钢结构屈曲破坏发生突然,造成后果严重,为引发结构破坏甚至倒塌的重要原因之一。因此,提高受压钢构件的屈曲承载力是结构技术中一个重要需求。使用复材对钢结构进行增强具有附加重量小、操作便捷等优点,已应用于实际工程。本文提出了预应力碳纤复材板（简称碳板）增强钢柱抗屈曲技术:首先将碳板锚固于钢柱两端,然后人工撑出碳板施加预应力,形成增强体系,该增强体系在钢柱受压过程中提供水平支撑力,从而抑制其整体屈曲的发生。该技术可直接应用于新建结构,也可应用于加固既有结构,且增强效果显著、无锈蚀隐患、施工便捷。应用该技术可使外形细长的钢柱获得高抗压承载力,从而满足高层、大跨等建筑方面的需求,具有良好的应用前景。本文主要工作包括:（1）提出并发展了预应力碳板增强钢柱抗整体屈曲技术。设计并完善了增强体系的构成与施工工艺。基于三维激光扫描技术研究了预应力碳板增强钢柱的几何初始缺陷,发现增强体系可使钢柱几何初始缺陷显著减小,并分析解释了其机理。通过长期监测研究了碳板预应力损失,其主要由材料松弛、温度变化和碳板端部滑移产生,实测42天的预应力损失平均为5.1%,且大部分于前17天内完成。（2）进行了3种长细比（105、140、200）的纯钢柱、无顶撑增强钢柱和预应力碳板增强钢柱的轴压试验研究。无顶撑增强钢柱的屈曲承载力提升不明显,而预应力碳板增强钢柱的屈曲承载力提升显著,试验中最多可提高到纯钢柱的2.5倍,其破坏模式通常为对称失稳,但在撑出长度较大时变为混合失稳。（3）进行了3个不同偏心率（1、2、3）的预应力碳板增强钢柱的偏压试验研究。偏压下预应力碳板增强效果明显,且偏心率越大增强效果越显著。偏压试件均发生对称失稳,此后产生上下不对称的变形。凸侧碳板应力随加载不断提高,不存在下降阶段。（4）进行了轴压和偏压工况下预应力碳板增强钢柱的有限元模拟,结果与试验吻合良好。通过255个算例进一步证明了预应力碳板增强的有效性。对撑出长度和初始预应力等关键参数进行参数分析,获得了其对增强效果的影响规律。（5）揭示了轴压和偏压下预应力碳板增强钢柱屈曲发生的原因为钢柱屈服或凹侧碳板松弛,进而提出了4种屈曲情况。确定了最优预应力增强后的钢柱在受压过程中凹侧碳板松弛与钢柱边缘屈服同时发生。由此得到了最优预应力和最高屈曲承载力的计算方法,最终提出了最优增强设计方法并给出设计算例。