预应力钢结构是一种将预应力与钢结构相结合的新型结构，预应力钢结构通过施加预应力以充分利用钢材弹性范围内强度，而多次预应力钢结构可以反复利用钢材弹性范围内极限强度，提高结构承载能力并进一步提高结构刚度，比单次预应力具有更好的经济效益，因此，对预应力钢结构进行深入研究具有重要的理论意义和工程应用价值。 本文的主要工作是：①对国内外预应力钢结构的发展历史及现状作了综述和总结，指出当前预应力钢结构工程实践中存在的主要问题；②阐述了预应力钢结构的受力机理，并指出预应力钢结构的适用范围和特点；③在考虑结构应力和变位约束的条件下，建立预应力钢结构优化设计模型；④提出多次预应力钢结构优化设计方法和步骤，采用线性规划和满约束准则相结合的优化方法，可优化设计出施加的每一级预应力的大小，并得到结构各部分的优化截面；⑤对多次预应力最佳的施加次数作了分析，并建议以2～3次为宜；⑥为验证文中理论和方法，分别对大跨多次预应力钢屋架、局部布索的水平平行弦钢桁架、整体布索的水平平行弦钢桁架和局部布索的超静定钢桁架等算例进行了优化设计，经济效益明显；⑦对水平平行弦钢桁架的几种施加预应力的方案进行比较，对于局部布索，预应力只对下弦起到卸载作用，对上弦和腹杆基本不起作用；而整体布索预应力除对下弦卸载外，对索折点以外部分腹杆也起到卸载作用，经济效益好于局部布索。 本文提出的多次预应力钢结构设计模型和解法，使多次预应力钢结构设计建立在系统的优化理论基础上，克服了已有工程实践中通过多次试算，按经验来确定预应力值的弊端，对预应力钢结构的工程实际应用具有重要的理论指导意义和工程应用价值，也为进一步研究预应力钢结构的可靠性优化设计奠定了基础。