折叠结构作为一种新型结构体系,经过几十年的发展,已经产生了多种结构形式,轻型折叠网壳结构是在其基础上产生的一种折叠式轻型金属结构体系,具有便于运输储存、可重复使用、搭建快速的特点。但轻型折叠网壳结构设计还处于探索阶段,目前没有统一的设计标准。为了能发挥轻型折叠网壳结构的机动性和折叠后储存运输的方便性,使结构既有较轻的重量,又有其合理的受力性能,这就需要对结构进行最优化设计研究。在全面的、系统的探讨分析轻型折叠网壳结构的构成机理、结构选型、节点设计、荷载计算及构造处理等结构初步设计的基础上,运用结构的优化设计原理,建立轻型折叠网壳结构的优化数学模型,并针对一典型轻型折叠网壳结构的12种工况,应用ANSYS提供的APDL语言编制参数化有限元程序实现结构的优化设计,得出轻型折叠网壳结构优化设计的主要因素,为合理设计轻型折叠网壳结构提供了理论支持。同时利用APDL语言将结构分析与统计分析模块PDS相结合,对经优化后的轻型折叠网壳结构运用Monte-Carlo法进行了10000次随机抽样来对结构的可靠性进行计算,来评测优化结果的安全性。得出结构的失效主要由位移控制,并且主要承力构件对可靠度具有很大的影响。最后本文运用结构的荷载-位移全过程方法对位移向量最大点进行全过程跟踪,优化结果同结构经常规设计的足尺试验结果对比分析,表明结构具有相同的受力性能,论证了优化结果的正确性。