سازه های گنبدی به دلیل ارائه راه حل های موثر برای پوشش مناطق بزرگ بدون تکیه گاه های میانی از مزایای ویژه ای برخوردارند. در این پایاننامه از یک روش بهینه سازی فرا اکتشافی به نام الگوریتم جستجوی سیستم ذرات باردار برای طراحی بهینه غیرخطی هندسی گنبدهای تک لایه فولادی استفاده شده است. این الگوریتم از قوانین حاکم بر فیزیک الکتریسیته و مکانیک نیوتونی الهام گرفته شده است. مقاطع مجاز لوله ای برای گنبدها و همچنین قیدهای مورد استفاده در طراحی گنبدها مطابق با آیین نامه lrfd-aisc می باشد. یک روش ساده برای تعیین پیکربندی دو گنبد اشفدلر و لملا تعریف شده که مراحل این روش شامل محاسبه مختصات گره ها و نحوه اتصال المانها به یکدیگر می باشد. هدف از بهینه سازی گنبدها یافتن مقاطع بهینه ی اعضا (بهینه سازی اندازه)، ارتفاع بهینه تاج گنبد (بهینه سازی هندسی) و تعداد بهینه اعضا (بهینه سازی توپولوژی) تحت شرایط بارگذاری تعیین شده می باشد. رفتار سازه های گنبدی به دلیل تغییر هندسه تحت بارهای خارجی غیر خطی است بنابراین در نظر گرفتن آنالیز غیرخطی هندسی ضروری می باشد. الگوریتم جستجوی سیستم ذرات این آنالیز را در حین طراحی انجام می دهد. نمونه های طراحی در نظر گرفته شده برای نشان دادن بهره وری این الگوریتم ارائه شده اند.