（同济大学岩土研究所）
1997年8月28日，中华第一高楼、世界第三高楼金茂大厦在上海浦东结构封顶，在此之前一天，世界最高的环球金融中心大厦也在上海浦东正式开工，这是我们中国人值得骄傲和自豪的日子，其实在此之前，在上海、在全国数以千万计的高楼大厦正拔地而起，代表着我们脚踏实地走向未来和世界的坚定步伐。在这坚定步伐的后面是土木工程领域无数科技工作者对先进的高层建筑与地基基础设计原理与方法孜孜不倦的追求。俗话说，方丈高楼从地起。高层建筑一般建造在一个钢筋混凝土平台上（平台结构型式有筏板和箱形结构两类，称为基础结构），平台又支承在其下的钢筋混凝土桩或钢管桩上。因此高层建筑的荷载传递路径是由地面以上的上部结构传递给基础结构，由基础结构再传递给桩，再由桩传递给地基土。
高层建筑的主要特征是层数多，高度高，使得其竖向荷载大且集中，同时它承受的水平向风荷载及地震荷载也成倍增长，因此要求地基基础提供更高的竖向和水平向承载力，同时使沉降和倾斜控制在允许的范围内，并保证建筑物在风荷载和地震荷载作用下具有足够的稳定性。因此地基基础的分析设计在高层建筑设计中占有举足轻重的地位。
80年代以前限于当时的计算条件，高层建筑的设计是将上部结构、基础和地基分割成3个部分各自独立进行分析计算的，并在设计中采取了极为简化的做法，以后又发展为按照弹性地基上的梁、板、箱理论进行分析计算，忽略上部结构刚度的贡献，对具有非常大刚度的高层建筑来说，必然夸大了基础结构的变形和内力，在进行基础设计时不可避免地要增加基础高度或筏板厚度与配筋，造成浪费。因此应用上部结构、基础和地基共同作用理论，由于其比较真实地反映了高层建筑和基础结构的实际工作状态，所以才使得基础分析设计是经济合理的。
一、高层建筑与地基基础共同作用的基本原理
高层建筑上部结构、基础结构及其支承介质地基土组成了一个复杂的相互作用体系，其各自的工作性状（如变形和内力）不仅取决于荷载的大小和分布，更重要的还取决于各部分抵抗变形的刚度大小及其相互关系。
对上部结构而言，当其刚度很大时，随着地基的变形会在基础结构中产生局部弯曲，同时在上部结构内产生很高的次应力；当上部结构刚度很小时，基础不仅会发生局部弯曲，还必须经受很大的整体弯曲。
对基础而言，当其刚度很大时，由其传递的上部结构荷载到地基土时，地基土产生的反力分布必为边缘大、中间小的马鞍形I当其刚度很小时，则地基土反力分布将与上部结构荷载分布一致。
对地基土而言，其压缩性（即软硬程度或刚度）也影响基础结构和上部结构的受力状况。当地基土不可压缩时，基础结构不仅不产生整体弯曲，局部弯曲也很小，上部结构也不会因不均匀沉降产生次应力。
事实上，上部结构、基础和地基三个组成部分是彼此不可分离的整体，每一部分的工作性状都是三者共同作用的结果。共同作用分析就是把上部结构、基础和地基看成是一个彼此协调工作的整体，在连接点和接触点上满足变形协调的条件下求解整个系统的变形和内力 · 这种分析只有借助于高速、大容量计算机才能成为现实。共同作用原理是系统论思想在高层建筑设计领域的具体体现。
二、共同作用分析技术
有限单元法（F E M finite element method）是目前结构分析中最常用、最有效的数值分析方法，它是把具有无限个自由度的结构连续体离散化为只有有限个自由度且仅在单元节点上连接的单元集合体，对于每个单元选择一个简单的函数来近似表示其位移分量的分布规律，并按弹、塑性理论中的变分原理建立单元节点力和位移之间的关系，最后把所有单元的这种特性关系集合起来，就得到一组以节点位移为未知量的代数方程组，借助于计算机解这个方程组就可以求出结构体上有限个离散节点上的位移分量。
从80年代开始随着计算机数值模拟技术的发展，高层建筑结构计算分析领域又出现了子结构分析技术，其主要特点是统一考虑上部结构，基础和地基三者的共同作用，以离散形式的特征函数——地基刚度矩阵表征地基土支承体系的刚度贡献，运用空间子结构方法将上部结构的刚度和荷载逐层向下凝聚到基础子结构的上部边界，形成全部上部结构的等效边界刚度矩阵和等效边界荷载向量，将它们叠加到基础子结构上去。根据基础与地基接触点的静力平衡和位移协调条件就能得到考虑三者共同作用的线性代数方程组，求解该方程组后就得到基础子结构的节点位移，再从下向上进行子结构回代即可得到上部结构各节点的位移，从而进一步给出所需节点上的内力。
目前对于线弹性地基（包括层状地基和有限压缩层地基）上采用筏基、箱形基础的框架结构、剪力墙结构等多种结构形式的高层建筑与地基基础的共同作用分析已经实现 :非线性地基条件下的共同作用分析已取得重要进展；非线性桩基条件下的共同作用分析也取得有意义的结果，包括对水平荷载的考虑。
三、应用与展望
高层建筑与地基基础共同作用分析理论发展至今，从科学发展的角度看，已经取得了长足的发展，利用共同作用分析理论可以提高和改善高层建筑基础设计的水平和质量，取得更大的经济效益。具体表现在 :
（1）有效地利用上部结构的刚度，使基础的结构尺寸减小到最小程度 :把上部结构与基础作为一个整体来考虑，箱形基础的高度和筏板基础的厚度可大为减小。
（2）对建筑层数悬殊、结构形式各异的主楼与裙房。可分别采用不同形式的基础，经过慎重而又仔细的共同作用分析比较，可使主楼、裙房的基础与上部结构全部连接成整体。实现建筑功能上的要求。
（3）利用共同作用分析理论合理地设计地基与基础，以达到减小基础内力与沉降，降低基础造价的目的。