混凝土是最大宗的建筑材料,它的研究和应用已有近二百年的历史。随着我国现代化程度的不断推进,高层、超高层和大跨建筑的出现,混凝土材料已成为重大土木建筑工程和基础设施建设发展的关键和依托。然而,混凝土是一种多层次不均质的复合材料,使得混凝土的破坏和变形状态十分复杂,给混凝土结构模型的研究带来诸多困难。在众多的结构模型当中,往往忽略了粗集料的空间排布对混凝土应力的影响。此外,混凝土设计理论仍停滞在以水胶比为核心的水泥石结构模型理论上,忽略了粗集料对混凝土强度和耐久性的影响。本文在水泥石结构模型的基础上,考虑到混凝土材料中粗集料的空间排布对混凝土性能的影响,提出架构结构模型。混凝土架构结构模型认为混凝土材料是由粗集料、砂浆和二者之间的过渡区组成。在普通混凝土粗集料架构分析的基础上,运用颗粒填充堆积原理研究混凝土架构的形成,提出架构混凝土配合比设计方法,并对架构混凝土的性能进行研究。论文的主要工作和成果包括：1.针对当前混凝土所有研究成果不具可比性,提出参照混凝土,结合混凝土架构结构模型,提出砂浆比偏离参数,建立架构混凝土砂浆比偏离强度公式,为架构混凝土的配合比设计奠定基础；2.从混凝土的架构结构模型出发,采用对比试验对普通混凝土的架构进行分析,研究粗集料的岩性、最大粒径、体积用量以及再生粗集料在混凝土中的架构作用,建立再生粗集料混凝土架构结构模型的砂浆比偏离强度公式；3.结合颗粒填充堆积理论,从架构混凝土的密实性原则出发,对单粒径粗集料和连续级配粗集料的当量配位数进行研究。在考虑粗集料架构的基础上,研究混凝土中粗集料的架构贡献强度；4.提出以砂灰比、单位用水量W和砂浆比偏离δSW三个参数来设计架构混凝土。在栓塞因子的基础上,提出真实水胶比概念,对架构混凝土的耐久性进行校核；5.利用双层倒塌落度筒试验装置,对架构混凝土的流变学性能进行了研究,采用混凝土抗冻性和抗渗性的标准试验方法,对架构混凝土的耐久性进行研究。结合损伤力学原理,利用抗冻因子对架构混凝土的抗冻性进行评价。