塔式起重机属于一种非连续性搬运机械,主要完成预制构件及其他建筑材料与工具等吊装工作的主要设备,广泛应用于工业与民用建筑施工中。起重臂架是塔式起重机的重要承载部件之一,由于它长度长,自重较大,是结构强度较为薄弱的环节,故障率高,危害性大,因此,其力学性能对整机能否正常运转有直接的影响。在保证起重臂的强度、刚度和稳定性的条件下尽量减轻起重臂的自重(体积),有利于提高起重机的承载能力和整体稳定性。塔机的水平臂架是一个双向压弯构件,自重、吊重、风载荷、惯性载荷共同使臂架产生了内力,并且在沿起重臂长度方向上各截面所产生的内力的值是不同的,如果采用等截面的起重臂,会浪费很多材料,并且会影响起重臂的承载能力。因此,采用变截面起重臂的设计,按内力分布来决定所需的截面尺寸,这样,设计出来的起重臂,其自重会相应的减少,而且同样能达到起重臂的设计性能要求。目前国内外学者广泛使用ANSYS、ALGOR、ABAQUS等有限元分析软件对起重臂进行设计计算,许多学者都对塔机起重臂做过优化设计,但大都以起重臂各杆件使用的型钢规格为设计变量,有部分学者还以起重臂整体截面尺寸、吊点位置等为设计变量,针对三种典型工况(最小幅度处；吊点跨中处；最大幅度处)加载、分析及优化设计,但还未考虑过在相邻两起重臂节上弦杆间设计一个合适的高度差,并以此作为设计变量对起重臂进行优化设计的情况,因此本文将结合这一点来进行研究。本文以QTZ4810塔机的起重臂为研究对象,首先建立等截面尺寸起重臂的模型,对其加载,分析,根据分析结果对起重臂节分组(考虑到经济性,不能8节起重臂八种规格,尽可能使受力情况相差不大的起重臂为同一规格),然后以其各杆件的规格尺寸和相邻两起重臂架节上弦杆间的高度差为设计变量,以满足起重臂强度、刚度和稳定性要求为前提条件,以起重臂总体积尽量小为目标,采用一阶法,最大迭代30次,对其作了优化分析设计。最终得出了一组合理的结果,结合型钢的规格表,对结果进行圆整得出最终优化后尺寸。为保证起重臂的性能,本文最后还以优化后尺寸建立模型,重新加载分析计算,结果表明优化后的模型同样能够满足起重臂的性能要求,并且体积较优化前减小了约29.29%,比目前生产使用的已稍作优化的起重臂体积还减小了约23.73%。另外,整个过程,本文都是针对五种典型工况(以往学者考虑的三种工况,外加两拉杆吊点位置处两种工况)进行的,因此分析计算结果较三种工况的结果更能反应真实情况,结果更可靠。