本文运用有限元分析设计方法,给出了大型板式塔内件支撑结构——桁架梁有限元分析的设计方案和步骤,并在此基础上尝试运用ANSYS Workbench的设计优化功能对桁架梁进行结构优化,为大型板式塔桁架梁的数字化制造打下基础。介绍并分析了大型板式塔内件支撑结构特点,确立了平行弦桁架梁作为大型板式塔的最佳形式。根据板式塔桁架梁的特点,结合《钢结构设计规范》和《石油化工塔盘技术规范》给出平行弦桁架梁的结构设计和强度校核方法。以某大型二甲苯塔的桁架梁为实例,将大型板式塔桁架梁根据支撑塔盘的层数Ⅳ值不同分成两种型式：Ⅰ型桁架梁(Ⅳ=2),″型桁架梁(Ⅳ>2)。运用SolidWorks对两种型式的桁架梁进行有限元分析计算,得到等效应力云图和位移云图。结合规范要求,校核大型板式塔桁架梁的强度和刚度。从桁架梁的材料、数量以及结构参数三个方面对大型板式塔桁架梁进行优化,将优化的重点放在桁架梁结构参数上。以桁架梁弦杆厚度和腹杆截面参数(宽度、高度和厚度)为优化变量,以强度作为约束条件,桁架梁的质量作为目标函数,采用SolidWorks建模ANSYS Workbench进行多目标优化。最后从候选的3个最优解中选取最合适的结果进行工程圆整,验算后得到优化的大型板式塔桁架梁设计方案。综合上述,本文将大型板式塔桁架梁分成两种结构型式,分析比较了各自适用的场合；介绍了桁架梁的结构以及相关参数的选择与计算；最后给出了运用SolidWorks与ANSYS Workbench相结合对大型板式塔桁架梁进行优化设计的通用方法。