随着经济的发展,人口的增加,城市的规模日益扩大。然而,城市的发展往往受制于有限的建设用地,合理利用土地资源,开发城市空间成为一个日益重要的问题。与此同时,由于中心城区建设较早,存在着较多的、有历史价值的砌体建筑。面对愈发严重的城市拥堵、停车难问题,对这些砌体建筑进行地下空间的开发是解决上述问题的最好对策。而既有砌体建筑物只有进行基础托换后,才能在保证上部结构安全的基础上,再进行土方开挖和地下空间开发的施工。因此,基础托换技术的研究和设计是砌体建筑地下空间开发的关键。现有基础托换研究成果大都偏于工法,呈现出“具体问题,具体分析”的特点,缺少可具参考、具有指导性的设计理论。对于这一缺陷,本文立足于砌体建筑地下空间开发中基础托换技术的研究,着重阐述了基础托换方案的选择以及关键托换构件的设计。从砌体建筑层高低,施工空间小,文明施工要求高的这一共性出发,比较常用的托换方案,优选出施工快、振动小、对施工场地要求小的锚杆静压钢管桩的施工方案,以满足同类工程开发。其次,对于托换承台,从它的力学特性和破坏模式出发,给出两种设计思路——梁式设计方法和空间桁架设计方法。在实际工程中,要具体分析托换承台的受力模式,选择适合的设计方法,同时进行验算,避免单一理论的误差。对于托换桩,在地下空间开发工程中,由于桩周土体的开挖,采用覆土条件下的桩基承载力计算单桩竖向承载力是偏不安全的,因而给出单桩承载力的理论公式,为修正公式的推导打下基础。对于托换梁,其受力模式较为特殊,可以按墙梁模型和简支梁模型进行分析,综合考虑它的设计。通过对托换承台进行有限元分析可以看出,托换承台的受力满足空间桁架模型理论,承台简化为拉压杆模型。通过对混凝土斜压杆受力性能分析,结合国内外文献数据,给出了托换承台斜压杆基于空间桁架模型的承载力计算公式,再通过力的平衡,得到承台的承载力。相比于规范,本文所得承载力与实际值的比值,均值接近于1,且方差更小,有较高的精准性;同时,少去了规范中的复杂计算,应用起来更为简便。通过对比分析墙梁、简支梁计算结果,托换梁可以按照墙梁进行计算,并做一定的折减。通过对一两层砌体结构建筑物地下空间开发的实际案例,详细地介绍了托换构件的计算。最后,由于桩周土体的开挖,托换桩的承载力会出现降低,按原有的公式计算不能保证工程的安全性,需要分析受力,提出新的修正公式。结合算例,研究了静压预制钢管桩桩周土开挖前后单桩承载力的大小。综合考虑地下空间开发中形成的桩-土与上部结构荷载的传递,通过对单桩开挖前后桩侧阻力、桩端阻力进行有限元数值计算分析,在此基础上提出简化的桩侧摩阻力分布形式。结合理论公式,继而建立桩侧阻力与桩端阻力计算公式。利用简化公式,对比开挖前单桩承载能力,达到开挖设计深度时,承载力有30%的下降。最后运用理论公式与桩侧摩阻力分布,预估桩周土体开挖下的单桩极限承载力,并应用于工程中。