随着绿色建筑的大力推广,钢结构建筑得到了较好的发展。钢框架-支撑结构体系作为高层钢结构建筑常用的结构形式,具有良好的抗侧性能。框架支撑体系的传统优化思路是先根据工程经验确定支撑形式后进行构件尺寸优化,或先优化构件尺寸再进行支撑布置的优化,这种方法忽视了框架主体与支撑的协同作用和空间框架相邻榀间的相互影响,导致优化方案经济性不足。此外,在结构优化设计领域,高效、稳定的现代算法逐步替代传统优化方法。因此,本文通过引入现代智能算法,探讨其对空间钢框架支撑体系进行拓扑优化的可行性和有效性。本文通过MATLAB调用ANSYS的方法,研究了空间钢框架支撑体系在静力荷载和地震作用下的拓扑优化。主要完成的工作如下:(1)通过改进交叉算子及引入自适应变异算子、每代精英保留策略和种群竞争机制,建立了改进后遗传算法。利用四种测试函数和某5层空间钢框架模型,讨论了改进后遗传算法的可行性和优越性,以及对空间结构进行优化设计的有效性。(2)结合工程实际并引入截面变量和支撑拓扑变量,提出了空间钢框架支撑体系优化的数学模型,在ANSYS中利用生死单元实现支撑布置的变换,通过采用改进后的遗传算法对三例空间钢框架支撑模型进行静力荷载和多遇地震作用下的拓扑优化。研究结果表明,在静力荷载和多遇地震作用下的最优方案中,单榀框架内的支撑通常集中布置于中间跨和边跨,并且同一榀框架内支撑的竖向传力路径是连续的,没有出现单榀框架内集中横向布置于某些连续层的现象。随着建筑结构高度的增加,侧向抗力构件的作用越来越明显,在构件截面尺寸最优的前提下,支撑布置数量的比重也随之增加。(3)对三例模型在多遇地震作用下规整后的最优方案进行了罕遇地震作用下的弹塑性时程分析,初步探讨了每个模型的动力性能。研究结果表明,每个模型在全过程中得到的最大层间位移角均未超过规范限制,所有构件均处于弹性阶段,没有充分利用屈服后强度,因此多遇地震作用下的优化方案是偏安全的。对于对称结构,某一个方向的地震作用对垂直于它的平面影响较小。