摘要：以济南西部会展中心项目为例，针对项目工期紧、主体钢结构拆除及改造工程量大、新老结构的有机结合界面多、配套钢结构复杂等难题，通过BIM模型整合，很好地解决了钢结构与其他专业间的错、漏、碰等问题。钢结构深化设计时，通过合理改造方案和创新型加固方案，使老结构加固更加合理、施工更加省时便利。总结的具体施工经验可为类似项目提供借鉴。
关键词：场馆改造；钢结构深化设计；BIM模型整合；加固方案
一、工程概况本次主会场改造的双层小展厅F3位于大展厅A1与D1
之间的中轴通道上。小展厅平面呈切角的三角形，横向最大宽度170.9 m，东西向通道纵向总长271.1 m。屋顶最高点高度为35 m，16 m标高平面和屋顶结构采用钢桁架体系。
二、工程难点
该工程的施工难点如下：
1）该项目工期紧、主体钢结构拆除及改造工程量大， 新老结构的有机结合界面多。施工采取立体交叉作业、拆除与加固同步进行，立体交叉作业和拆除是施工现场的重大危险源。
2）涉及众多专业，例如土建、机电安装、内外装饰、声光多媒体、电梯、自动扶梯等。钢结构深化时必须与它们密切配合，无缝衔接。
三、深化阶段通过钢结构三维建模和BIM模型整合的创新性应用，及时解决问题
本工程涉及众多专业，根据不同的工作内容由各专业单位进行各自的建模工作，如钢结构深化单位对新增、加固等钢结构进行建模，混凝土结构由BIM小组进行建模， 机电深化单位对各种管道和强、弱电系统进行建模，装饰深化单位对内外装饰系统进行建模[1-2]。最后由BIM小组根据各专业提交的模型进行整合，建立BIM信息模型。通过
BIM信息模型可以直观地检查出结构的错误、遗漏、碰撞等问题，还能检查各专业配合的合理性，适时提出相对应的优化方案。
1、基于钢结构BIM模型平台对新老结构有机结合的管理及解决问题
从收到扩初图开始，对新增、加固等结构进行建模， 然后整合BIM模型。基于钢结构BIM模型平台，对拆除及加固构件进行统计和分类；评估新建结构对既有结构的影响；分析既有结构拆除部分对整体（或局部、周边）结构安全的影响。最后，还对拆除构件二次利用的可行性进行分析。
由于BIM模型中含既有结构、拆除结构、新建结构、加固结构，深化时在BIM模型中将这几类构件的利用状态和颜色进行区分，例如将既有结构的颜色用深灰色表示， 拆除结构用黄色表示，加固结构用绿色、深红色表示，新建结构用蓝色表示，楼梯用棕色表示等。这样既便于深化过程中的管理，也方便了现场施工技术人员的查询，信息一目了然。
例如本工程中需要拆除的构件有600多根，这些构件分布无规律、位置相对分散、地方非常广，现场已分布众多的墙体、管道、线槽和装饰物等，施工时仅通过图纸来寻找确定是很耗费时间和人力的，而且很容易出现差错。在施工准备期间，技术人员可以利用BIM模型，根据设定的颜色快速找到构件及其所处位置。
通过查看模型中的构件外形特征、几何尺寸以及相邻构件关系，既能快速确定施工方案，又能准确估算施工持续时间。
2、钢结构与机电、消防等专业的碰撞与协调，合理调整设计方案
通过BIM模型的检查，发现13号钢楼梯穿过会议大厅与机房隔墙，14号钢楼梯穿过迎宾大厅与机房隔墙，这2个钢楼梯都跨越了2个防火分区，而且14号钢楼梯还存在净高不足的问题。为此，通过与各相关单位协调，机电深化设计通过压缩管道高度，增加管道宽度，保证管道通风不受影响。钢结构深化设计建议在隔墙上开设防火门，解决消防问题。
考虑到此楼梯仅用于检修，创造性地采用将13号钢楼梯改为钢楼梯加爬梯的形式，来解决楼梯局部空间过小而无法布置的问题。
3、基于BIM模型平台的多专业协同设计，优化设计吊顶转换层，提出合理改造方案
为了配合装饰吊顶龙骨的安装，屋顶桁架下弦需要增设转换层钢梁。初期方案是将转换层钢梁下表面与下弦杆下表面齐平，这样可以将上部有效使用空间变大，还可使龙骨竖向吊杆变短。
但在与BIM模型合模后发现，下弦平面内布置有众多的系杆、水平支撑，钢梁与它们发生了碰撞。由于桁架竖向腹杆水平间距均为3.1 m，正好符合转换层钢梁的定位要求，于是将转换层上移，钢梁下表面与屋顶桁架下弦的上表面基本齐平，钢梁腹板背靠在桁架竖向腹杆侧边，然后施焊。次梁（方钢管）直接搁置于钢梁上方。
吊顶层内部不仅布置有转换层钢梁、马道、声光多媒体设备吊挂平台，还有暖通、消防、强弱电等众多的管道。通过BIM模型的检查，我们发现了许多问题，例如： 机电管道与钢梁碰撞、机电管道穿过马道、机电管道与提升支架碰撞、装饰吊顶与钢结构龙骨模数不匹配、设备吊杆与装饰吊顶凹槽碰撞等问题。
经过与各相关专业沟通，通过采取优化钢梁截面和布置，使钢梁局部下沉，调整管线布置，改变管道形状（如将圆管改为矩形管），调整声光多媒体吊点位置等方法， 解决了这些问题。
4、根据现场实际施工情况提出免拆除、无支撑、形式多样的创新型加固方案
（1）多种形式的加固方法，有效提升了钢梁承载力
由于23 m新增了钢平台，按照设计图要求，16 m标高楼层中就需要替换12根位于新增立柱下方的钢梁。如果按照图纸施工的话，就需要先凿除大面积的楼板，再置换钢梁。这将会造成现场的拆除工作量巨大，且使施工通道无法畅通，进而影响后道工序开始施工的时间，施工周期将加长。
为此，深化设计通过多种方案对比后，提供2种创新型的加固方案。对于部分受力较大的6根钢梁，将既有楼层梁作为加固桁架上弦，通过增加下弦和斜撑的形式来对此梁进行加固。
对于部分受力较小的6根钢梁，采用楼层梁加T型钢的方式进行加固。
上述加固方案免除了楼板大面积的凿除，避免了二次楼板浇筑、养护和施工通道不通畅等不利影响，方便了现场施工，还能楼上楼下同步施工，缩短施工周期，从而加快了工程进度。
（2）无支撑形式的钢梁创新型减高法
23 m标高新增楼层由于净空不足，需要将26.5 m标高夹层中的6根主梁高度降低100 mm。设计图纸中要求必须替换钢梁，如果这样施工的话，这就意味着不仅要凿除此层半数以上面积的楼板，还要对30多根原有次梁进行顶托固定，这样才能置换钢梁。如此狭小的地方，这样施工不仅造成工作量成倍增加，而且效果还不好。
由于此夹层为设备机房，施工中设备和机器并未移走，考虑到下方正在进行23 m标高钢平台的施工作业， 亦欲将对机器设备的不利影响降到最低，在无先例的情况下，深化设计创造性地提出在钢梁下方增加2条加固钢板， 间隔1 m加设加劲板，并在钢梁跨中1/3处加设斜撑，然后割除钢梁下翼缘。通过验算，结构安全性完全满足，下方楼层净高也满足建筑要求。
结语：钢结构深化设计过程中，借助钢结构BIM模型，使新老结构有机结合。通过BIM建筑信息模型整合，很好地解决了钢结构、机电、装饰等专业之间的错、漏、碰等诸多问题。充分发挥主观能动性，通过与原设计密切配合，提出了很多合理的改造方案和创新型加固方案，将施工中可能发生的问题在深化设计阶段解决，为现场施工提前完工奠定了基础。
随着时代的发展，建筑物的内在功能已不能满足人们日益增长的物质和文化需求，老旧场馆和建筑的功能提升改造项目将会越来越多，钢结构深化设计和BIM技术有机结合将以其良好的综合优势得到更广泛的运用。
参考文献：
[1]H型钢梁 T型钢加固李龙起.Tekla在钢结构中的深化设计及使用问题初探[J].许昌学院学报,2018,37(12):40-43.
[2]壮真才.BIM技术在钢结构施工管理中的应用[J].建筑技术开发, 2016,43(9):81-82.