预应力钢柱（PSC）作为结构工程领域的重大突破，有效解决了细长柱临界屈曲荷载低的问题。这种自平衡系统由细长主柱、横臂构件和预张拉拉索组成，兼具美学价值与结构效率，特别适用于大跨度及高层建筑。自20世纪60年代Chu和Temple奠定理论基础以来，学界在优化其强度、稳定性及设计方法上取得了长足进步，但现有研究多集中于静力响应或单层横臂系统，对地震作用下的动力响应及多层复杂构型的探讨仍显不足。
针对这一缺口，本研究利用ABAQUS软件开发了基于Python脚本的自动化有限元建模框架，能够高效生成包含主柱、横臂及拉索的复杂几何模型。该模型不仅考虑了几何与材料非线性，还通过引入双层横臂的新构型，突破了传统单层系统的局限。研究团队将模型结果与既有实验及解析数据进行了严格比对验证，确保了数值模拟的可靠性，为后续参数化分析奠定了坚实基础。
在参数化研究中，团队系统考察了横臂长度、拉索直径及几何比例等关键变量对结构性能的影响。结果表明，增加横臂长度和拉索直径可显著提升抗屈曲能力，但存在**参数阈值（2a/L = 0.2），超出该范围后收益递减。更引人注目的是，研究发现多层横臂构型中，单纯提高所有拉索的初始张力并不能显著增强屈曲荷载或减少动力位移，而三分支横臂构型在静动力性能平衡上表现最优，能有效提升抗屈曲能力并降低峰值位移。
基于数值模拟结果，研究团队提出了适用于双层预应力钢柱的承载力预测新公式，并引入新参数C2进行修正。验证数据显示，预测值与有限元结果的平均比值分别为0.99和1.00，变异系数极低，证明了新公式的高精度与适用性。此外，研究还强调了PSC系统在可持续性方面的潜力，其轻质高效的设计有助于减少钢材用量及碳排放，符合现代绿色建筑的发展趋势。
对于中国从业者而言，随着超高层建筑对结构轻量化与抗震性能要求的日益严苛，此类基于精细化数值模拟的优化设计方法极具参考价值，特别是在推广装配式结构及绿色建材应用的背景下，双层或多层预应力钢柱系统有望成为未来大跨度屋盖及高层核心筒设计的创新选择。