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工程中的桁架结构均有外载和自重载荷的共同作用，其约束的性质决定优化方法及其优化效果。本文根据桁架结构的刚度矩阵为实对称矩阵的特点，将其转换为正交相似对角化的形式，用以显式表达节点位移向量矩阵和确定各刚度矩阵特征值之间的关系。在构造虚拟桁架结构的基础上，研究位移与应力约束的性质。当各杆截面按等比变化时，桁架结构的节点位移约束和杆单元内应力约束为凸集;在桁架结构自重可忽略的情况下，若杆截面的变化不影响最大节点位移方向或杆内应力的性质，则相应的位移约束或应力约束为凸集;其它情况下，不能保证约束为凸集。依据以上特点，提出桁架结构重量最小化问题的优化策略：先寻优、再等比减少各杆面积以获得最优设计结果。