在城市土地寸土寸金的今天，住宅的开发已经完全由砖混结构为主的多层转向剪力墙结构为主的小高层及高层。剪力墙结构设计不同于砖混结构的设计，它不仅仅能满足使用要求和规范条文，其结构对工程人员的设计概念要求更高：结构体系的选择对于工程的安全性及经济性起着决定性的作用。本文通过笔者亲历的一个小高层住宅的设计过程，浅析剪力墙截面优化对于工程经济性的影响。
　　一、工程概况
　　本工程为石家庄市新乐县某小区的一栋小高层住宅，地下一层，地上十层。抗震设防烈度为6度，层高3米，总高30.45米，结构体系为普通剪力墙结构，抗震等级为四级。初步设计外墙厚度200mm，内墙160mm，经过前期试算，最终优化方案确定剪力墙体厚度为140mm。
　　二、结构设计优化过程
　　在剪力墙体系结构中，墙肢的设计对于结构的整体安全至关重要。规范对于剪力墙的要求较明确：需要满足最小厚度要求、墙肢截面最小高度要求、强剪弱弯要求，还要符合轴压比及剪压比等限制要求。墙肢的截面厚度除了必须满足承载力的要求外，也要同时满足稳定要求以及避免过早出现剪切裂缝的要求。通常把稳定要求的厚度要求为最小厚度，通过构造要求设定。
　　在结构体系中，可以通过假定楼板为刚性楼板，将其视为剪力墙的侧向支撑，可防止剪力墙由于侧向变形而平面失稳。平面外相交的剪力墙也可作为其侧向支撑，防止其失稳。因此，参考双向板中跨度与弯曲变形关系的规律，剪力墙的最小厚度应有楼层高度及无支长度（即与剪力墙平面外相交的剪力墙之间的距离）两者中的较小值控制。层高较低者可以根据层高确定墙体厚度，反之，则根据无支长度确定墙体厚度。
　　《高层建筑混凝土结构技术规程JGJ3-2002》（以下简称高规）第7.2.2条规定：四级抗震等级设计的剪力墙截面厚度，底部加强部位不能小于层高或剪力墙无支长度的1/20，且不应小于160mm；其他部位不应小于层高或剪力墙无支长度的1/25，且不能小于160mm。而《建筑抗震设计规范GB50011-2001》（以下简称抗规）的第6.4.1条规定：四级抗震的抗震墙厚度不应小于140mm，且不应小于层高的1/25。《混凝土结构设计规范GB50010-2002》的第11.7.9中也有与抗规相同的规定。
　　根据本工程的实际情况，虽然它符合高规的适用范围，但由于层数较少，如果仅按照高规设计，截面选用160mm，则有“大马拉小车”的感觉，经济性差。经过综合考虑，最终优化方案，决定按照抗规选用厚度为140mm的截面；并按照高规第7.2.2条的规定：当墙厚不能满足要求时，按照高规附录D进行墙体稳定验算。
　　经过墙体稳定验算后，本工程墙厚140mm，能够满足计算要求。在具体结构设计中，应该尽量避免梁垂直于墙体，以免造成平面外弯矩。当梁不得不垂直于墙体时，必须在墙体内加设暗柱，通过计算配筋来满足规范要求。
　　设计完成后，结合本工程的规模进行估算，墙厚定位140mm取得了很好的经济效益，室内面积增大了134平方米，减少混凝土用量480立方米，总计节约造价约80万元。
　　通过此案例可以看出，剪力墙结构设计在经济性上有很大的改进空间。在规范允许的条件下，胆子大一点，计算多一点，只要有充分的理论依据和精确的计算，就一定可以在保证安全的前提下取得更大的经济效益。
　　（作者单位：北京铁路局丰台车辆段）