基础托换是既有建筑物地下空间开发的关键技术。基础托换的施工过程,必然会引起地基的不均匀沉降,从而在上部结构中产生附加应力,影响结构安全。为考察桩基础托换法施工过程中地基不均匀沉降对框架结构的影响,本文采用ANSYS有限元程序对其进行数值模拟；并进行模型试验分析不均匀沉降对上部结构的影响规律,提出不均匀沉降的限值。分析地基不均匀沉降对某三层三跨框架上部结构的影响,两种工况：一是中柱沉降；二是边柱沉降。建立框架结构的三维实体模型,通过定义柱脚的不同沉降值来实现地基的不均匀沉降。结果表明中柱沉降时,框架梁边柱支座处内力较大；边柱沉降时,框架梁中柱支座处内力较大。各层梁的竖向位移相差不大,对应的应力相差很大,二层略大于一层,顶层最小。最后建立框架的二维模型分析框架在不均匀沉降下的附加内力具体数值,得出底层柱的轴力最大。综合考虑,底层框架是不均匀沉降产生附加内力最大的位置,应加强监控。在数值分析的基础上,设计模型试验以验证数值分析结果的可靠性,并得到框架结构在托换过程中的不均匀沉降限值。设计相似比为1：3的单层框架模型。试件分为2组,一组通过中柱顶升来模拟边柱沉降；另一组模拟中柱沉降。通过分析试验现象可知,在边柱沉降的试验中,裂缝主要出现在边柱梁柱节点腋部、中柱梁柱节点顶部和中跨梁跨中顶部等部位,最终以边梁柱节点处裂缝贯通标志着构件的破坏。梁的转角正切达到1/250时,开始出现裂缝；梁的转角正切达到1/50时,构件达到承载力极限状态。中柱沉降的试验中,裂缝主要出现在边跨梁靠近边柱端上部、中跨梁跨中下部和中跨梁靠近节点端下部等,最终以中跨梁上部混凝土压酥标志着构件的破坏。梁的转角正切达到1/1250时,开始出现裂缝；梁的转角正切达到1/40时,构件达到承载力极限状态。因此,对于框架边柱沉降的情况,边柱节点腋部和中跨梁跨中顶部是配筋薄弱的部位；而对于框架中柱沉降的情况,中跨梁靠近节点端下部和中跨梁跨中下部是配筋薄弱的部位。这些部位在基础托换发生地基不均匀沉降时应重点监测和加固处理。