水闸是一种低水头水工建筑物，在水力发电、航运、灌溉、排涝、防洪等水利工程中都发挥着非常重要的作用。由于水闸闸室一般都采用的是钢筋混凝土结构，而闸室结构本身又是一个相对复杂的结构。在传统的设计中，人们通常采用重复设计法，但是这样的设计方法一方面设计繁琐冗长，效率很低；另一方面最终方案受设计者的经验和初始方案影响很大，因此最终方案往往并非最优方案，这样在如今我国水利事业的大发展的形势下，随着建闸数量的增多而产生很大的浪费。本文研究的目的就是来丰富、改善水闸设计体系，减少水闸设计繁琐重复的工作，实现计算机智能化和自动化，使水闸优化设计能够缩短设计周期、提高设计质量和设计水平，从而取得显著的经济效益和社会效益。首先，考虑到ANSYS软件不能直接输出实体单元内力的问题，本文开发了求解实体单元模型内力的程序，然后根据本文讲述的应力转化为内力的方法，用APDL语言编写程序计算出内力，并根据内力进行配筋计算。本文利用有限元分析软件ANSYS的优化功能，以闸墩厚度、闸底板长度和厚度作为设计变量，以主要荷载（自重、扬压力、静水压力和土压力等）下的抗滑稳定条件、地基承载力和强度条件为约束条件，以总投资为目标函数，建立了开敞式水闸闸室结构优化设计的数学模型，寻找最为经济实用的结构尺寸。在计算过程中，由于使用了参数化建模，闸室及地基的有限元计算网格划分、边界条件及水荷载的施加、有限元求解、有限元计算结果的导出（包括各种优化设计变量值，目标函数值，约束条件等），优化收敛条件的判断以及体形优化计算等一系列工作都可以自动完成，无须人工干预，智能化程度较高。此外，结合具体工程实际情况，进行了优化分析，最终达到了节省投资的目的，同时还能够满足整体抗滑稳定，满足地基承载力以及结构强度要求，取得了很好的效果，也为工程设计实践提供了一种可靠的方法，同时，还证明了该程序很强的可靠性，利用有限元求解的高效率。最后是优化设计的拓展应用，对于不同的地基，对水闸进行优化计算，通过分析计算结果得到一些有益的结论。