近年来,随着人们对建筑外形美学的要求不断提高,自由曲面造型凭借形式新颖、造型独特等特点,逐渐取代了形式单调的传统规则曲面形态,被广大建筑设计师应用于各种地标性建筑中。由于自由曲面空间网格结构形式复杂多变,因此如何创建既具有灵活自由的外形又具有一定的结构受力合理性的曲面形态,是该类结构设计中亟待解决的一个问题;同时,为了保证网格结构的流畅美观和实际施工的经济高效,对网格构成单元与整体形态的均匀性优化也成为了一个关键性问题。针对这两个问题,本文通过探索与研究得到了初步的解决方案,取得了一定的研究成果。自由曲面形态优化与网格优化的前提是需要完成相应的自由曲面几何形态创建。本文以NURBS(非均匀有理B样条)技术作为几何构形核心技术,它能够精确描述任意几何形态,并符合参数化设计理念,能够通过数个关键参数来进行形态控制。针对自由曲面形态优化问题,本文对常规优化设计问题的解决方案进行分析,提取了四个关键步骤:建立目标函数、选择设计变量、提出约束条件和确定优化算法,并结合建筑形态优化设计的目标,在每一步骤中给出了多个可选参数。通过比较与分析,最终确定以结构整体应变能最小为目标函数,将控制点或型值点作为设计变量,控制曲面边界与支座位置,运用智能优化算法对自由曲面进行形态优化,并实现了该方法的程序化。自由曲面空间网格结构设计中,由于曲面形态的复杂性,导致使用一般的有限元网格划分方法通常难以得到符合要求的网格外型,因此需要对网格进一步的优化。本文以网格杆件长度方差最小为目标,通过遗传算法的迭代计算来对网格节点位置进行调整,并通过编写程序实现了该方法,使优化后的网格整体质量明显提高。本文从自由曲面空间网格结构设计出发,运用计算机领域的研究热点——智能优化算法,对自由曲面形态优化与网格优化这两方面的问题进行了研究,为该类结构的应用提供了一定的理论依据和技术支持。