在高层建筑应用越来越广泛的背景下,选择适当的地基基础形式具有重大的现实意义。目前在实际工程中大多采用桩基础,其承载力高、适用条件广泛,然而盲目地选用桩基可能会造成不经济的状况。在某些良好的场地条件下,直接采用以卵砾石或细砂为主的天然地基作为高层建筑的持力层完全可以满足工程要求,还能节省大量的成本。因此,有必要研究天然地基的承载性能。本文结合西安某地区一幢32层剪力墙结构的天然地基设计方案,首先进行室内大型直剪试验研究卵石土与筏板基础底面的剪切特性,然后用ABAQUS软件建立地基—基础—上部结构共同作用模型,分别从静力、动力两个方面验证以卵石层为主要持力层的高层建筑采用天然地基的可行性,得到的主要成果如下:(1)卵石土在四级垂直压力作用下时的剪应力呈现良好的线性关系,基本符合Mohr-Coulomb强度理论。当垂直压力较小时,各组土样都有明显的剪应力峰值,随着垂直压力的增加,剪应力缓慢上升,没有明显的峰值点。(2)卵石土的粘聚力相比细粒土较小。当不均匀系数和曲率系数一定时,卵石土的最大粒径越大,内摩擦角越大、粘聚力越小。当土体最大粒径相同、曲率系数一定时,不均匀系数越小的土样,粘聚力越大、内摩擦角越小。随着混凝土底面轮廓最大高度的增加,接触面的粘聚力在减小而内摩擦角在增大。(3)共同作用模型的分析结果表明,随着楼层荷载的增加,地基土下沉的速率越来越大。筏板基础沿长边边缘处的竖向应力最大,而中心点处只有其一半大小。级配良好的卵石土,土体内力和沉降都小于级配不良土。在不均匀系数和曲率系数一定的情况下,卵石土的最大粒径越大,平均应力和沉降也越大。(4)上部结构的自振形式以低频振动为主,自振周期随着振型阶数的增加而减小。地基土对于地震波的传播具有放大和过滤作用,到达地表的波以接近场地自振周期的分量为主。在地震荷载的作用下,上部结构的水平加速度、速度、位移和最大层间位移角均随着层数的增加而增大。地下室层的各项反应值小于上部结构各层和卵石层表面的土体动力响应,表明了高层建筑的地下室具有减震隔震的良好作用。(5)地基—基础—上部结构共同作用体系在静力荷载作用下的最大地基沉降量和整体倾斜均小于规范限值,结构在8°多遇和8°罕遇地震下的层间位移角也满足设计要求,因此本工程的天然地基方案具有可行性。