超高层建筑顶升模架主要由钢桁架系统、支撑系统、模板系统、吊挂架系统和顶升系统等组成,其技术优势已在许多超高层工程项目中得到体现,如节省工期,减少工作量等。钢桁架系统和支撑系统作为超高层建筑顶升模架的主要承力结构,其受力性能和设计形式直接关系到施工安全与项目成本。因此,对顶升模架钢桁架系统和支撑系统的受力性能与设计形式的研究就显得十分重要。本文主要采用数值模拟、现场实测和对比论证等方法将顶升模架的钢桁架系统和支撑系统作为顶升模架的关键系统展开研究与分析,根据研究和分析结果,提出一种基于模数化规则的腹杆交叉型桁架替代腹杆非交叉型桁架的改进设计方案,并阐明改进设计方案的实现过程。针对当前超高层建筑顶升模架的设计特点,阐明顶升模架关键系统的组成、分类以及工作原理,分析顶升模架关键系统的选型原则和布置形式,结合某超高层工程项目,确定了该工程顶升模架关键系统的设计形式。通过数值模拟和现场实测,得出顶升模架关键系统在顶升、施工、自爬三个阶段的应力比超过0.7的杆件分布、桁架梁的变形情况以及顶升模架关键系统在顶升、自爬和施工三个阶段的实际应力曲线,实测应力结果与有限元计算结果基本一致,表明整体结构安全。对比同类工程中顶升模架支撑系统和钢桁架系统的结构设计形式,本工程顶升模架关键系统的钢桁架梁在连接时具有唯一的对应性关系,并且桁架连接段的尺寸种类较多,影响桁架梁的现场安装、加工制造及桁架梁在下一工程中的流通,进而对顶升模架关键系统钢桁架梁提出基于模数化规则的改进设计方案,给出钢桁架梁的模数化平面布置图和杆件截面尺寸表。改进设计后,顶升模架关键系统结构整体自重增加,强度与刚度得到提高,并且连墙结构处的混凝土局部承载力也符合规范的要求,进一步从受力性能角度证明改进设计方案的可行性。本文从顶升模架关键系统的受力性能和设计形式两方面展开研究与分析,在分析结果的基础上,采用模数化规则对顶升模架关键系统进行改进设计,以期为顶升模架的轻量化和模数化设计提供一定的技术参考。