随着土木工程结构大型化、复杂化和多样化的发展,结构选形优化设计显得越来越重要。特别对于复杂形态大跨空间结构,如何实现结构的优美形体与合理受力的协调统一,在概念设计阶段完成受力与造型的完美优化,成为如今工程结构领域研究的热点。结构形态学(Structural Morphology)作为研究结构形状与其受力性能之间关系的科学,为新形态大跨空间结构的发展提供了理论基础并发展了逆吊法、改进进化论法、经验法等选形优化方法。逆吊法是一种基于力学平衡原理的零弯矩结构形态创建方法,曾在结构选形方面发挥了重要作用,完成过很多大跨结构的选形优化设计。ESO方法是近年来提出的新优化算法,在不影响结构整体性的条件下,逐渐删掉结构中利用率不高的材料,最终得到一个最优拓扑构形,这种优化算法在大跨空间结构的优化选形方面的应用研究尚处于起步阶段。本文以某大跨空间结构为工程背景,结合结构形态学知识,应用结构优化设计方法ESO方法对其进行选形优化,将选形优化结果与逆吊法选形结果进行对比,得出了对大跨空间结构选形有益的结论。本文主要进行了以下几方面的研究工作:(1)探讨了大跨空间结构选形优化的国内外研究概况,阐述了结构形态和结构优化设计的内涵与联系。(2)论述了逆吊法和ESO方法结构选形优化的理论基础,通过对两种选形方法的对比与总结,从理论层面上指出二者在大跨空间结构选形优化设计上的合理性。(3)阐述了利用逆吊法和ESO方法对一工程实例进行概念设计阶段选形优化分析的过程,以及优化过程中一些关键问题的讨论,验证了ESO方法用于结构选形的可行性和有效性。(4)针对两种方法的选形结果利用SAP2000软件进行静力计算分析,通过对主体结构变形、内力及结构材料利用率的对比与分析,说明了结构选形优化在概念设计阶段的重要性和必要性。(5)在静力分析的基础上,对两种选形方案进行了动力特性分析。主要包括模态分析和地震反应谱分析。在模态分析中,通过对结构前50阶振型及频率的分析,了解到大跨空间结构复杂的动力特性;在地震反应谱分析中,通过结构在不同单向地震作用下及最不利荷载组合下的位移和内力响应分析,验证了静力荷载在大跨空间结构选形优化中起控制作用;进而对结构受力体系选形优化的合理性与正确性进行了验证。