弧形钢闸门由于构造特点而具有的独特优点，使其成为我国水工结构中最广泛采用的一种门型。由主梁和支臂组成的主框架是弧形钢闸门面板-梁格-主梁-支臂-支铰传力结构的核心部分，它的合理布置是整个弧形钢闸门结构安全性和经济性的最主要决定因素。目前弧形钢闸门结构的优化研究在弧门尺寸优化和附属件优化方面得到了很多成果，如梁格尺寸优化方面、连接件数量和尺寸优化方面、弦杆数量和布置优化方面等。可是单纯的尺寸优化并不是真正意义上的最优化，由这种优化方法得到的设计结构并不是最优结构。要得到最优化的结构，首先应当有最优化的布置，即尺寸优化应该建立在结构布置优化的基础上。但目前针对弧形钢闸门结构布置优化的研究工作还较少，特别是弧门主框架布置优化方面所做的工作更少。平面体系计算方法是一种经典的按结构力学和容许应力法进行分析和计算的弧形钢闸门设计计算方法。本文以平面体系计算方法入手，依据钢结构稳定理论和《钢结构设计规范》（GB50017-2003）建立了弧形钢闸门主框架布置优化模型，确定了目标函数和约束条件。然后介绍了基于最优化理论的SQP算法程序得到的弧形钢闸门支臂布置原则，并将其应用到弧门主框架结构的改进中。空间有限元法作为一种新兴的、更能反映弧形钢闸门整体受力状态和空间效应的设计计算方法，在有关弧形钢闸门问题的分析研究中得到了越来越多的应用。本文根据有关文献提出的弧形钢闸门支臂布置原则，对两个设计实例结构进行了主框架布置改进，运用ANSYS12.0软件建立四种结构的三维有限元模型并求解。通过对求解结果的对比与分析发现，主框架布置改进有效的改善了结构的受力状态，显著的增强了结构的强度和刚度，改进后的结构布置比原结构更合理，这说明所做的改进是必要和有效的。这就从空间体系计算方法的角度，验证了以平面体系计算方法为依据得出的弧形钢闸门支臂布置原则的合理性和可靠性。通过本文所做的工作，说明在弧形钢闸门的设计计算实践中有必要考虑孔口宽高比和总水压力对支臂布置的影响，以减小盲目性。