多层钢结构住宅是满足可持续发展道路的新型绿色住宅建筑体系,其凭借钢结构自身特性与施工特点,弥补了目前钢筋混凝土住宅建筑自重大、材料质量离散性大及环境污染等弊端,同时又具有发展工业化建筑的先天优势,是现今住宅产业发展的新方向。本文针对目前多层钢结构住宅工业化发展存在的一些问题,通过结构优化理论、有限元模拟分析以及对比论证等方法,为多层工业化钢结构住宅体系提出了一些优化建议。本文的主要研究工作如下:(1)通过结构优化理论中的准则法,对既有多层钢结构住宅进行优化设计,在满足设计要求的条件下减少了梁柱构件的用钢量,证明了该方法在优化实际钢结构建筑中计算方便且效果明显。(2)用钢管混凝土柱取代多层纯钢框架住宅中的钢柱,实现对结构体系受力性能的优化。通过有限元分析方法,对比分析纯钢框架结构和钢管混凝土柱-钢梁框架结构的周期性反复荷载响应和地震荷载响应,指出了这两种框架体系抗震性能的差异,认为后者的抗震性能更好。(3)在用钢管混凝土柱取代多层纯钢框架住宅钢柱的优化方案中,可采用减小钢管外径或减小钢管壁厚两种方法减少用钢量。通过有限元分析,对比分别采用上述两种方法时结构刚度与用钢量关系,认为减小壁厚能在损失较少刚度的情况下节省更多钢材。(4)根据装配式结构构件和节点刚性的要求,选择带悬臂梁段拼接的钢结构梁柱节点进行有限元建模分析,并与全焊刚接节点进行对比。结果显示,带悬臂梁段拼接的钢结构梁柱节点具有与全焊节点相同的力学性能,属于刚性节点,而其连接方式表明其符合工业化建筑要求。(5)选取了三种处理方法不同的带悬臂梁段拼接的钢管混凝土柱-钢梁节点进行有限元分析对比。结果显示,带外加强环式和钢梁穿心式节点延性好、弯矩传递性能好,都适用于工业化钢结构住宅,具体应根据实际情况及成本来选择。(6)通过有限元方法,对比分析钢管混凝土柱-钢梁刚性节点和纯钢框架梁柱刚性节点在反复荷载下的应力响应,指出这两种节点力学性能的差异,认为钢管混凝土柱-钢梁刚性节点的抗震性能更好。