随着技术发展,社会对钢结构设计提出更高的要求,如何快速地获取更经济、更合理的结构设计方案成为钢结构设计研究的重点。使用智能优化算法的结构优化能够克服传统优化方法需要反复校核、依赖设计人员的经验等缺陷,使结构设计过程自动化,从而节省人力、物力和时间。同时,结构优化是用有限资源进行合理配置的过程,是保护自然环境、促进社会绿色发展的重要举措。因此,钢结构的结构优化设计是非常重要的研究课题。本文主要对考虑了失效模式控制及节点半刚性影响的钢框架优化设计进行研究,具体包括以下工作:1)设计并建立了能够满足结构优化和失效模式控制要求的梁柱半刚性连接节点信息库。2)研究了半刚性连接钢框架的内力分析方法,推导了考虑节点半刚性的局部坐标系下的单元刚度矩阵,编制了内力分析程序。3)研究了钢框架结构的失效模式及控制方法,推导了考虑节点半刚性的钢框架结构失效模式控制约束条件,结合节点信息库及半刚性钢框架内力分析给出了考虑失效模式控制的分阶段结构优化设计流程及数学模型,并使用增强精英保留的遗传算法实现结构优化。在此基础上,通过三个结构优化设计算例及pushover分析验证本文优化设计及失效模式控制效果。通过以上的工作与研究,得到以下重要结论:1)本文建立的半刚性连接节点信息库能够提供实际构造与节点刚度、弯矩屈服承载力相对应的节点,同时使优化所得的结构比不使用节点信息库的结构有更优的失效模式。2)增强精英保留的遗传算法在半刚性钢框架结构优化设计中能够快速并稳定地收敛至全局最优解;将优化过程分成两个阶段,使优化算法更适用于失效模式控制,能够有效地解决原失效模式控制设计方法中梁设计没有考虑横向荷载和构件设计没有考虑刚度、稳定要求等问题。3)考虑失效模式控制的半刚性钢框架结构优化设计所得的结构方案能够形成梁端半刚性连接塑性铰为主要耗能构件的失效模式,在保证了结构在弹性工作状态下的设计要求的同时,极大地提高了结构延性、整体耗能能力。