钢筋混凝土D区构件是一类截面应变不符合平截面假定的构件，其受力比较复杂，梁截面理论已不再适用。虽然我国新规范提出了采用弹性或弹塑性分析的应力设计方法对钢筋混凝土结构D区构件进行设计，但是仍没有明确的设计公式。目前国内对钢筋混凝土结构D区构件的设计多采用基于试验分析的经验公式，其力学概念不清楚，且难于理解和掌握，设计可能偏于保守或偏于不安全。然而钢筋混凝土D区构件的广泛应用，凸显了国内规范关于钢筋混凝土D区构件设计的盲区。近几十年来，国外研究人员采用拉-压杆模型很合理的解释了钢筋混凝土D区构件的受力，其传力路径清晰，设计思路明了，并在一些国家的混凝土结构设计规范中得到了应用。国内许多研究人员借助拉-压杆模型设计方法对钢筋混凝土D区构件进行了试验及理论研究，但至今还没有统一的研究定论。借鉴拉-压杆模型设计方法并实现在中国规范中对钢筋混凝土D区构件统一的设计方法是一项艰巨而长远的任务，因而对钢筋混凝土D区构件的进一步研究具有非常重要的意义。拉-压杆模型是建立在结构真实应力分布基础上的，代表了力的作用机制，是一种合理的设计方法，但是得到合理的拉-压杆模型仍然是设计中的一个难点。刘霞、易伟建结合GA算法和ESO算法提出了一种寻优能力较强的拓扑优化方法—遗传演化结构优化算法（简称GESO算法），基于此种算法所得的最优结果建立钢筋混凝土D区构件的拉-压杆模型。本文将基于GESO算法对开偏孔深梁及Z型梁的拓扑优化结果进行拉-压杆模型的构造，然后采用美国规范ACI318-08相关规定进行配筋设计。设计对比试验，试件为未经优化按照中国规范设计的。本文在已有的拓扑优化模型基础上主要从以下几个方面进行了研究：（1）分别对比每组按中国现行规范设计和经GESO优化后按照美国规范设计的试件在试验过程中的开裂、变形和最终破坏形式，分析了其不同破坏形式的影响因素以及设计中需改进的地方；（2）通过对试验中所采集的钢筋及混凝土应变数据进行研究分析，得出了试件截面应变不符合平截面假定，同时对GESO优化算法所得的拉-压杆模型的合理性进行了评估；（3）采用大型非线性有限元软件ABAQUS建立试件的有限元模型，通过对比分析数值模拟结果与试验结果，验证ABAQUS有限元计算的准确性。