这三个工程虽然各自具有不同的结构特点，但面临共同的工程评价难题，有的是基础工程学的新课题，主要是：
（１）由于建筑体型复杂，荷载分布极不均匀（从超补偿状态到基底压力接近承载力的允许值） ，同一块基础底板不均匀沉降的预测与控制成为基础方案的关键问题。
（２）城市地下水下降过程中，受隔水层的阻隔，形成了由多层地下水和其间的非饱和带构成的地下水赋存与渗流体系。如何评价在这种条件下的抗浮稳定性，是一个新的课题。这个问题在国家大剧院工程中更为突出。
（３）对于四周建有地下室或低层裙房的高层主体结构而言，其基础侧面的限制条件不再是土体而是空旷的结构，在这种基础侧面被削弱的条件下，如何进行承载力评价成为一个新的问题。
针对不均匀沉积的预测与控制，勘察单位开发了参数简单、概念明确的“BGI 压剪模型” ，以及基于该模型的协同计算FDM 程序“SFIA” ，在地基与基础变形协调的条件下，计算地基沉降和基础内力的详细分布情况（图４） 。模型原理是将土单元体的受力分解为受压和受剪两个部分，有关参数可以方便地用压缩试验和三轴试验求得。模型的计算参数经过北京市上百个工程的计算与实际监测数据的比较，并通过反分析得到一套取值的规律，使计算结果与实际工程性状有很好的符合度。
图4 地基与上部结构协同作用分析原理图５ 中，左栏分别为北京国际竹藤网络中心、中关村科技大厦和国家大剧院三个工程的沉降计算的预测结果，右栏则为三个工程竣工后的实测沉降分布，预测有很好的符合度。分析结果表明，国家大剧院基础沉降可以满足设计要求；对于其他两栋建筑，为了最终可以采用天然地基方案，勘察方根据协同分析结果，对结构设计提出了重大变更建议。对于国际竹藤网络中心，建议在纯地下室和部分裙房下增加一层地下室后取消结构设计设置的后浇带和架空板，避免了采用造价昂贵的桩基础，带来了施工的方便；对中关村科技大厦则提出，如拟采用天然地基，需降低基底荷载，调整· ８ · 土工测试新技术——— 第２５ 届全国土工测试学术研讨会论文集基底标高，增大地基反梁尺寸，施工缝浇灌前应对施加荷载的进程和比例严格控制等关键性的建议。以上建筑均被结构设计采纳。其中，中关村科技大厦的办公楼和酒店分别减少４ 层，办公大楼中筒部位基底标高下调１畅２m 。
图5 北京国际竹藤网络中心、中关村科技大厦和国家大剧院（自上而下）沉降预测（左栏）与监测结果（右栏）的比较国家大剧院工程，特别是“２０２ 区” ，抗浮问题十分突出。在距地表２６m 埋深，面积２畅２５ 万m２的椭圆形底板以上，平均荷载并不很大，很大部分基础处于超补偿状态，这样一个类似大船的结构坐落于承压水含水层中，抗浮稳定性自然成为设计中的一个关键问题。在国家大剧院场区遇到的多层地下水的情况，实际上在北京城区和其他一些城市也大量存在。针对这种情况，勘察单位在大量系统研究的基础上，提出北京市及国内许多存在多层地下水条件的城市，由于非饱和带的存在，地基渗流场中都存在较大的竖向渗流分量，水压力沿深度的分布往往小于传统的线性增加模式，传特邀及专题报告· ９ ·统方法有时过高估算了基底浮力。在复杂的水压力分布条件下，仅仅依靠水位一个条件，尚不能确定基底浮力的大小，抗浮验算中应该考虑地下水的整体赋存体系和渗流特征。在此基础上，提出了“等效抗浮设计水位”的概念与确定方法。根据大量历史水位的实测数据和变化规律，以及对将来北京市水资源的供求平衡关系，勘察单位建议，将“２０２ 区”周边的地下连续墙加深，插入了基础下的粘性土层中，改变渗流路径。经过实测和饱和— 非饱和渗流分析，将抗浮设计水位从标高４３畅３m ，降低到３８畅００m ，不必采用任何抗浮措施。作为一个例子，图６ 给出了研究“２０２ 区”周边连续墙嵌入弱透水层深度为２m 时的分析模型与结果。从图中可以看出，基础底面，在靠近地下水上游区段（图中左侧） ，不利条件下的基底压力水头高程约在３７畅２７m ；基底靠近下游区段约为３７畅２５m 。
图6 结构措施影响分析举例－ 连续墙嵌入弱透水层深度的影响对于基础侧限削弱对于承载力和沉降性状的影响，勘察单位除了利用Modified Bishop 方法对整体稳定性进行检验之外，还利用FLAC 软件进行了数值模拟分析。在有限差分法的分析中，首先通过地基变形的计算与实测结果的一致性进行了模型识别（图７） ，在此基础上研究影响机理和工程计算办法。有关方法已经纳入２００７ 年修订的“北京地区建筑地基基础勘察设计规范”中。
图7 北京中关村大厦基础侧向削弱对承载力影响的数值分析模型（左图）及模型识别— 计算沉降与实测沉
