目前,结构优化设计研究者做的大量工作是研究算法的效率、稳定性及收敛性,工程应用远远落后于理论的发展,除了在航空等领域之外还远不普及。通过尺寸优化使结构最经济或最轻这类问题,已经基本接近成熟,如果能转入实践,为工程建设起到积极作用,将具有巨大的经济实用价值。本文在此背景之下,选取工程实例——广西大化县大跨度异形结构为研究对象,以结构优化设计为主线,对结构优化技术和理论在实际工程运用中的问题展开研究,具有十分重要的意义。首先,概述了大跨度异形结构的设计方案,基于Midas civil对结构进行了静力、稳定性及动力分析,基于价值工程理论得到了优选方案——大跨度异形钢桁架结构。然后,基于FLUENT软件对大跨度异形结构展开CFD数值模拟研究,对不同风向角时,大跨度异形结构表的结构风压分布规律进行了研究,给出各方向角下大跨度异形结构前后表面风压及风压系数分布图,为结构优化设计的风荷载取值提供参考。最后,基于APDL参数化设计语言,分别使用零阶方法、一阶方法和随机法三种优化方法,对结构构件的尺寸管径和壁厚进行优化设计；对各优化方法的特点及优化结果进行了分析讨论,给出了大跨度异形结构的推荐设计序列,并从静力、稳定性和动力方面进行了验算,具有一定的经济和研究参考价值。