彭佳輝 PENG Jiahui 周建民 ZHOU Jianmin

0 引言

醫(yī)院建筑的特點是服務(wù)對象與病患的復(fù)雜性和就診高峰的相對集中性，這必將導(dǎo)致大量的人流和車流，產(chǎn)生較大的噪聲，而病人對噪聲是最為敏感的群體。噪聲不僅對人的聽覺和神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生影響，而且極大地影響著人的心理狀態(tài)。噪聲使人出現(xiàn)煩躁、易怒、多夢、失眠等不良的反應(yīng)，對人們的生活與工作產(chǎn)生很大的影響。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高，人們對就醫(yī)環(huán)境的要求也在逐漸提高，創(chuàng)造良好的就醫(yī)環(huán)境顯得更加重要。因此，對醫(yī)院建筑的聲環(huán)境進行模擬分析，并采取措施改善聲環(huán)境，對構(gòu)建綠色環(huán)保的醫(yī)院建筑有重要意義。

目前，國內(nèi)外使用較為廣泛的聲環(huán)境模擬軟件有SoundPLAN、Cadna/A 和PKPM-Sound 等，它們均采用聲線法或扇面法對噪聲和損失等實際參數(shù)進行估算，以此對噪聲進行預(yù)測評估。其中，SoundPLAN 與Cadna/A 更多用于工業(yè)建筑領(lǐng)域的聲環(huán)境模擬評測；而本文的分析對象為醫(yī)院建筑，更適合選用PKPM 綠色建筑軟件的“PKPM-Sound”模塊進行評測。

1 操作步驟

1.1 新建計算文件

PKPM-Sound 建筑聲環(huán)境模擬分析軟件的工程計算文件為“*.bdls”。選擇菜單中“文件管理-打開工程”命令，打開PKPM-Sound 聲模擬軟件的工程文件。

1.2 項目設(shè)置

為工程設(shè)置項目信息，選擇綠色建筑評價標(biāo)準(zhǔn)[1]。其中，應(yīng)填入的項目信息包括項目名稱、工程所在省份和城市、建筑性質(zhì)及建筑朝向等；施工信息輸入應(yīng)包括項目地址、設(shè)計單位、建設(shè)單位、參與單位、立項時間、申報時間、報件編號及自定義的項目簡介。軟件會根據(jù)上文所填寫的項目所在地自動匹配綠色建筑國家、地方評價標(biāo)準(zhǔn)。最后，可以選擇建筑的目標(biāo)綠色建筑星級。

1.3 建立模型

首先選擇“建立區(qū)域模型中/建立模型”菜單中的“區(qū)域”按鈕，設(shè)置總圖比例、指南針、區(qū)域紅線和計算區(qū)域范圍。

選擇“打開總圖”按鈕，導(dǎo)入建筑圖紙，然后手動或軟件自動提取建筑物輪廓，以建立可用于聲環(huán)境模擬計算的建筑模型。①如果需要建立水體模型，選擇“水體”按鈕，點擊建筑圖紙中的水體多段線，就可生成水體輪廓線；②選擇“綠化帶”按鈕，點擊綠化帶輪廓線來提取綠化植株，或者自定義綠化帶植株輪廓線形狀，繪制綠化帶；③選擇“道路”按鈕，填寫道路左寬、右寬、標(biāo)高等信息，根據(jù)建筑底圖繪制或選擇道路。

1.4 噪聲源、隔音與聲功能區(qū)設(shè)置

軟件可以指定3 種噪聲源形式：道路、停車場和設(shè)備。①可以根據(jù)實際情況輸入各條道路上由重型車、中型車和小型車按比例組成的晝間車流量和晝間車速，以及相應(yīng)的夜間車流量和夜間車速；還可以填入道路的估算A 聲級。②停車場作為一個不可忽視的噪聲源，軟件也可以將其作為噪聲源考慮在內(nèi)。通過設(shè)置限速和晝夜間移動的車輛數(shù)，軟件可以計算出其對聲環(huán)境產(chǎn)生的影響。③可以根據(jù)實際情況添加設(shè)備間，并設(shè)置其噪聲聲級。

通過在建筑周邊進行隔音設(shè)置，如在噪聲源和受聲點之間建立聲屏障、林帶或路堤等實體障礙物，引起聲能量的衰減。軟件中供選擇的聲屏障主要有居民區(qū)降噪聲屏障、城市景觀聲屏障、公路聲屏障和鐵路聲屏障，需要手動輸入所建立聲屏障的反射系數(shù)。

計算前，還需要根據(jù)項目的使用功能特點和環(huán)境質(zhì)量要求，手動劃分對應(yīng)的聲功能區(qū)。根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096—2008），按區(qū)域的使用功能特點和環(huán)境質(zhì)量要求，聲環(huán)境功能區(qū)從0～4 類共分為5 種類型，其中，4 類聲環(huán)境功能區(qū)又分為4a 類和4b 類兩種類型。

1.5 受聲點選取與計算配置

PKPM-Sound 軟件提供了兩種設(shè)置受聲點的方法：①可以由軟件自動沿建筑周圍設(shè)置受聲點，軟件默認(rèn)受聲點離建筑墻面1m，距地面高度1.2m；②可以手動添加自由受聲點，并設(shè)置其標(biāo)高。

受聲點設(shè)置好后，PKPM-Sound軟件會提供3 種計算選項，分別為受聲點計算、平面噪聲計算和立面噪聲計算。在實際項目計算時，可以按需選擇計算項目。在設(shè)置好網(wǎng)格間距后，軟件會自動進行后臺計算，進度條顯示噪聲計算的計算進度、所需時間和剩余計算時間。

2 實例分析和注意事項

2.1 項目概況

本項目位于上海市浦東新區(qū)，南臨浦東南路，北臨南碼頭支路，西臨南碼頭路，建筑用途為醫(yī)院門診綜合樓，屬二級綜合性醫(yī)院。項目為框架結(jié)構(gòu)，地上共5 層、地下2 層；總建筑面積為29 553.16m2，其中，地上建筑面積為19 950m2（圖1）。

2.2 模型建立

PKPM-Sound 軟件支持從已有的AutoCAD 平面圖中提取標(biāo)準(zhǔn)層，而后進行組裝。PKPMCFD 模塊是基于日本scSTREAM 平臺，結(jié)合我國綠色建筑相關(guān)規(guī)范要求，在AutoCAD 制圖軟件頁面上的操作功能在PKPM 里面幾乎都能使用。進行室外風(fēng)環(huán)境的建模時，需導(dǎo)入CAD 圖紙，模型可在圖紙上直接建立，但是建模時的紅線、建筑平面輪廓、建筑凸起，都需要在閉合多段線的基礎(chǔ)上進行，所以在進行建模之前，需把所有涉及到的建筑平面輪廓轉(zhuǎn)化為閉合的多段線。實際操作發(fā)現(xiàn)，對于形狀簡單、體型規(guī)則的獨立建筑物，提取模型法便捷快速且行之有效，但本醫(yī)院建筑體型相對復(fù)雜，需要通過拼接形成完整的建筑模型，提取模型法對其不適用。在建模的過程中，可以打開三維視圖以檢查各部分建筑參數(shù)輸入與實際情況相符。建模完成效果如圖2 所示。

本研究對象噪聲源主要為道路噪聲。將環(huán)繞醫(yī)院建筑的3 條道路實測所得其晝夜車流量、平均車速及道路聲級輸入軟件（表1）。

圖1 設(shè)計效果圖

圖2 醫(yī)院三維模型圖

根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3096—2008），本項目建筑聲功能區(qū)應(yīng)定義為1 類。對醫(yī)院建筑進行噪聲評價時，選擇醫(yī)院周圍對噪聲較為敏感的目標(biāo)點進行噪聲值測量并顯示；點選建筑后，由軟件自動選取并生成10 個受聲點。軟件自動生成受聲點的原則是每處墻面放置一個受聲點，但本項目建筑外側(cè)墻面尺寸偏大，需要手動增加受聲點，但不宜過密，以免軟件卡頓甚至閃退，同時，各受聲點之間的計算噪聲值差距也并不明顯。經(jīng)過多次試驗，最終增加了8 個手動添加的受聲點，于西面與北面的兩處外墻均勻分布。選取的共計18 個受聲點分布如圖3 所示。

2.3 計算結(jié)果

背景噪聲計算方式設(shè)置為衰減法。如果網(wǎng)格間距取值過小，軟件偶爾會出現(xiàn)閃退的問題。為避免閃退的發(fā)生，取平面網(wǎng)格間距200mm，平面高度1.2m，立面網(wǎng)格間距200mm，距墻距離1m，得到各受聲點晝夜噪聲值（表2）。

圖3 醫(yī)院受聲點示意圖

圖4 醫(yī)院平面聲壓云圖

表1 道路噪聲源實測數(shù)值

表2 晝夜噪聲值計算結(jié)果

軟件可以生成平面聲壓云圖（圖4）和立面聲壓云圖（圖5），以便更直觀地呈現(xiàn)噪聲聲壓的平面及立面分布。顏色越深，表示噪聲分貝越高。從圖表可以更直觀的看出：由于離主要噪聲源——交通支干道南碼頭路距離過近，項目西南立面晝間噪聲值偏大，最大噪聲值為58.56 dB，超過了1 類聲環(huán)境功能區(qū)晝間55dB 的限值；夜間環(huán)境噪聲情況下，最大噪聲值為48.48dB。

此外，PKPM-Sound 軟件可以計算并給出計算范圍內(nèi)超過1 類聲環(huán)境功能區(qū)的部分占比，結(jié)果如表3 所示。

2.4 醫(yī)院建筑聲環(huán)境的影響因素

查閱醫(yī)院建筑噪聲相關(guān)文獻，研究人員對不同地點、不同環(huán)境下的醫(yī)院建筑進行了實地調(diào)查與測量[2～4]，并進行了大量模擬，得到一個共同的結(jié)論，即醫(yī)院建筑聲環(huán)境的決定因素為其距離交通干道的距離。本項目中，距離交通干道最近的西側(cè)墻體處受聲點聲壓模擬值最高（圖6）。

圖5 醫(yī)院立面聲壓云圖

要使醫(yī)院聲環(huán)境最優(yōu)化，應(yīng)從設(shè)計階段起就防患于未然。

（1）考慮到道路距建筑的距離對醫(yī)院建筑聲環(huán)境有不利影響，在滿足其它各項功能指標(biāo)的前提下，使建筑物離道路盡可能遠些；同時，將門診大廳、急診室等對聲環(huán)境質(zhì)量要求相對較低的房間設(shè)計在靠近道路的那側(cè)，將重癥監(jiān)護室等對噪聲敏感的科室安排在遠離道路的那側(cè)，盡量減少噪聲對醫(yī)生和就診病人的身心健康造成危害。

（2）沿各交通干道一側(cè)建筑應(yīng)對門窗進行專門的隔聲處理，如采用雙層玻璃窗或中空玻璃窗，以及在沿各交通干道一側(cè)墻面附加鋁蜂窩穿孔吸聲板等措施，以減小交通噪聲的影響。

圖6 受聲點聲壓分布圖（紅色為超標(biāo)，綠色為達標(biāo)）

（3）將建筑周圍的綠化帶由灌木叢更換為更高的喬木帶，不僅僅在視覺上觀感更加好，使人心情舒緩，還能有效降低離道路過近的醫(yī)院建筑西側(cè)的聲壓值。從圖7 可以看到，醫(yī)院建筑西側(cè)綠化帶高度的增加。經(jīng)過模擬，將綠化帶由1.6m 高的灌木叢更換為9m 高的喬木林帶，可以將58.56dB 的最大噪聲值降低至54.96dB（降低了3.60dB），低于1 類聲環(huán)境功能區(qū)晝間55dB 的限值（圖8）。此時，喬木林帶相當(dāng)于聲屏障，對聲環(huán)境質(zhì)量的改善有顯著的作用。

3 總結(jié)

（1）相對于國際上較為普遍采用的Cadna/A 軟件，PKPM-Sound 軟件對dwg 格式的CAD 圖兼容更好：Cadna/A 導(dǎo)入功能局限于舊版本的dxf文件，還經(jīng)常出現(xiàn)導(dǎo)入失敗的情況；而PKPM 綠色建筑聲環(huán)境模擬軟件可以導(dǎo)入CAD 進行建模，并可以直接從CAD 圖紙中批量提取建筑物、道路、水體等各類環(huán)境實體，使用更方便。

圖7 綠化帶更換前后對比示意圖

圖8 綠化帶更換前后聲壓折線圖

（2）在對醫(yī)院建筑建模的過程中，建議頻繁打開三維視角，以便直觀地檢查各部分建筑參數(shù)輸入后的結(jié)果是否與實際情況相符，發(fā)現(xiàn)錯誤及時修改，避免后期的大量返工。建筑受聲點的設(shè)置不宜過密，過多的受聲點有可能導(dǎo)致軟件的卡頓甚至閃退，建議根據(jù)具體工程合理選取受聲點的位置和數(shù)量。

（3）在正確輸入項目信息的前提下，PKPM-Sound 軟件支持國內(nèi)相關(guān)聲環(huán)境評價標(biāo)準(zhǔn)，可以直接生成報告以評價其是否符合相應(yīng)的地方和國家標(biāo)準(zhǔn)，為實際工程的聲環(huán)境質(zhì)量判斷提供了便利。

（4）醫(yī)院建筑聲環(huán)境的決定因素為其距離交通干道的距離。將建筑周圍的綠化帶由灌木叢更換為更高的喬木帶，對聲環(huán)境質(zhì)量的改善也能起到一定作用。