随着建筑结构功能的多样化，现代钢筋混凝土结构中各种辅助设备管道变得越来越庞大和复杂，结构所承受的荷载也相应增加。深梁作为结构中的重要承重构件，经常需要在腹部开孔，方便各种管道的通行，从而达到降低楼层高度的效果。孔洞的存在会削弱构件的承载能力和截面刚度，致使开孔深梁的受力机制更加复杂，传统的设计方法也许不能合理地反映其受力性能，因此各国学者对其进行了长期的试验研究。目前，我国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）虽然给出了开孔深梁等复杂受力状态下的二维非杆系构件的设计原则，但缺乏明确的计算模型和可靠的承载力计算公式，使得实际工程中开孔深梁的设计存在安全隐患。压杆-拉杆模型由于能真实反应深梁的传力机制，设计思路清楚，已被多国规范采纳，成为复杂受力构件的推荐设计方法。本文在压杆-拉杆模型理论的基础上，以简支开孔深梁为研究对象，采用优化的方法设计其配筋，进行了一系列对比试验，研究具有一定的工程应用价值和意义。为探讨开孔简支深梁的受力性能，构造合理的配筋设计方法，本文分别按现行中国规范的深梁设计方法和压杆-拉杆模型方法设计、制作了一批对比试件并完成了相关的试验工作。其中压杆-拉杆模型设计方法采用了拓扑优化方法（遗传演化结构优化算法）计算的压杆-拉杆模型，更能反映构件的本质受力特性。本文的主要研究工作和成果如下：1.设计、制作、完成了5组12根无孔和开孔简支深梁在对称集中荷载作用下的静力加载试验，研究分析了开孔简支深梁的破坏形态及其受力性能的影响因素。2.试验结果表明，采用拓扑优化方法构造的开孔简支深梁的压杆-拉杆模型与试验构件的破坏形态基本吻合，在此基础上进行的配筋设计钢筋用量较为经济。3.试验结果表明，美国规范ACI318-08附录A推荐的压杆-拉杆模型设计方法对极限承载力的预测偏于保守。4.试验结果表明，我国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）在开孔简支深梁的设计上还不完善，计算公式不能反映构件的受力特性，需建立合理的力学模型和设计计算公式。