目前，在钢筋混凝土梁的设计中，首先从承载力的角度进行配筋，并验算配筋率，然后通过从正常使用状态(挠度和裂缝等)方面进行验算来保证结构构件在使用期间的正常运行，这种方法使设计程序比较繁琐。本文提出在验算配筋率时就考虑满足挠度和裂缝要求，这样会在一定程度上提高设计效率。　　 不仅如此，我国规范中与裂缝宽度和挠度有关的公式采用的是传统的确定性理论，而不是可靠性理论，并没有考虑变量的不确定性。但是工程中的不确定因素(如荷载、材料参数、几何尺寸等)是如此普遍，由于这些不确定性因素的存在，建立在确定性模型基础上的设计可能导致系统失效和造成有害的结果。因此，如何对工程实际中的不确定性因素进行统计描述，从而更准确的分析结构构件是很重要的，这也是目前结构设计理论的发展趋势。　　 实际问题中，需要考虑到在结构的可靠性与经济性之间选择一种最佳平衡，如何以最经济的方法使结构能在预定的使用期内完成预定的各种功能，这就是一个优化设计的问题。　　 本文在分析传统的关于钢筋混凝土矩形截面简支梁的配筋率设计相关思想的基础上，深入探讨梁配筋率与裂缝、挠度等参数之间的关系，建立相关数学模型。并且，研究考虑参数中不确定性的情况下梁的可靠度情况，通过综合考虑配筋率对梁裂缝宽度、挠度和可靠度等参数的影响，建立基于可靠度的矩形截面梁配筋率优化设计模型。具体内容分述如下:　　 (1)配筋率关于裂缝和挠度的极限状态方程　　 我国《混凝土结构设计规范》(GB50010一2010)中，钢筋直径和数量作为间接参数对裂缝宽度和挠度产生影响，配筋率又可直接由钢筋直径和数量等参数表示，建立关于配筋率和最大裂缝宽度的模型以及关于配筋率和长期挠度的模型;利用结构优化理论，建立确定条件下的以挠度和裂缝为约束的配筋优化模型。　　 (2)可靠度分析　　 由于在实际工程中，很多参数都存在一定的不确定性，这样就会导致设计目标分散在其名义值周围，使得设计目标的实现得不到保证，因此本文对设计结果进行可靠度分析。通过采用改进的一次二阶矩可靠度分析方法(FORM)，以挠度和裂缝不超过许可值为极限状态方程，建立矩形界面梁可靠度分析模型，得出满足裂缝、挠度和可靠度要求的最小配筋。　　 (3)优化模型　　 为了得到能够保证一定可靠度、裂缝以及挠度要求，而且又不造成过高配筋率的浪费的最优配筋率设计，建立以最小化配筋率为目标函数，以裂缝、挠度和可靠度为约束的配筋率的基于可靠度的优化设计(RBDO)模型，该优化数学模型能够在优化配筋率的时候综合考虑配筋率对挠度、裂缝以及可靠度等多方面的影响。　　 (4)蒙特卡罗仿真(MCS)　　 运用蒙特卡罗仿真(MCS)方法，进行精确模拟，更加直观的体现模型的优化效果，进一步佐证模型的有效性。　　 本文在基于正常使用极限状态下，通过算例对基于可靠度的单筋矩形截面梁的配筋率优化模型，以及配筋率的确定性优化模型用Matlab进行编程计算，并用蒙特卡罗仿真(MCS)统计出了两种情况下相应的优化结果的可靠度、概率密度函数(pdf)和累积分布函数(cdf)。最后，将可靠度优化结果和确定性优化结果以及相应的裂缝宽度和挠度的极限状态方程的可靠度、概率密度函数和累积分布函数进行了对比，可以看出，前者的可靠度明显要高:后者优化结果的裂缝宽度可靠度很低，概率密度函数(pdf)和累积分布函数(cdf)上蒙特卡罗仿真(MCS)的输出样本点大部分处于失效区域，而前者基本都处于安全区域，由此说明了设计中考虑不确定性因素，采用可靠度约束，是从概率角度保证了构件或结构的各个模式的可靠性。