大跨度拱形立体桁架结构具有节点简单、造型优美、受力清晰以及施工便利等方面的优点,被广泛应用于各种建筑工程当中。但该种结构用钢量大,结构的优化设计凸显为一个重要的课题。因此,采用有效的优化算法对该种结构进行优化设计,使整个结构在满足规范要求及特定条件下最大限度地节约材料、降低成本,具有重要的经济意义。本文针对拱形立体桁架结构的特点,建立了将桁架的杆件截面面积作为离散设计变量、桁架截面高度作为连续设计变量,将桁架结构的总质量作为目标函数,同时考虑桁架强度、刚度、稳定性和截面尺寸等约束条件的数学模型。以ANSYS软件中零阶方法和等步长随机搜索方法为基础,通过编制优化程序对大跨度拱形立体桁架进行了离散变量的优化设计。利用APDL语言对截面形式为三角形的拱形立体桁架结构进行了参数化建模,并设计了几何模型参数输入对话框,用户只要输入相应的参数,即可生成模型,间极大地了减少建模的时。通过对不同矢跨比的截面形式为三角形的拱形立体桁架结构进行优化设计,给出设计该类结构时的矢跨比、经济矢跨比范围。最后,对优化前后的该结构进行了抗震分析,并分析是否满足抗震规范的要求。研究结果表明:优化后该结构的用钢量明显减少,由184.99t减少到155.72t,钢材节约了15.82%,优化效果明显。建议设计截面形式为三角形的拱形立体桁架结构时,矢跨比的取值范围为1/10~1/4,经济矢跨比出现在1/9~1/8范围左右。