冷弯薄壁型钢具有强度高、易于成型、壁厚薄、材质轻、截面形式更加灵活多样等诸多优点,在新型住宅体系中的应用越来越广泛。研究发现,将冷弯钢构件截面尺寸进行重新组合优化设计,可以提高其极限承载力。同时,将优化后的冷弯钢构件应用于实际的工程当中,可达到既节省材料又安全可靠的目的。本文主要针对冷弯薄壁卷边C、Z型钢的截面尺寸优化、冷弯Z型钢加劲角度和L型钢的卷边角度进行优化,之后将优化后的截面构件应用于实际建筑的整体结构中,由单根构件的优化问题扩展到整个结构的优化问题,进行优化前后低层房屋框架和穹顶结构的承载能力的对比分析。首先,对冷弯C、Z型钢的截面尺寸优化,即选定横截面积,将腹板、翼缘、卷边和厚度进行优化组合分析。主要原理是采用有限条原理结合遗传算法和直接强度法,利用Matlab在轴压条件下编写了优化程序。同时将带有加劲肋形式的冷弯Z型钢截面的不同加劲角度进行优化分析,将V型加劲角度作为设计变量,同样将构件极限承载力作为目标函数。研究发现带有V型加劲肋的Z型构件较未加劲的构件极限承载力提高较大。通过分析不同截面尺寸和相同截面不同长度的冷弯卷边L型钢,发现其卷边的最佳角度为90°,同时发现构件长度越短,屈曲应力受卷边角度变化影响程度越小。其次,将优化后的冷弯薄壁卷边C、Z型截面的钢构件应用于低层住宅组合框架当中,施加相同的恒载、活载、风载,分析得到两种钢截面住宅结构的临界屈曲因子,比较发现Z型钢房屋框架屈曲后的承载能力更高。通过对房屋承载薄弱条件下的风向角研究,发现此时Z型钢房屋屋檐等承载薄弱区域的轴力比C型钢房屋更小,最终验证得到了Z型截面的房屋组合框架承载能力更优的结论。最后,对宁波某企业的穹顶结构建模并优化。采用相应的优化原理,将原双根C型钢截面转化为单根同等截面积的优化后的截面,并添加给所建立的穹顶三维线模型。分别进行屈曲分析和全过程稳定性分析,逐一比较穹顶顶部在优化前后的位移变化和结构的极限承载能力大小。最后得到优化后的穹顶结构最大挠度更小和承载能力更高的结论。