随着城市化进程的加快,城市用地日益紧张,合理地开发与利用地下空间资源是解决城市用地紧张的有效途径。目前,虽然已有部分学者提出对既有建筑进行地下增层实现地下空间的开发与利用,并对此进行了研究,但没有形成成套的技术标准,且大都以数值模拟的方式进行,具有很强的主观性及经验性。因此开展既有建筑地下增层模型试验研究,探究增层开挖对既有建筑沉降变形特性,为既有建筑地下增层实际工程项目提供参考依据就显得格外重要。本文通过物理模型试验结合ABAQUS三维数值模拟对基础类型为条形基础的既有建筑地下增层项目进行了较为全面地研究,寄希望能为地下空间开发与利用提供技术支持。主要研究内容及成果如下:(1)针对基础类型为条形基础的既有框架结构地下增层项目,提出以“桩-墙”式基础托换为前提,采用分层分区的土方开挖方式进行土方开挖,从而达到新建地下空间目的,并以此为依据设计了1:10物理模型试验,对该试验模型在土方开挖过程中的柱脚沉降及部分梁、柱应变进行了监测。模型试验结果表明:柱脚沉降分布呈现“凸形”沉降规律、“凹形”沉降规律;开挖第一层中间土体工况,柱脚沉降明显,不均匀沉降及梁、柱应变最大;整个开挖过程中,梁、柱应变较小,框架结构趋于安全。(2)对1:10的模型结构进行了数值模拟,模拟结果表明:模型结构数值模拟所得柱脚沉降分布呈现“马鞍形”沉降规律、“凹形”沉降规律、“盆式”沉降规律;土方开挖阶段,模型结构数值模拟所得柱脚最大沉降为3.0mm,模型试验所得柱脚最大沉降为3.6mm,两者柱脚沉降较为接近,开挖第一层中间土体工况,两者柱脚沉降明显,其余各工况下的柱脚沉降规律也基本相似。(3)对原型结构进行了三维数值模拟,原型结构数值模拟表明:原型结构数值模拟所得柱脚沉降规律与模型结构数值模拟所得柱脚沉降规律基本吻合,与模型试验所得柱脚沉降规律也较为相似;在土方开挖阶段,开挖第一层中间土体工况,柱脚沉降明显;开挖第三层中间土体工况,基坑回弹变形致使柱脚沉降相对于上一工况有所减少;当施工地下室底板及顶板后,柱脚沉降显著增大,基坑回弹变形得到有效控制;随着土方的开挖,地下连续墙水平位移逐渐增大;基坑回弹变形随开挖深度增加而增加,且当开挖两侧土体时,基坑回弹变形量较小,当开挖中间土体时,基坑回弹量大。