Faits: A. Le 11 juillet 2007, la Municipalité de Lausanne a accordé l'autorisation de construire un parking-relais de 1'190 places sur la parcelle n° 7'311, alors propriété de l'Etat de Vaud. Elle a également délivré l'autorisation préalable d'implantation de deux bâtiments A et B comprenant le premier un musée AquaEcopôle, le second un hôtel de 117 chambres, un centre médical, un magasin de proximité et un kiosque, ainsi qu'éventuellement une halte-garderie. L'ensemble du projet s'inscrit dans le périmètre du plan d'affectation cantonal "Vennes" (PAC Vennes), approuvé en février 2001 et complété en septembre 2006, situé en bordure sud de la route de Berne, à l'entrée de Lausanne à la hauteur de la bretelle de sortie de l'autoroute A9. Par arrêt du 18 janvier 2008, la Cour de droit administratif et public du Tribunal cantonal vaudois (CDAP) a rejeté le recours formé contre ces décisions par A._, B._ et C._ (ci-après: les consorts A._,), propriétaires de la parcelle n° 7'320, située de l'autre coté de la route de Berne. La CDAP a considéré que l'étude d'impact (EIE) avait permis d'établir la conformité du parking et des bâtiments avec le droit de protection de l'environnement. La coordination avait été suffisante avec le projet de réhaussement de la ligne de transport CFF et les exigences de l'Office fédéral des routes (OFROU) quant à l'intégration du trafic de sortie sur la bretelle d'autoroute. Par arrêt du 10 juillet 2008 (1C_86/2008), le Tribunal fédéral a rejeté dans la mesure de sa recevabilité le recours formé par les consorts A._,. Il l'a jugé irrecevable en tant qu'il concernait l'autorisation préalable, de nature incidente, et l'a rejeté en tant qu'il concernait le parking-relais, en se fondant notamment sur les rapports d'impact et les pronostics de trafic. B. Du 8 mai au 8 juin 2009, la commune de Lausanne, devenue propriétaire de la parcelle n° 20'349, détachée de la parcelle n° 7'311, a fait mettre à l'enquête les projets de construction des bâtiments A et B. Le premier, de forme quasi-circulaire et situé au bord de la route de Berne, est constitué du musée AquaEcopôle. Il comprend un sous-sol destiné aux installations techniques, un rez avec l'entrée du musée, cafétéria et les lieux d'exposition, et un étage avec la suite de l'exposition, un amphithéâtre et divers locaux. Les installations de ventilation et de climatisation et des panneaux photovoltaïques sont disposés en toiture. Une serre de forme carrée est située au centre du bâtiment. Le bâtiment B est situé en retrait de la route de Berne, à l'est et au sud du secteur. Comprenant deux corps de bâtiments sur trois étages plus rez, il doit accueillir dans sa partie nord un centre médical avec service d'urgences et un regroupement de cabinets médicaux, et dans sa partie sud un hôtel de 131 chambres dont le troisième étage se prolonge sur la partie nord. Une couverture relie la station du métro M2, au bord de la route de Berne, et différentes entrées des bâtiments. Les consorts A._, ont fait opposition. Par décisions des 9 et 16 septembre 2009, la Municipalité a délivré les permis de construire et levé les oppositions. Les consorts A._, ont recouru auprès de la CDAP contre ces deux permis de construire ainsi que contre les décisions figurant dans la synthèse de la Centrale des autorisations (CAMAC) du 31 août 2009. C. Par arrêt du 23 avril 2010, la CDAP a admis très partiellement les recours. La commune de Lausanne était devenue bénéficiaire de l'autorisation d'implantation, et celle-ci n'était pas prescrite. Les plans étaient signés par un représentant autorisé. L'autorisation requise par le droit de protection des animaux pourrait être délivrée ultérieurement, sans que cela ne viole le principe de coordination. Les conditions fixées pour l'évacuation des eaux et la non-prolifération d'espèces étrangères étaient suffisantes, sous réserve de l'autorisation de l'Office fédéral de l'environnement (OFEV) sur la base d'une liste à établir quant aux espèces concernées. Le laboratoire du musée n'était pas assimilable à une clinique vétérinaire ou à un laboratoire d'analyses. Le Service de la santé publique avait préavisé positivement le projet de centre médical, sous réserve de l'autorisation d'exploiter. Les aménagements intérieurs liés à la création d'une pharmacie pourraient être autorisés par la suite. Malgré le refus justifié d'installer des panneaux solaires en toiture, le projet prévoyait le chauffage à distance des Services industriels lausannois et respectait ainsi les exigences relatives à l'utilisation d'énergies renouvelables. La cote d'altitude du rez (695 m) avait été fixée correctement. Le secteur de verdure, tel que défini par le PAC Vennes dans sa dernière version, pourrait faire l'objet d'une étude paysagère soumise à approbation avant le début des travaux. Les 150 places de stationnement, réservées dans le parking-relais pour le musée, correspondaient aux besoins prévus selon le PAC de Vennes, ainsi qu'aux prévisions de fréquentation du site (340'000 visiteurs par an, dont 70% en véhicules privés, sur la base d'un taux d'occupation des véhicules de 2,5 et d'un taux de rotation de 5 mouvements par jour). Les bâtiments n'étaient pas soumis à l'étude d'impact, et les activités y relatives avaient été prises en compte dans l'étude de novembre 2006. Sur le vu des dernières évaluations de trafic (260 véhicules par jour pour le musée au lieu de 150, et 29'900 véhicules par jour sur la route de Berne au lieu de 27'000), l'augmentation prévue restait dans les limites admissibles selon l'OPB. La réflexion de bruit sur les bâtiments (+ 0.2 à 0.3 dB(A)) n'était pas perceptible. Le projet était indépendant de l'assainissement de la route de Berne. Le Service cantonal de l'environnement et de l'énergie (SEVEN) avait fixé certaines conditions intégrées au permis de construire, pour limiter le bruit des installations techniques, et prévoyait des mesures de contrôle après la mise en service, ce qui constituait des garanties suffisantes. Ni les parkings extérieurs, ni le restaurant et sa terrasse (compte tenu de leur situation et des horaires fixés) ne seraient source de nuisances supplémentaires. Sous réserve des autorisations spéciales requises, les permis de construire ont été confirmés. D. Par acte du 26 mai 2010, les consorts A._, forment un recours en matière de droit public assorti d'une demande d'effet suspensif. Ils concluent à la réforme de l'arrêt cantonal en ce sens que les permis de construire ne sont pas délivrés et que les autorisations spéciales figurant dans la synthèse CAMAC sont refusées. Subsidiairement, ils demandent l'annulation de l'ensemble des décisions précitées et, plus subsidiairement, le renvoi de la cause à la CDAP. Par ordonnance du 28 juin 2010, la demande d'effet suspensif a été admise. La CDAP se réfère aux considérants de son arrêt. La Municipalité de Lausanne, ainsi que les sociétés bénéficiaires du permis d'implantation, concluent au rejet du recours. Le service des eaux, sols et assainissement (SESA) s'en remet à l'appréciation du Tribunal. Le Service cantonal des routes a renoncé à se déterminer. Le Service de l'économie, du logement et du tourisme, ainsi que le Service des forêts, de la faune et de la nature, se réfèrent à leurs déterminations devant l'instance cantonale. Le Service du développement territorial conclut au rejet du recours. L'OFEV estime, au terme de ses observations, que le projet ne viole aucune prescription du droit fédéral de la protection de l'environnement. L'OFROU s'est lui aussi prononcé en confirmant son préavis favorable. Les recourants se sont encore déterminés en persistant dans leurs conclusions. Le 25 janvier 2011, ils ont produit un rapport de mesures acoustiques du 9 juin 2010, dont ils affirment n'avoir eu connaissance que le 17 janvier 2011. La commune de Lausanne et les constructeurs se sont opposés à cette production. Recourants et intimés ont encore déposé des observations spontanées, le 23 février et le 11 mars 2011. 