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在强度、刚度、尺寸等约束条件下，以结构重量最轻为目标函数建立预应力索-拱结构优化设计的数学模型。对截面尺寸和索力这两种性质不同的设计变量，采用两级优化方法处理，对预应力的优化以结构在荷载（包括自重）和预应力共同作用下结构各构件的应力平方和最小为目标函数建立数学规划模型；对截面尺寸的优化采用浮动应力指数法。算例表明，该方法能有效地克服预应力和截面尺寸这两类变量在数值和性质上的不统一所造成的不易收敛问题，可以较快地收敛到满意结果，适用于预应力钢结构优化设计。