超高层建筑液压顶升模架系统（简称“顶模”）作为一种机械化程度很高的造楼机具,被广泛应用于现代超高层的建设中。顶模作为超高层建设中物料堆积和人员施工作业的平台,它的发明和使用大幅提升了超高层建造的速度,而在现实工程建设中,顶模结构的设计往往会受设计人员工程经验的影响,设计出的结构经常存在结构安全偏保守、结构受力不合理、结构自重过大、耗材严重的问题,作为超高层建造技术的核心,顶模结构的安全和合理性直接决定着超高层的建造的质量,因此对顶模结构的优化研究就显得尤为重要。本文以西安某超高层建设项目中所使用的顶模结构为研究对象,采用无线应变监测系统对顶模在各个工况下结构的应力大小进行现场监测,得出该顶模在不同工况下结构的实际应力值,采用有限元软件做与监测对应工况结构的应力分析,并将模拟结果同顶模应力实测值做比对,以此验证本文有限元建模分析的正确性。采用有限元软件对顶模在承载能力极限设计值（1.35D+0.98L和1.2D+0.98L+1.4W）的荷载组合下,对结构在各工况下的应力和位移值进行模拟计算,并将计算结果同钢结构设计规范做对比,得出该顶模存在着钢框架结构强度刚度不足、结构自重大,而支撑结构却存在着结构安全储备过大、结构自重过大、耗材严重的问题。因此,对本文所研究顶模中的钢框架结构和支撑结构,选用了两种不同的结构优化方法。针对顶模中钢框架结构所存在的问题,选用拓扑优化法对其进行优化,采用有限元软件建立拓扑优化初级模型,对初始模型施加约束和荷载后通过计算机迭代的方式对初始模型进行拓扑优化,得出优化成果后依照可造化原则用型钢搭建出新的钢框架结构。针对顶模中支撑结构所存在的问题,选用了截面优化法中的满应力法对该结构中的杆件截面进行优化,在满足支撑结构安全正常使用的前提下通过减小顶模支撑结构中杆件截面尺寸,实现减轻结构自重的优化目的。将优化后的顶模结构进行有限元建模分析,并将分析结果同原结构分析成果进行对比,得出新结构相较于原结构具有自重轻、强度和刚度大、结构受力合理的优点。因此本文所采取的优化方法和最终的优化成果可为顶模结构的设计提供合理的建议和有意义参考数据,因此有着一定的工程应用价值。