目前规程推荐的网架结构形式,从结构的几何边缘到中心区域,杆件的拓扑一般是相同的。由于网架结构不同区域受力相差很大,从结构优化来看,采用整体相同的杆件拓扑形式,材料将得不到充分利用。同时,由于网架结构跨度大、构件多、破化后果严重,随着近年来频发的事故,对网架结构抵抗不相称破坏能力的分析愈发显得重要。因此,本文从结构拓扑优化及鲁棒性两方面,对网架结构进行研究。拓扑优化是近年来结构优化研究领域中的前沿课题。本文对结构优化方法进行了归纳总结,讨论了变厚度法、均匀化方法、变密度法和渐进式结构优化法等在工程中的实现方法。结合渐进式结构优化法,分别对周边简支切向约束和四点支承的网架结构给出拓扑形式。通过上述拓扑优化的网架进行满应力设计,得出杆件的截面尺寸,并与常规的网架结构进行用钢量、鲁棒性和极限承载力比较。采用H_∞结构鲁棒性评价指标,对正放四角锥、斜放四角锥、抽空四角锥、棋盘四角锥、正交正放桁架型、三向交叉桁架型等网架结构,通过参数分析,研究了几何参数、网格形式对网架结构鲁棒性的影响。通过适当更改网架的拓扑,得到提高结构鲁棒性的途径。采用不同位置四点约束方式,对网架进行结构鲁棒性的比较,从结构鲁棒性角度获得四点约束的适合位置。通过上述研究表明,渐进式结构优化对网架结构的优化是有效的,一般可以节约10%左右的用钢量；同时,通过计算不同网架结构的鲁棒性评价指标,可以得出网架结构的抵抗不相称破坏能力、合理拓扑改进、适合跨度范围和最佳约束位置等。