高层建筑的发展对建筑基础的设计工作也带来了很多挑战。桩筏基础广泛应用于世界各地的中-高层建筑中。然而,目前中国设计规范尚未考虑筏基下土体的承载作用,仅考虑桩的承载力,因此设计偏于保守,存在很大的浪费。自20世纪60年代以来,国内外针对桩筏基础的桩筏相互作用机理及负荷分配关系进行了不少研究,取得了许多成果。新的设计理念认为:如果筏基础与土接触,则土对筏基础有贡献作用。现场监测研究表明:筏基础的负载比例甚至可高达总负载的60%(Katzhenbach R et al.,2000[40]);即使在小桩距情况下,筏基础的负荷分担仍可高达30%(Cooke RW 1986[27])。因此,考虑筏板的承载能力,可以减少桩数或桩长,能够有效节约建造的时间和成本。目前国内外对桩筏基础的荷载分担比例尚未达成共识,缺乏相应的设计标准和计算方法。因此,有必要针对筏板基础的荷载分担比例展开研究,探讨其主要影响因素,并建立相应的计算模型。桩筏基础研究的复杂性在于筏、桩和土壤等之间有相互作用。本文通过数值模拟分析,探究桩筏基础的主控因素。在研究中,考虑的影响参数包括:筏板厚度、筏板尺寸、桩间距、桩径、桩长、桩数、土体模量、粘聚力和内摩擦角等。采用三维有限元法考虑了土的三个参数影响,包括土的弹性模量、粘聚力、内摩擦角,并分析了桩的尺寸比、桩长细比和间距比的影响。使用PLAXIS-3Dv1.6软件,总共建立了61个数值模型进行了正交数值模拟试验分析。分析结果表明:桩的长细比和间距比是影响桩筏荷载分配比例的主要因素,而土的内摩擦角和粘聚力对其影响不大。弹性模量对负荷分配比几乎没有影响,但对于沉降计算具有重要意义。此外,基于正常状态和极限状态下均匀无粘性土和粘性土的数值结果,通过回归分析得到了桩筏荷载分担比例的经验公式。将新提出的计算公式与室内测试和现场监测的21个案例中的数据和结果进行对比,结果表明,该经验公式与现有研究成果符合度较好。最后提出了一种用于桩筏基础设计的方法,采用该经验公式计算承载力,同时采用 Poulos-Davis-Randolph(PDR)方法和改进 modified Poulos-Davis-Randolph(modified PDR)方法对进行沉降计算。在运用商业数值软件进行详细设计之前,该方法可以作为桩筏基础初步设计的替代解决方案。与Randolph方法、PDR方法及改进的PDR方法分析计算的复杂性相比,该方法仅涉及两个影响因素来估计PRF中的负载分配比,较为简单而实用,能够提高设计的灵活性。