近年来,都市化进程加快,城市停车设备无法满足日益增长的停车需求,机械式立体车库凭借提升城市空间利用率、环境适应能力强等独特的优势已然成为解决城市停车难民生问题的重要方法之一。但是,立体车库整体结构笨重,相关优化技术落后,无法获得立体车库最佳的轻量化和高性能综合优化结果。针对上述背景,本文以垂直循环式立体车库为研究对象,采用试验设计、近似模型等技术,对多工况下立体车库进行静力、防风、抗震等力学性能分析,提出改进的模拟退火粒子群算法,对立体车库的轿厢和主框架进行优化设计,在实现减重的同时保证立体车库性能满足要求,研究结果可为机械式立体车库多工况轻量化优化设计提供理论依据和工程指导。本文主要研究内容如下:（1）建立立体车库轿厢、主框架有限元模型,基于多工况的静力、防风、抗震等仿真模拟分析,得到立体车库的整体最大变形量及最大等效应力、不同阶模态振型及频率、最小疲劳寿命等性能参数,上述结果均满足相关设计标准要求,为后续立体车库轿厢和主框架的优化模型边界条件及性能校核提供参考依据。（2）在结合模拟退火算法和粒子群算法的基础上,引入非线性动态惯性权重和变异算子,提出了一种改进的模拟退火粒子群算法。采用测试函数验证改进算法的适用范围、优化精度和效率。结果表明,改进的模拟退火粒子群算法在求解多维多约束优化问题时,相比基本算法,优化结果更贴合目标值,迭代收敛速度更快,鲁棒性更好,整体性能更为稳健,为后续立体车库的优化设计提供了优化算法支撑。（3）基于熵权法计算力学性能指标权重的基础上,结合优劣解距离法对立体车库结构参数进行力学性能贡献度分析。分别建立轿厢、主框架多工况轻量化优化模型,采用改进的模拟退火粒子群算法进行混合材料多厚度优化设计,校核优化后立体车库的相关性能。结果表明,优化后的轿厢减重9.32%,主框架减重4.26%,立体车库整体减重8.15%,且防风、抗震、疲劳等力学性能均满足要求。