目前的钢筋混凝土深梁配筋设计方法,主要包括经验设计方法和弹性应力设计方法。但是它们在应用中都还存在一些问题,经验设计方法设计的深梁虽然绝对承载力高,但该方法力学支撑较为匮乏,且对于开孔深梁的设计不够有针对性;而弹性应力设计方法更不成熟,即使是其中得到过较多应用和关注的拉压杆模型方法,模型的构建与计算、配筋图的绘制以及构件实际破坏形态控制等方面还存在诸多问题。参照应力分布,再基于拓扑算法开展深梁的优化配筋设计是近年来的新思路,表现出较强的工程设计实用性和理论可靠性,但这类方法对于工程设计经常需要面对的应力设计多目标或荷载多工况目标问题,始终没能较好地解决。因此,该文发展出应力与荷载多目标下RC深梁的配筋拓扑优化设计方法,其中通过应力多目标优化设计应对深梁的多种设计极限状态要求,并利用静力加载试验予以验证;而荷载多目标优化设计则主要针对深梁面临多荷载工况时的配筋设计问题,最终结合拉压杆模型方法以实现。论文的主要内容如下:首先,在钢筋分离模型的基础上,开发钢筋应力多目标拓扑优化算法。由于在结构优化中,钢筋的满应力状态始终是以钢筋为优化对象时的理想状态,因此将钢筋满应力状态划分为两个优化目标,即一方面基于钢筋单元应力值排序,迭代删除钢筋低应力单元,实现钢筋应力均匀化分布的初步优化;另一方面对钢筋单元应力峰值构造相应灵敏度,不断复活当代删除的钢筋单元中引起钢筋应力峰值过大的个体,从而实现钢筋应力峰值的控制这一次要目标,得到优化程度更高的钢筋拓扑,从而实现钢筋的满应力状态。算法提出后,参照相应的拓扑解可以构造出优化的配筋设计方案。对于这种由优化算法到配筋方案的新设计方法,通过简支深梁、开洞深梁和连续深梁等多个数值算例,对其良好的可行性、稳定性和普遍适用性都进行了必要的验证。结果表明,该新设计方法与拉压杆模型方法相比主观性低、计算精度高和可操作性强,与经验设计方法相比节省钢筋用量。为了进一步证实钢筋应力多目标拓扑优化在深梁设计方面的能力和设计方案的可靠性,完成了两组深梁对比试验。第一组为2个开洞深梁试件,分别采用经验设计方法与钢筋应力多目标拓扑优化设计方法完成配筋设计,再开展静力加载对比试验。试验结果表明,钢筋应力多目标拓扑优化设计的试件在消耗更少钢筋用量的条件下,能够基本保持与经验设计方法相当的极限承载能力,而且从破坏过程和形态来看,这种优化设计新方法设计的试件正截面裂缝开展更为充分,斜截面裂缝也能同时得到有效的限制,从而表现出更好的变形能力和耗能能力。第二组为2个实腹深梁试件,分别采用钢筋应力单目标拓扑优化设计方法和多目标拓扑优化设计方法完成配筋设计,再开展静力加载对比试验。试验结果表明,2个试件均呈现正截面破坏形态,但相比之下,钢筋应力多目标拓扑优化设计的深梁中,钢筋的力学特性得到更为充分的发挥、因此材料利用率也更高,最终表现为试件的耗能能力和延性性能方面一定的优势。经分析,钢筋应力多目标拓扑优化设计方法的理念正符合现行规范对抗震设计“强剪弱弯”的要求,同时较高水平地实现了钢筋满应力利用,即良好践行和基本实现了钢筋应力多目标拓扑优化算法的目标。最后,针对多荷载工况设计目标,建议了钢筋混凝土整体模型基础上的荷载多目标拓扑优化算法,以及结合拉压杆模型设计方法而得的设计思路。一方面借助遗传演化结构优化算法的寻优能力,并将其延伸到荷载多目标下的应用方式;另一方面基于优化所得的拓扑解构建拉压杆模型,完成模型的力学分析和配筋概念设计,衔接拓扑优化与工程设计的环节。通过三个深梁数值算例,证实了这种多荷载工况设计目标下的优化设计新方法,对不同边界条件下的深梁均有着良好的可行性和普遍适用性。经探讨,从建立拉压杆模型的可参考性,以及所建拉压杆模型的力学特性出发,这种新方法也更契合深梁类构件的受力特性,同时表明了算法良好的全局寻优能力。总之,通过该文的研究,开拓出钢筋混凝土深梁的拓扑优化设计思路,同时在应力和荷载多目标问题上的优化推进,也使得这种优化更加接近工程设计的需要,为日后的钢筋混凝土深梁设计提供了重要参考。