高層建筑結(jié)構(gòu)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(biāo)。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(xué)模型，提出了基于有限元方法的求取建筑物鋼筋結(jié)構(gòu)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(dǎo)體來分析其溫度分布，對一個(gè)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(dòng)力效應(yīng)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。
　　首先，研究了雷電回?fù)舻膫鬏斁€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(xué)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?fù)綦娏鞯挠绊憽?br>　　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(gè)典型建筑物模型作為算例，對不同計(jì)算方法得出的結(jié)果進(jìn)行了比較。提出同軸對稱多回路導(dǎo)體測試結(jié)構(gòu)，試驗(yàn)研究了五層建筑物縮比模型鋼筋結(jié)構(gòu)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(gè)空間位置點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度，將試驗(yàn)研究結(jié)果與提出的電磁耦合模型仿真結(jié)果比較，發(fā)現(xiàn)兩者電流分布吻合較好，而磁感應(yīng)強(qiáng)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(yīng)和電動(dòng)力效應(yīng)，試驗(yàn)研究了五層建筑物