随着高层建筑的大量兴建和计算机技术的迅速发展,上部结构与地基基础共同作用问题逐渐成为成为土木工程领域的热点课题。目前工程界广泛采用的常规设计方法忽略了上部结构与地基基础的共同作用,使上部结构的设计偏于不安全,同时基础的设计又过于保守,计算结果与实际情况有较大出入。本文首先介绍了共同作用分析中常用的地基模型以及地基模型的选择问题,接着阐述了上部结构与地基基础共同作用的基本理论和共同作用的分析方法,并讨论了基于大型有限元分析软件ANSYS建立三维数值分析模型的方法。然后利用ANSYS软件分别建立了框架-核心筒结构、筏板基础和地基共同作用体系以及纯框架结构、筏板基础和地基共同作用体系的三维有限元分析模型,对其在竖向荷载作用下的共同作用的特性进行了分析。本文的主要研究内容如下:1.分别按常规设计方法和考虑共同作用的设计方法建立共同作用体系的ANSYS模型进行计算,比较两种设计方法得到的上部结构内力的差异、筏基内力与沉降的差异、基底反力的差异。2.利用ANSYS单元生死技术模拟上部结构施工过程,分析上部结构刚度逐层形成对共同作用的影响。3.分别改变筏板的厚度和地基土的变形模量,分析其对筏基沉降、基底反力、筏基内力和上部结构内力的影响。4.讨论上部结构形式为纯框架结构时筏基沉降、基底反力、筏板内力以及上部结构内力的变化规律,并与上部结构形式为框架-核心筒结构的共同作用体系进行了对比分析。通过上述分析研究得出了以下几点结论:1.考虑共同作用后,角柱和边柱明显加载,且角柱的加载幅度大于边柱的加载幅度。同时,中柱明显卸载。上部结构构件相对于常规设计结果加载的效应在下部楼层表现比较明显,在上部楼层加载和卸载的效应趋于缓解。2.按考虑共同作用的方法计算的筏基弯矩和差异沉降明显小于常规设计方法的计算结果。3.上部结构的刚度是有限的,施工到某一楼层之后,角柱和边柱的加载幅度、中柱的卸载幅度将趋于稳定。4.筏板厚度的增加可以有效地减小基础的差异沉降,从而减小上部结构中的附加应力,但是随着筏板厚度的增加,其对于减小角柱和边柱内力的效果越来越弱。5.随着地基土变形模量的增大,筏基差异沉降的减小并不显著,且差异沉降减小的速度逐渐趋缓;地基土变形模量的增大对减小上部结构外围框架柱内力的作用也并不明显,且其效果随变形模量的增大而逐渐减弱。6.进行框架结构下的筏基的计算分析时,上部结构的框架柱不能作为固定支座,不能按照条带法和倒楼盖的方法去计算筏基的内力,否则将完全偏离实际情况。