随着国民经济持续高速发展,科学技术的进步和软件的开发对大跨结构优化起了很大的推动作用,桁架作为大跨钢结构的一个重要体系,在大跨结构的发展中扮演着重要角色。钢屋架作为桁架结构的一种,具有刚度大、自重轻、抗震能力强、结构简单、拆装方便及造价较低等特点,因此在20世纪后不断发展,成功运用于国外很多大跨结构中。国内已有大量工程采用了钢屋架结构,但对该结构优化和施工优化的分析尚处于起步阶段,与国外成熟的施工技术相比尚有差距,尤其在考虑杆件的受力先后顺序,节点刚度的转化方面,却鲜有人为之,因此非常有必要继续开展深入研究。本文提出了基于结构约束条件变化的钢屋架优化方法,并以用钢量只有其他结构一半的天津空客A330喷漆机库为例,先以一榀72米跨刚架的施工优化算例分析,根据该工程的施工方案,运用Midas Gen有限元软件中的生死单元方法,对工程安装和成型全过程进行了数值模拟,分析对比施工优化前后有限元模型,发现优化后最大应力为优化前应力的76.73%,对喷漆机库进行现场试验研究。通过试验数据和有限元模拟对比分析,验证了施工方案的可靠性和准确性。同时研究施工过程中约束条件变化对钢屋架服役阶段力学性能的影响,以空客天津A330喷漆机库整体结构进行施工优化算例分析,分析对比钢屋架服役阶段施工优化前后有限元模型,优化后结构整体承受荷载组合的最大应力为未优化结构应力的77.5%,并进行现场试验研究。通过有限元模拟和试验数据的对比,发现结构约束条件变化的钢屋架施工优化方法,可以减小服役阶段的结构应力。最后对基于荷载分布的钢屋架结构优化方法进行研究,对一榀72米跨刚架进行数值模拟,分析上弦梁受到节间荷载和节点荷载时,结构的不同受力状态,发现荷载布置方式对直接作用的梁受力影响很大,承受节间荷载杆件的应力最大为承受节点荷载应力的1.26倍,但荷载分布方式对结构整体影响不大,并提出了承受节间荷载的构件的极限承载力计算公式,为设计提供理论基础。