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采用整体可行预应力概念对索穹顶结构进行预应力优化、截面优化和形状优化设计。预应力优化采用一维搜索法，截面优化采用齿行法，形状优化采用模式搜索法。算例分析表明，对于预应力优化，当由索松弛控制时，预应力水平系数随初始截面面积的增大而增大；当由挠度控制时，预应力水平系数随截面的增大而减小，使结构在荷载作用下满足约束条件而使预应力水平系数最小；截面优化使构件达到满应力设计状态；形状优化通过改变节点位置使结构拥有承受荷载的最轻的结构重量。