钢材在达到屈服强度后具有较好的延性,只有塑性设计能充分发挥和利用钢结构的这一优势,达到节约钢材的目的。采用塑性理论进行门式刚架设计可以得到更经济的结构设计,同时避免繁琐的计算。遗传算法简称GA(Genetic Algorithm),是基于进化论原理发展起来的一种应用广泛的、高效的随机搜索与优化方法。由于遗传算法在求解复杂优化问题中的巨大潜力及在工程领域中的成功应用,该算法受到了日益广泛的关注。本文将塑性设计理论应用于门式刚架的设计,并应用遗传算法对门式刚架塑性设计进行优化;根据《钢结构设计规范》GB50017-2003中关于塑性设计的有关条款,结合遗传算法的基本原理,建立了门式刚架塑性优化设计的数学模型;采用FORTRAN语言,编制了门式刚架塑性优化设计专用程序并应用遗传算法对门式刚架塑性设计进行优化。算例分析表明,对单跨双坡和单跨单坡这两种最常用的门式刚架结构形式,采用塑性优化设计方法能够得到更为经济的结构设计结果,从而证明了本文塑性优化设计方法的有效性和适用性。作为钢结构塑性设计基础的简单塑性理论一般不考虑结构的二阶效应,而实际的门式刚架结构中,二阶效应将使结构的极限承载力降低。本文采用通用有限元软件ANSYS建立单跨双坡和单跨单坡这两种最常用的门式刚架结构形式的分析模型,并进行了几何、材料双重非线性分析,对结构二阶效应和材料应变硬化性能对门式刚架极限承载力的影响进行了比较。结果表明,对于单层门式刚架结构,常用钢材(Q235)的应变硬化性能不仅使塑性设计成为可能,而且其对极限承载力的有利作用一般可以抵消结构二阶效应的不利影响,从而使得基于简单塑性理论的钢结构塑性设计安全可靠。