中心支撑钢框架结构作为典型双抗侧力结构体系,具有强度高、抗震性能好、施工速度快等特点,被广泛应用于多高层建筑钢结构体系中。传统支撑体系设计过程中,仅进行构件内力验算,对结构体系中不同构件承载力关系未进行分析,导致支撑构件可能取值过大,造成结构方案的安全性和经济性存在不合理现象。因此,本文针对典型中心支撑钢框架结构的失效模式控制及优化方法进行深入研究,提出能高效进行中心支撑钢框架结构设计的分析方法,主要研究工作如下:（1）依据现有文献资料及国内外规范建议,制定中心支撑钢框架结构失效控制准则,结合支撑不同轴压比工况,明确了结构顶层及标准层不同构件参数与结构失效模式内在关系,得到了基于失效模式控制的典型构件参数范围计算方法,在此基础上收集了现有试验数据并建立了48个有限元模型,分别从试验和数值模拟角度验证理论结果准确性。结果表明,基于失效模式控制的构件参数范围计算方法可通过对可行解域范围自动控制实现结构失效模式控制。（2）分析了参数随机性对本文提出的失效模式控制方法影响规律,以结构材料重量最小为目标函数,结构可靠度、层间位移角等为约束条件,建立了中心支撑钢框架结构基于失效模式控制的优化分析模型,对典型三层及十层中心支撑钢框架结构进行优化分析,并采用有限元模型验证优化结果失效模式控制的准确性。研究结果表明,本文所提基于失效模式控制的优化方法可有效缩减优化变量空间,提升优化效率,保证优化结果的准确性,并保证结构满足合理的失效模式。（3）分析结构计算流程与遗传算法的适配性,针对遗传算法的选择及交叉分别提出高效改进策略,并通过对典型三层钢框架结构进行算法效率对比分析,验证其有效性。结果表明所提改进策略可提高算法效率,保证收敛的快速性。（4）结合工程实例,对多层多跨中心支撑钢框架结构进行失效模式控制下的优化分析,结合Matlab软件中GUI功能,对本文编写的优化程序进行界面封装,形成适用于实际工程优化分析的应用软件。