этом методе  лифты делятся на две группы  с остановками по четным и  нечетным этажам, т.е. одна группа  лифтов имеет остановки на  основном посадочном этаже и  четных этажах, другая — на  основном посадочном этаже и нечетных этажах. Достоинства: сокращается количество остановок во время рейса Þ уменьшается время кругового рейса Þ увеличивается провозная способность Þ сокращается количество лифтов. Недостатки: неудобства для пассажиров при переезде с четного на нечетный этаж.

        2. Зонное обслуживание (20-40 этажей). Этот метод предусматривает деление  здания на зоны. Обычно в нижней  зоне лифты работают по местному  способу обслуживания, а в верхних  зонах имеют остановку на основном  посадочном этаже и всех этажах обслуживаемой зоны. Расстояние между основным посадочным этажом и нижним этажом обслуживаемой зоны лифты проходят экспрессом без остановок. Достоинства те же. Недостатки: неудобства при переезде с одной зоны в другую. Сравнение местного и зонного обслуживания на примере 18 эт здания, в котором установлено 2 группы по 6 лифтов каждая. Было установлено, что при пассажиропотоке 1900 чел/час при местном обслуживании время ожидания составило 25 сек, а при зонном – 13 сек в нижней зоне и 17 сек – верхней зоне (пересадочный этаж –10-й)

3. Система «Скайлобби»  (свыше 40 этажей). По мере роста  числа этажей количество зон  увеличивается, а это приводит  к тому, что значительно увеличивается  площадь занимаемая лифтами и Þ сокращается полезная площадь. Схема работы лифтов по системе «Скайлобби» приведена в таблице. Рассмотрим систему «скайлобби» на примере 110 этажного здания. Ни один лифт в таком здании не ходит с 1 по 110 этаж. На 44 и 78 этажах устроены посадочные вестибюли, которые называются «скайлобби».

Таблица

ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТЫ ЛИФТОВ ПО СИСТЕМЕ «СКАЙЛОББИ»