钢结构中施加预应力的方法，可以提高构件或结构的承载能力，减小其变形，从而提高结构的刚度，达到节约钢材、降低造价的目的。预应力是现代钢结构获得良好结构性能和经济性的有效方法。随着预应力钢桁架结构体系应用的增加，钢桁架优化设计也正受到越来越多的关注。 预应力大跨度钢桁架在荷载与施加的不同预应力共同作用下，其几何非线性表现的尤为突出，有必要对结构进行几何非线性分析。在优化分析中为了正确的分析结构的特性，根据结构中不同构件的特点，正确的建立符合实际的优化模型是关键。本文完成了以下几方面工作： (1)对预应力平面钢桁架在我国应用与发展的现状、优化方法做了综述和总结。 (2)阐述了预应力钢结构理论、平面预应力钢桁架几何非线性理论。 (3)以平面桁架结构杆件强度为约束条件，以平面索桁结构总重量最轻建立优化模型，对结构进行几何非线性优化分析。 (4)考虑预应力平面钢桁架结构几何非线性的影响，采用Newton-Raphson迭代法求解几何非线性方程，对结构进行受力分析，并采用黄金分割法与齿行法相结合的方法进行优化计算。 (5)使用VB编制几何非线性通用程序与几何非线性优化通用程序。 通过算例对非线性程序和几何非线性优化程序进行了验证，并对线性分析与非线性的结果进行了分析比较。本文所提出的几何非线性优化设计，对非线性优化设计中考虑多种约束条件的影响奠定了基础。