随着城市化率迅速攀升,土地资源紧缺,城市可持续性发展受到严重阻滞。既有建筑地下增层是地下空间开发利用的一种重要形式,可以有效解决城市土地资源紧缺的问题,其关键的核心在于基础托换和土方开挖。板式基础托换技术利用拟增建结构自身部分顶板和底板兼作托换构件相互交替承载实现地下增层,同时一定程度上也可以节约工程成本,有着非常好的实际应用前景。通过物理模型试验和ABAQUS有限元数值模拟软件对文中所提出的一种板式基础托换技术土方开挖施工过程中的上部结构沉降、不均匀沉降和托换板应力变形等情况进行了定性的研究分析,可以为实际工程提供应用借鉴和参考,主要的研究内容及结论如下:(1)通过极限分析法和数值模拟研究求解了本文板式托换技术土方开挖过程板下受压土体的受压稳定极限荷载,可为实际应用提供一定参考。(2)通过1:10的室外物理模型试验,对板式托换技术施工分为顶板托换、柱下基础下方土方开挖、柱子接长、底板托换、顶板下土方开挖五个工序进行了模拟,研究分析了各工况下的柱脚沉降和托换顶板应变等情况,得出上部结构柱脚处累积沉降总体上呈现出中间大于周边的变化规律,沉降量和不均沉降差符合规范要求。试验中除柱子接长工序柱脚发生“上抬”沉降减小外,其它工序均沉降增大;柱脚的不均匀沉降差呈现先增大后减小的变化规律,最大的不均沉降出现在柱子接长工序,是对上部结构产生附加内力的最不利工序。托换板的应变情况,最大应变出现在板的跨中位置,且建筑平面中间位置托换板的应变明显大于边侧位置托换板的应变。(3)通过ABAQUS有限元程序对板式托换的全部施工工序进行了三维建模分析。模拟结果表明,顶板托换工序和底板封闭工序中间柱脚沉降变化值大于周边柱脚沉降变化值,柱基下部土方开挖工序和顶板下土方开挖工序中间柱脚沉降变化值小于周边柱脚沉降变化值,柱子接长工序柱脚沉降减小;在各柱脚处沉降累积变化上总体表现出“盆式”规律。顶板托换工况板的应变分布,最大应变区域位于板的跨中,中间位置顶板的应变大于边侧位置顶板的应变。有限元模拟结果与试验结果相符合,表明其正确性。