混凝土结构是现代工程结构的主要形式，其基本技术框架已形成，但结构体系的复杂化仍要求新的理论和技术支持。目前的理论研究还不是十分完善，现行的混凝土结构设计规范的相关引导也不充分。本项目以复杂受力混凝土结构为主要对象，包括开洞深梁、牛腿、桩基承台、基础板柱节点等，利用数字散斑动态应变测量、应变栓钉、智能混凝土骨料以及分布式光纤应变测试等现代测试技术，研究二维和三维混凝土结构中具有局部受力特征的剪切、冲切、非均匀约束、累积损伤、反复荷载效应等关键科学技术问题，探究复杂应力状态下混凝土结构的破坏本质以及钢筋与混凝土相互作用机理。采用非线性有限元分析、非线性应力场演化分析和考虑混凝土弹塑性本构关系的拓扑优化方法，统一应力场模型和压杆-拉杆模型。考虑失效模式、破坏机理，对复杂受力混凝土结构进行基于应力路径的失效概率分析，在基于性能设计框架内，完善复杂受力混凝土结构的设计理论和方法。
