冷弯薄壁型钢结构,因其具有重量轻、强度高、安装快、污染少等优点,在新的建筑形式中得到日益广泛的应用。为提高冷弯薄壁型钢构件的承载力,通过对冷弯薄壁型钢构件截面尺寸的优化设计,可得到构件的最大承载力。将优化设计得到的型钢大量应用到工程实践中,可以促进我国经济朝资源节约型、环境友好型发展。本文对工程中常用的C型、Z型、帽型和加劲肋型钢截面尺寸进行优化设计。首先,对Z型钢构件在轴压和纯弯时,以卷边角度为变量,基于直接强度法与遗传算法,对截面的卷边角度进行优化设计,寻找构件极限承载力最大值的卷边角度。研究可知,在卷边角度为95°到110°之间存在着承载力的极值。根据分析结果,建议把卷边角度100°作为构件的最佳设计角度。同时,为了给工程应用提供数据参考,将优化出的最佳角度在不同长度构件中的承载力进行比较分析。其次,C型、Z型是冷弯薄壁型钢在工程中最常用的截面类型,而且用钢量大。为了不增加用钢量而使承载力达到最大值,对C型、Z型钢的截面尺寸进行优化,得到最佳截面尺寸;同时,分析不同长度型钢的截面尺寸达到最优时极限承载力的变化趋势。接着,采用广义梁理论中薄壁截面的运动学和力学来分析翘曲变形;在畸变模式与传统模式正交化的基础上,推导出帽型截面的畸变屈曲临界应力模型;在此基础上,对8个不同规格帽型截面进行计算,与有限条软件计算结果对比,验证了解析模型的可靠性;之后再对帽型截面进行尺寸优化。最后,为了提高极限承载力,对C型钢构件的截面进行加劲肋的设置,以V形交角为变量,采用有限条原理的公式得出的屈曲临界应力与直接强度法相结合,基于遗传算法对构件进行优化设计。优化结果同时与Abaqus仿真的数据和相关试验数据进行对比,证明该算法的有效性。之后对没有加劲与同等面积加劲后截面构件的极限承载力进行对比,可知加劲后截面构件的极限承载力有明显地提升。