房屋建筑结构是由上部结构、基础和地基组成的一个整体,它们是协同受力变形的。为了计算的简便,把它们单独拿出来计算,但是这种计算方法,没有考虑到上部结构、基础和地基之间的协同变形,计算结果往往与实际情况有较大的误差,尤其在高层建筑中,这种共同作用往往越明显。随着计算机的普及,数值模拟软件的出现,研究它们三者之间的共同作用得以实现,并且现在越来越多的高层建筑建造需求,共同作用研究显得越来越重要。随着建筑高度的不断增加,高层建筑越来越多的使用桩筏基础,桩筏基础同时具有筏板基础与桩基础的优点,承载力相对筏板基础大幅提升,但是这种基础形式较为复杂,共同作用研究尚不够深入。另外,针对黄土地区,高层建筑上部结构—基础—地基的共同作用研究更有待进一步深入。本文以西安某高层剪力墙结构为实例进行研究,主要研究内容和成果如下:(1)运用大型有限元软件ABAQUS建立共同作用和非共同作用两种模型,对两种模型在静力学和动力学两方面进行有限元分析并进行对比。(2)在静力分析方面,首先考虑的是竖向荷载。在竖向荷载作用下,按照模拟施工的加载方式对共同作用模型进行逐步加载。研究发现,考虑共同作用后,上部结构的应力要比不考虑共同作用的大,尤其是边缘构件更为明显;筏板的沉降和沉降差和筏板中的应力均比不考虑共同作用的小;非共同作用模型中桩桩顶反力最大,共同作用模型最大的桩顶反力则在角桩。总体上,共同作用模型桩顶反力小于非共同作用模型。由以上可以得知,不考虑共同作用的设计于基础而言是偏保守的,对上部结构而言是不安全的。(3)在动力分析方面,研究考虑共同作用时上部结构的动力特性,得到结构的各阶自振周期和相应的振型,与非共同作用的模型相比结构体系变柔,自振周期变长。(4)利用动力分析所得到的结构自振频率和振型,采用抗震设计规范推荐的振型分解反应谱法计算出水平地震力,再将其以静力的形式施加到结构上。研究发现,考虑共同作用后,由于地基基础的存在,上部结构的侧移比非共同作用模型的大;共同作用模型里上部结构底部平均应力要比非共同作用模型的大,筏板边缘处的最大应力却比非共同作用模型小。(5)改变筏板厚度,研究筏板厚度变化对共同作用的影响规律,在竖向荷载作用下,随着筏板厚度增加,能够大大减小筏板的差异沉降;在水平荷载作用下,能显著减小上部结构的侧移。但筏板厚度增加,又导致筏板中的弯矩变大,不利于筏板的配筋。所以,设计中应当权衡利弊选择合理的筏板厚度。