在轻型钢结构中,门式刚架结构是目前国内使用最广泛的一种结构形式。然而在设计的过程中,往往凭借设计者的经验来确定构件的截面尺寸,经过简单的试算调整就作为最终的设计截面,这种设计方法明显存在着材料浪费的情况,因此对其进行结构优化设计是非常必要的。而且在门式刚架结构的设计中,只考虑了主体刚架的受力作用,忽略了最外围的压型钢板的作用。当压型钢板与主钢架之间通过可靠连接之后会产生蒙皮效应,加强结构的整体性能。因此,在优化设计中考虑蒙皮效应能使优化的结果更加合理。在前人研究的基础上,本文将蒙皮效应与结构优化设计相结合,采用有限元分析的方法进行以下研究:(1)介绍门式刚架结构体系,在传统计算模型的基础上引入蒙皮效应的概念,并总结其产生的条件及原理。(2)选择某变截面门式刚架结构的工程实例,采用有限元模拟软件建立传统设计方式下的门式刚架结构模型,分析其内力及位移。然后对该模型进行结构优化设计,优化结果显示其用钢量减少21.29%。(3)总结压型钢板等效为正交各向异性平板的方法,计算等效后的材料参数,建立考虑蒙皮效应和不考虑蒙皮效应的两种变截面门式刚架结构的有限元整体模型,对比分析其力学性能,研究蒙皮效应对结构性能的影响。(4)编制优化控制程序,对考虑蒙皮效应的有限元模型进行结构优化设计,优化结果显示其用钢量减少35.9%,说明在门式刚架结构的设计阶段和优化过程中考虑蒙皮效应具有较大的工程意义和经济价值。