为了给首都机场机坪管制员提供舒适的倒班休息以及日常会议配套用房,首都机场在机坪上搭建了装配式模块化零能耗建筑,凭借出色的绿色设计理念和良好的运行效果先后获得了民航2020年度四型机场示范项目、“十三五”国家重点研发计划绿色建筑及建筑工业化重点专项示范工程以及2022年度国际机场协会亚太地区分会绿色机场表彰银奖(5000万以上旅客量级的机场)等多个国内、国际奖项。其中值得一提的是,该建筑采用了特殊的隔音降噪结构设计,为机坪管制员打造了一片休憩“净土”。
装配式模块化零能耗建筑项目设计之初即将该建筑选址定在首都机场东区塔台东侧,方便机坪管制员及时前往塔台工作。该位置被3条滑行道和1条跑道包围,因而对建筑围护结构的隔音降噪性能提出了较高要求,需要对围护结构进行特殊的隔音降噪细节处理。
为解决这一问题,项目组在首都机场东区塔台附近进行声环境测试,分别对飞机在东跑道起飞、西跑道起飞、南侧滑行、北侧滑行等产生的噪声源进行测试。根据测试结果,项目组确定从建筑形体、外墙、屋面、地面以及外窗等外围护系统进行隔音降噪设计。
在建筑布局方面,项目组采用围合式布局,并对建筑形体进行了特殊处理,以尽可能利用建筑本体对噪声声波进行屏蔽,避免声波直接穿透建筑物的门窗,减少噪声对室内空间的影响。此外,项目组还对宿舍单元模块的形体进行了凹凸设计,将隔音降噪相对薄弱的门窗等隐藏在内凹形体内,如将宿舍和独立卫生间等功能空间的外窗设置在内凹空间内,而不是设置在直接裸露的外墙上,从而强化建筑形体对噪声声波的自屏蔽,减少噪声对室内空间的直接影响。
在外墙、屋面及地面的设计上,项目组采取了外保温形式,采用密度相对较大的材料。墙、顶、地采用多层复合构造,将空气层及板材错缝搭接,使建筑既具备良好的保温隔热性能,又可以满足机场隔音降噪指标要求。尤其是屋面波纹板与主体结构的满焊处理、双层水泥纤维板错缝搭接的处理,均起到了很好的隔声作用。
而房间外墙玻璃窗的隔声主要取决于玻璃的厚度、空腔大小、窗框与结构的密封程度,玻璃越厚,对低频噪声隔声性能越好;间距越大,隔声性能越好。因此,在窗的隔音设计方面,项目组采取了双层窗形式,每层窗均采用双层有机玻璃,通过增加玻璃厚度、提高窗扇与窗框之间的密封程度等方式,提升外窗的隔声性能和保温隔热性能。在窗的细节处理方面,窗框与墙体结构之间采用发泡胶进行填充,以避免硬性连接;双层窗之间的墙体用木质衬板封盖,以提升吸音效果。当声波穿过双层窗中间的空间时,由于入射波经过两次反射以及窗内损耗,声波会有较大衰减,大大提高了隔声性能。
此外,每个房间的外门均采用多层钢质隔声门,内置空腔,并在空腔内填充吸声材料,门底加装密封装置。建筑的每个房间都由一个单独的箱体模块构成,整个建筑由多个箱体模块以搭积木的形式组装而成,箱体模块间的双层隔墙及底框均采用柔性吸声材料进行填充,并采用有效的气密性材料进行密封,防止噪声在箱体模块间传递。
目前该项目已正式投入使用。通过现场噪声检测,首都机场装配式模块化零能耗建筑的北侧外墙隔声效果达到了《民用建筑隔声设计规范》中规定的客房外墙隔声一级标准,东侧外墙、南侧外墙的隔声效果则达到了特级标准。
该建筑特殊的隔音降噪设计理念和技术不仅解决了建筑本身所处高噪声环境中的实际问题,也为建筑行业开创了一种新的隔音降噪设计思路,被评为首都机场集团2023年“五小”创新优秀成果。目前,该设计成果获得了实用新型发明专利,可以在机场、火车站等有高噪声环境的周边区域建筑上应用,有较高的实际推广应用价值,能够推动行业发展,获得较好的社会效益。
(首都机场股份公司 王瑞锋)