随着国民经济的发展，在工程建设中需要大量的非常规钢结构件。对于这些非常规钢结构件，还没有具体的设计规范，通常设计施工单位只能是根据经验来进行设计。如何从定量上验证这些非常规结构的强度、刚度能否满足实际工程的需要，是工程技术人员面对的一个很重要的课题。 本文紧密针对工程实际问题，采用大型有限元分析软件ANSYS5.7，对某工程单位设计的海下使用的钢结构件--桩靴结构的设计方案进行了有限元计算，得到各部件的应力和位移。通过计算和分析发现如按原设计方案，将在顶板上产生较大的应力并会产生大位移，认为原方案在工程上会带来一些隐患，是不可行的。 然后对该单位提供的其它的三套备选方案，也进行了有限元计算、分析和比较，并从中确定了一种较好的方案。 最后利用ANSYS自带的优化求解器Design Opt，以对桩靴结构强度和变形影响较大的顶板和底板厚度为设计变量，在满足重要部件—顶板和底板竖向位移的约束条件下，把结构的最大等效应力设为目标函数，采用一阶优化方法，对桩靴结构进行了优化设计，并得到了最优解。从而为工程单位提供了更优的可选方案。 另外，本文还对构成桩靴的主要构件类型—板壳结构的弹性理论进行了阐述。 随着交通行业和科学技术的发展，在深水、海洋中施工的结构越来越多，本文对该桩靴结构的计算分析和优化设计，不仅对该结构的强度和刚度是否满足工程要求为施工单位提供了定量的分析依据，并可为类似结构的设计和计算分析提供参考。