高層建筑結構雷電沖擊模型建立及其求解方法研究.pdf

1、隨著城市用地的減少和城市人口的不斷增加，高層建筑不斷涌現(xiàn)，然而高層建筑更容易成為雷擊目標。因此為全面了解雷擊后高層建筑物內(nèi)的電磁暫態(tài)現(xiàn)象，本文建立了考慮高聳物體頂部和底部反射系數(shù)的雷電沖擊電流數(shù)學模型，提出了基于有限元方法的求取建筑物鋼筋結構體電流分布及建筑物內(nèi)部空間位置的磁場分布的三維電磁耦合模型，提出了基于有限元的三維電-熱耦合模型，并將建筑物模型簡化為單根圓柱導體來分析其溫度分布，對一個五層建筑物縮比模型的電流分布、磁場分布、溫度

2、分布及電動力效應進行了試驗研究。
　　首先，研究了雷電回擊的傳輸線模型表示的雷擊高聳物體后的暫態(tài)行為，提出了集總電壓源模型、分布電流源模型和諾頓等效電路模型表示的雷電通道及高聳物體中的雷電流的數(shù)學公式。仿真分析了用集總電壓源模型和分布電流源模型表示的雷擊平坦地面和雷擊高聳物體的電流波形、高聳物體頂部和底部反射系數(shù)對電流波形的影響及高聳物體對首次和后續(xù)回擊電流的影響。
　　其次，研究了雷擊下高層建筑物的電流和磁場分布，建立了參

3、數(shù)化的高層建筑物雷電沖擊仿真模型，并用一個典型建筑物模型作為算例，對不同計算方法得出的結果進行了比較。提出同軸對稱多回路導體測試結構，試驗研究了五層建筑物縮比模型鋼筋結構體電流分布，并測量了建筑物模型頂層、第四層和底層各六個空間位置點的磁感應強度，將試驗研究結果與提出的電磁耦合模型仿真結果比較，發(fā)現(xiàn)兩者電流分布吻合較好，而磁感應強度略有差別，但兩者分布趨勢相同。
　　最后，研究了高層建筑物的熱效應和電動力效應，試驗研究了五層建筑物