锅炉是工业生产的生命线,许多大型的企业都使用锅炉作为提供能量的设备,一旦出现事故则后果非常严重。锅炉钢架是锅炉的主要承重部件,对于保证锅炉设备的正常及安全的运行起着至关重要的作用。锅炉钢架在锅炉总重中也占有相当大的比例。因此,钢结构的整体设计在节约钢材,降低成本等方面具有很大的潜力。对锅炉钢结构整体力学特性进行分析研究,在保证使用安全、可靠的基础上,力求设计出更加经济、合理的钢架结构也是设计人员追求的目标。本文针对某余热锅炉钢架这种特种钢结构,运用有限元方法,采用梁单元模型建立了简化的钢架整体有限元模型,使用大型通用有限元分析软件ANSYS对其进行了空间结构静力分析,地震波作用下的动力响应分析。根据锅炉钢架静力分析结果,以钢架梁柱截面尺寸为设计变量,钢架质量为优化目标,钢架最大位移为优化约束,对结构进行了相应的减重优化。对优化后钢架进行了地震波作用下的动力响应分析,完成了锅炉钢架抗震性能的检验。研究成果可为余热锅炉以及其他类型的大型特种钢结构设计提供依据和参考。本论文主要研究内容如下：(1)钢架结构静力分析按照余热锅炉钢架的结构形式和尺寸,对余热本体及旁路系统钢架采用beam188梁单元建立三维有限元分析模型,在考虑恒荷载、活荷载、风荷载等组合工况下,对结构进行空间静力计算,分析结果显示余热锅炉本体及旁路系统钢架强度和刚度均满足钢架结构设计规范的要求,并且结构有很大的安全裕度,可以对结构进行优化设计,使得钢架在满足规范要求的条件下减少钢材用量,节约成本。所得到的计算结果可为工程实际设计提供参考。(2)钢架整体结构在地震荷载下的分析根据锅炉钢结构抗震设计中的要求,在特定的抗震防烈度等级下,输入地震波荷载,对结构做地震波作用下时程分析。分析结果显示,单向地震荷载作用下本体钢架表现出了明显的单向扭转特征而旁路钢架则表现出了明显的单向弯曲特征,但两钢架的地震响应均随着地震波的衰减而衰减；双向地震载荷作用下两钢架的位移响应比单向激励更为明显；相比于单向激励下的分析结果,位移相应均存在滞后现象。通过结合工程实例提出钢架抗震改进措施,计算结果可为工程实际提供参考。(3)框架的结构优化在静力分析的基础上,根据钢结构的设计准则及相关要求对工程实例进行优化设计,通过改变钢架梁柱截面尺寸参数使得优化后的钢架在满足设计规范要求同时降低钢架的整体质量,达到节省开支的目的。并对优化后的钢架进行结构抗震分析,经验优化后钢架的抗震性能。