价值工程在方案设计阶段的应用_教室

论文导读:：充分应用价值工程理论。价值工程在方案设计阶段的应用。
论文关键词：价值工程，方案设计，教室，声学特性
 

价值工程在建设工程项目中的应用可扩展到工程项目全寿命周期的各个阶段,包括项目建议书、勘察、设计、施工、运营、废弃处理等各阶段，其中在价值规划阶段即项目建议书、可行性研究、勘察、设计阶段的价值工程分析尤能对项目的价值起到事半功倍的作用。本文将用价值工程分析大学阶梯教室的声学设计方案，从中选出最为合适的方案，从而以一定的投资达到较大的效益。

1 150人用阶梯教室的相关说明及假定

本文以山西某大学教学主楼中的150人用阶梯教室为例进行分析，该教室如图1所示，开间和进深分别为14.4 m和10.8m，层高4.5 m。该教室相关说明及假定如下：

1) 教室地面和讲台均为水磨石，墙面为普通白灰抹面，窗户总面积54.4 m²，安装普通玻璃，设两个普通硬木拼板门，上有亮子，门洞面积为7.2 m²；

2）教室设8级台阶，每层台阶高120 mm，宽900 mm；

3）采用德国ADA声学设计公司开发

的EASE软件做声学模拟，在距地面1.78 m（距讲台1.58 m）处以略提高的讲话声为声源，其500 Hz和1kHz时前方1 m处的声压级（A）分别为60dB 和58 dB；在听众区选取50个测点教室，如图1；

图1 150人阶梯教室平面图及剖面图

4）教室处于大学校园内，周围环境噪声较低，采用普通砖墙砌筑即可满足教室一、二级隔声标准^[1]，且教室内无产生较高噪声的特殊设备，所以背景噪声采用40 dB；

5）本文声学处理采用吸声吊顶（井字梁下留约150 mm大空腔）和在讲台上部离黑板600 mm处设大约12 m²的折线形反射板，如图1，具体材料的选用从以下几种方案中选择。方案一：矿棉装饰吸音板吊顶和铝合金微穿孔板反射板；方案二：矿棉装饰吸音板吊顶和铝合金微穿孔板反射板，且反射板里加50厚玻璃棉毡；方案三：铝合金微穿孔板吊顶和铝合金微穿孔板反射板；方案四：铝合金微穿孔板加50厚玻璃棉毡吊顶和铝合金微穿孔板加50厚玻璃棉毡反射板。其中矿棉装饰吸音板采用某建材制品厂生产的13厚FH9717型吸音板，铝合金微穿孔板厚1 mm，孔径0.8 mm，穿孔率1%；

6）本文将以总声压级、频率为500Hz和1 kHz时的混响时间及其频率为1 kHz的辅音清晰度损失率为评价指标。

2 模拟结果及其分析

在用软件EASE对四种方案进行模拟后得出结果，如表1所示。教室背景噪声采用40 dB^[1]；美国ANSI S12.60—2002标准规定教室信噪比（S/N）最小应为15dB^[2]，“教室声学”研究表明教室信噪比（S/N）小于10 dB时，听力正常的学生语言清晰度会严重降低，要使听力上有缺陷的儿童听清楚，需要至少15 dB的信噪比^[3]免费论文。从表1可看出：从方案一到方案四整个声场的声压级略有下降，方案一的最大声压级差为1.6 dB，声场比较均匀，最小信噪比较大，为14.3 dB。

表1 四种方案的软件模拟结果

我国《民用建筑隔声设计规范》规定，对于体积在500～1000 m³范围的合班教室，500 Hz频率时的混响时间为1 s,其中混响时间可有0.1 s的变动幅度，教室体积可有10% 的变动幅度^[1]。从表1可见：四种方案均达到标准要求，其中方案四所选材料吸声系数较大，其混响时间最短，500 Hz和1 kHz时分别为0.38 s和0.39 s。

语言可懂度是混响时间、声压级和信噪比等的综合评价标准，相关资料表明如果混响时间为0.5 s，信噪比为+10 dB时，可懂度可达90%以上，如信噪比为0 dB，则可懂得仅有55%；如信噪比为+10 dB，而混响时间为1.5 s，可懂度为75%左右；如混响时间为1.5 s，信噪比为0 dB时教室，可懂度仅仅30%^[3]。语言可懂度有许多评价指标，本文以辅音清晰度损失率（Alcons）为指标，损失越小，可懂度越好，根据软件规定损失率为0%～7%时，优秀；7%～11%时良好；11%～15%为一般；15%～18%时较差；18%以上很差，不可接受。分析表1可知，方案四有四个测点辅音清晰度损失率最小，达优秀，四十六个测点辅音清晰度损失率在7%～11%之间，为良好，声学环境相对最好；在四个方案中，方案一声环境较差，良好率和一般率分别为18%和82%。

3各方案的价值工程分析

3.1价值工程^[4]

价值工程是以提高产品或作业价值为目的，通过有组织的创造性工作，寻求以最低的寿命周期成本，可靠地实现使用者所需功能的一种管理技术。其计算方法可分为两大类：功能成本法和功能指数法。现以功能指数法分析本文的四种方案，其表达式为：

V_I = F_I / C_I ①

②

③

其中V_I即为第i个评价对象的价值指数，F_I为第i个评价对象的功能指数， F_i即各方案教室中50个测点功能得分的平均值； C_I为第i个评价对象的成本指数； I , i均取1，2，3，4。

V_I= 1此时评价对象的功能比重与成本比重大致平衡，合理匹配，可以认为实现该功能的现实成本合理；V_I ＜ 1此时评价对象的成本比重大于其功能比重，表明对于系统内其它对象而言，目前所占成本偏高，从而会导致该对象功能过剩，应降低成本；V_I ＞ 1此时评价对象的成本比重小于其功能比重，可能原因有三种，1），成本偏低导致功能偏低，应增加成本；2），目前功能超过应具有的水平教室，也即存在过剩功能，应降低功能水平；3），对象在技术、经济等方面有某些特征，致使功能较高而所需成本较低，无需改进。

3.2 方案分析

功能指数：本例以其辅音清晰度损失率为评价指标，每个测点根据其被测为优秀、良好、一般、较差和很差的情况分别得分为100、80、60、40和20分^[5]，（该例实际情况和演艺建筑声学装修设计略有不同）。根据公式②得出各方案功能指数，见表2，可以看出方案四的功能最好。

表2：功能指数计算

成本指数：功能的成本由许多部分构成，比如人工费、材料费、施工机械使用费、其它直接费、现场经费、企业管理费等等。在本文四种方案中，由于材料费的不同而导致其它费用不同，因此为直观起见，只对其主要材料即吸声材料费用进行成本比较。根据方案选择时山西省材料价格，所选矿棉装饰吸音板价格34元/m²，铝合金微穿孔板（双面）价格170元/m²，玻璃棉毡价格22元/m²。吊顶面积为142.04 m²，反射板面积为11.67 m²免费论文。根据公式③得出各方案成本指数，见表3，可以看出方案四的成本最高。

表3：成本指数计算

价值指数：根据公式①，可得出各方案价值指数见表4，可看出方案三、四价值指数小于1，说明评价对象的成本比重大于功能比重，也即对于系统内其它对象而言，功能虽有提高，但成本增加比例高于功能增加比例；方案一、二的价值指数均大于1，表明评价对象的成本比重小于功能比重，且两方案均能满足使用要求，而方案二比之方案一成本略有增加，但功能却有更大比例的提高，所以，方案二是可以考虑的首选方案。

表4：价值指数计算

4实验数据

在后续的具体施工过程中，建筑方根据实际情况和分析比较，选用了方案二，即矿棉装饰吸音板吊顶教室，讲台上部设置铝合金微穿孔声学反射板，内置玻璃棉毡，用4418型建筑声学分析仪（丹麦B&K公司），4224型标准声源（丹麦B&K公司）进行了试验，现列举到场学生数不同时的混响时间实测值，见表5。

表5：教室混响时间实测值

从表5可看出，无论空场还是满场，混响时间都能满足使用要求，500 Hz时的混响时间均小于1 s,高频与中频混响时间基本保持一致，低频混响时间比中频段略有提高。通过比较表1和表5，也可看出，方案二的混响时间与实测时空场的混响时间基本吻合，说明对该教室进行软件模拟分析方案声品质的正确性和可行性。在使用中对不同年级、不同专业的师生进行了问卷调查，普遍反映该教室音质效果良好。

5结论

本文通过对具体教室的几种声学设计方案进行声品质比较和经济学的价值分析，从中选出最为合适的方案，取得良好效果。表明在方案设计阶段价值分析的重要性和可行性，在既有条件下，可以以有限资本实现较大功能，达到较高价值。

参考文献
[1]GBJ118-88.民用建筑隔声设计规范[S].北京：中华人民共和国城乡建设环境部,1988.
[2]ANSIS12.60—2002.Acoustical Perfomance Criteria, Design Requirements,and Guidelinesfor schools[S]. American Natinal Standards Institute, 2002.
[3]Classroom Acoustics—a resource for creating learning environments with desirable listeningconditions,2000.
[4]刘伊生.工程造价管理基础理论与相关法规[M].北京:中国计划出版社,2003:135—159.
[5]项端祈,王峥,陈金京,等著.演艺建筑声学装修设计[M].北京:机械工业出版社.2004:298—302.