钢筋混凝土复杂应力构件的配筋设计一直是一个难点,过去常使用经验方法,当前渐渐流行应力方法。从力学概念上来讲,这是一次很大的进步。然而当前已有的应力方法还不够成熟,存在着诸多的问题。本文正是以解决这些问题为出发点,致力于推动复杂应力构件的设计从经验和半经验方法到弹性应力方法,再到弹塑性应力方法,在已有的遗传演化结构优化的基础上提出了一种相对更合理同时也便于使用的设计方法,并对其各方面的性能进行了研究。论文包括以下主要内容：根据已有的开洞深梁试验结果探讨了目前基于整体式模型分析的遗传演化结构优化的优缺点,其在拥有良好的拓扑构造能力的同时也存在不少缺陷,例如基于线弹性分析的结果,忽略混凝土结构非线性受力的特点使得分析不够准确,得到的拓扑可视化图形结果往往较为模糊,简化建立拉压杆模型时主观因素干扰较强,最终得到一个钢筋配置较集中、破坏形态不够理想的设计结果。因此,本文提出遗传演化结构优化新的应用方式——钢筋分离式模型遗传演化结构优化,将遗传演化结构优化从弹性应力方法推广到弹塑性应力方法,考虑材料非线性的影响,降低优化过程的主观因素,提高了分析的精准度和合理性。然后进一步基于应力包络值完成了优化,将这种新方法从针对单个荷载的情形推广到可应用于多个荷载的情形,改善了该方法的实用性,使其更加接近工程设计需要。本文以深梁、剪力墙、牛腿等多种复杂应力构件作为数值算例完成了相应钢筋分离式模型遗传演化结构优化的拓扑构造,然后钢筋分离式模型遗传演化结构优化被用以与多种已有的方法进行设计用钢量的对比,由此其可行性、稳定性和经济性都得到了初步的验证。本文还利用ATENA软件进行相关的非线性有限元仿真分析,比较钢筋分离式模型遗传演化结构优化、弹性应力方法和经验方法设计的开洞剪力墙构件在极限承载力、变形、裂缝开展、破坏形态等方面的性能差别,再通过静力加载完成了四片开洞剪力墙试件的对比试验,一方面探讨钢筋分离式模型遗传演化结构优化设计的开洞剪力墙的极限承载力、延性变形能力、刚度退化过程、钢筋工作状况和破坏形态,另一方面对比弹性应力方法和作为一种弹塑性应力方法的钢筋分离式模型遗传演化结构优化设计的试件性能的差异,同时也为钢筋混凝土剪力墙受力性能和配筋设计的研究提供试验依据,从而应力方法,尤其是其中的钢筋分离式模型遗传演化结构优化这种新方法的可靠性和优越性得到了进一步的证明。本文最后分析了静力试验中记录的应变和裂缝数据,由此探讨复杂应力构件随之损伤而发生的应力重分布和传力路径改变的现象,构件内部应力场变化对其承载的影响,不同方法设计的试件传力路径变化与最终破坏形态之间的关系等几个问题。研究表明,进行复杂应力构件的配筋设计时应致力于使传力路径变化缓和,传力顺畅,即应使裂缝开展得到钢筋合适程度的控制,控制过松传力路径可能迅速变窄,引起试件过早破坏；控制过严又可能使应力分布发生剧变,构件发生不可预料的脆性破坏。试验中,弹性应力方法设计的试件正是由于钢筋配置过于集中,局部区域钢筋对裂缝的控制过严,破坏偏脆性,而作为弹塑性应力方法的钢筋分离式模型遗传演化结构优化设计的试件钢筋较为分散,裂缝可以得到足够的开展,传力路径能缓缓变窄,破坏形态与预期相同,延性得到了一定的提高。因而复杂应力构件的设计从弹性应力方法向弹塑性应力方法发展是有必要的。总之,本文提出分离式模型遗传演化结构优化方法用于完成复杂应力构件的配筋设计,设计相应的较大尺寸的开洞剪力墙静力试验结合非线性有限元分析验证了该方法,最后以传力路径的思想探讨了复杂应力构件的破坏特点及该新方法如何对当前方法形成补充。