第一部分共同作用的地基基础设计理论研究1．在地基基础设计中，过分的钢筋配筋率造成资金和资源的巨大浪费。大量现场测试结果显示：基础底板钢筋应力的实测值要远远小于钢筋强度设计值，本论文对各种可能影响因素进行详细分析后得出结论：现行设计计算方法的不合理是造成基础底板钢筋应力实测值小于设计值的根本原因，能否考虑上部结构参加工作是最主要的影响因素。当高层建筑的高度接近或超过基础的长和宽尺寸时，其整体工作性状更接近于深梁。计算分析结果表明：每个楼层的结构梁和板的应力是由“整体弯曲”和“局部弯曲”共同作用产生。据此，提出利用简支深梁计算基础底板钢筋应力和减少实配钢筋面积的简化方法，并与一些工程实例进行对比。2．本论文通过5个工程实测结果和两个算例，定量地分析了结构形式为框剪、框架、剪力墙和筒体的上部刚度对基础变形、地基反力及底板钢筋应力的影响范围，进一步论证上部结构刚度的增长有一个临界高度(层数)，上部刚度-层数关系曲线能客观地反映上部结构刚度由增加到趋于极限的过程。简支深梁差异变形、底部最大水平应力及差异水平应力随梁高变化曲线上存在三个转折点。利用高层建筑与深梁工作性状的一致性，可以将H=0.3L、0.5L、0.7L(H为基础底板以上结构高度，L为基础长度)作为判别剪力墙、框剪、框架结构刚度影响范围的界限高度；对于筒体及其它形式的超高层结构，还需进一步研究，目前，可将基础长度小于60m的筒体结构刚度影响界限高度初定为H=1.5～2.0L，基础长度大于60m的筒体结构刚度影响界限高度初定为H=1.0～1.5L，最多不超过100m。确定上部结构刚度的影响范围，既能丰富对共同作用机理的认识，又能减少整体计算的工作量。3．利用工程地质勘察报告提供的有限地质数据，合理地构造三维地质模型，可为上部结构与地基基础整体计算创造基本条件。本论文通过水平方向和深度方向的连续化处理，将整个场区的土体分割成连续的三棱柱体，可以通过线性差值，自动获得半无限空间内任意位置的土体物理力学指标，并能够自动构造出标准钻孔。第二部分共同作用的地基基础设计方法体系研究1．本部分系统地论述上部结构与地基基础共同作用整体设计的有限元方法，并作重要补充，提出解决“现行规范中基础内力和变形计算采用的荷载组合不统一”问题的具体方法，可以协调一致地整体计算基础变形与内力。2．提出上部结构与地基基础共同作用的简化计算方法，计算整体弯曲可采用“简化深梁法”，计算局部弯曲可采用“改进倒梁法”。还对常规的基础构件设计方法进行说明，提出一个自动判别钢筋混凝土内筒区域的方法，可帮助计算机自动完成内筒筒体对基础底板的冲切和剪切承载力计算。3．将基础施工图设计研究的重点放在提高计算机辅助设计的智能化和效率上，以减轻设计人员的工作强度。本论文在基础梁选筋归并、配筋平面图表示方法和基础梁模板自动布图三个方面提出独特思路。第三部分共同作用的地基基础辅助设计软件研究1．比较系统地说明建立计算模型时应考虑的内容和需要设置的软件功能。分析目前国内应用较多的相关软件特点及数据接口内容，为技术人员合理地选择提供参考。2．为提高上部结构与地基基础共同作用整体分析的效率，提出一个快速迭代方法，可以消除地基刚度矩阵满阵和不对称给计算带来的不便。对影响计算结果的计算参数也进行说明。3．对后处理中的计算结果可视化和参数化绘图等问题进行研究。总之，本论文的研究工作为上部结构与地基基础共同作用理论进行地基基础设计，提供比较全面、实用的方法体系和相应的软件，期望早日用之实践。