陳文禮，李紅濤，鄧賢鋒

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司，河北 三河 065201；2.中國船級(jí)社海工技術(shù)中心，天津 300457)

海洋半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的若干考慮

陳文禮1，李紅濤2，鄧賢鋒2

(1.中海油田服務(wù)股份有限公司，河北 三河 065201；2.中國船級(jí)社海工技術(shù)中心，天津 300457)

主要對(duì)構(gòu)件分類及構(gòu)件設(shè)計(jì)原則、構(gòu)件尺寸的規(guī)范公式設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)控制半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素進(jìn)行了分析和研究，結(jié)合相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范給出了設(shè)計(jì)方法，并歸納總結(jié)了半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程。對(duì)半潛式平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義。

半潛式平臺(tái)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；規(guī)范公式；整體強(qiáng)度；局部強(qiáng)度；液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

0 引 言

半潛式平臺(tái)作為一種重要的海上移動(dòng)式平臺(tái)，具有運(yùn)動(dòng)性能良好、適應(yīng)較惡劣的海況條件、工作水深大、可變載荷高等顯著優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為深海油氣開發(fā)的主要裝備[1-2]。半潛式平臺(tái)的主體結(jié)構(gòu)主要由浮筒、立柱和上船體構(gòu)成，整個(gè)平臺(tái)在海洋中除受到重力和浮力外，還要遭受風(fēng)、浪、流及錨泊或動(dòng)力定位等外部載荷，受力情況極其復(fù)雜。在進(jìn)行半潛式平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需綜合考慮平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)性、總體布置等，是一項(xiàng)較大的系統(tǒng)工程，因此作為設(shè)計(jì)者應(yīng)具備良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理念、設(shè)計(jì)思路以及高水平的計(jì)算分析能力，尤其是對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度儲(chǔ)備的準(zhǔn)確把握，更需設(shè)計(jì)者進(jìn)行深入的分析和研究。

本文首先提出了半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程，并著重闡述了構(gòu)件分類及構(gòu)件設(shè)計(jì)原則、構(gòu)件尺寸的規(guī)范公式設(shè)計(jì)、總體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度以及液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等幾個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)方法，最終給出相關(guān)建議。

1 半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程

半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，涉及總體、結(jié)構(gòu)、舾裝、電儀等各個(gè)專業(yè)，且工程計(jì)算量巨大。一項(xiàng)成功的半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)能夠滿足平臺(tái)各方面性能要求，能夠保障載荷的合理傳遞，保證平臺(tái)的強(qiáng)度、剛度滿足作業(yè)、生存環(huán)境，且具有良好的建造經(jīng)濟(jì)性。半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程如圖1所示。

圖1 半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般流程Fig.1 Structural design process for semi-submersible platforms

以下幾節(jié)就半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)流程中的幾個(gè)關(guān)鍵進(jìn)行論述。

2 構(gòu)件分類及構(gòu)件設(shè)計(jì)原則

船級(jí)社規(guī)范中對(duì)半潛式平臺(tái)的結(jié)構(gòu)都進(jìn)行了類別劃分，如中國船級(jí)社(CCS)規(guī)范中[3]，根據(jù)構(gòu)件所承受的載荷及傳遞路徑、應(yīng)力水平以及失效后果，將半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)分為次要構(gòu)件、主要構(gòu)件和特殊構(gòu)件3類，并對(duì)每一種構(gòu)件類別進(jìn)行了定義，本文主要討論特殊構(gòu)件設(shè)計(jì)。CCS規(guī)范中將如下結(jié)構(gòu)定義為特殊構(gòu)件：(1)立柱與上平臺(tái)甲板和上、下殼體交接部分的外殼板；(2)組成箱型或工字型支承結(jié)構(gòu)且承受主要集中載荷的上殼體或平臺(tái)的甲板板、重型翼板、外殼板和艙壁；(3)撐桿的節(jié)點(diǎn)；(4)主要結(jié)構(gòu)構(gòu)件交接處承受集中載荷的外部肘板、部分艙壁、平臺(tái)和骨架；(5)立柱、上平臺(tái)甲板、及上殼體或下殼體連接處提供適當(dāng)對(duì)齊和足夠載荷傳遞的“貫穿”構(gòu)件；(6)錨索導(dǎo)向裝置及其支撐結(jié)構(gòu)。

以上結(jié)構(gòu)都處于半潛式平臺(tái)的關(guān)鍵區(qū)域，受載較大，應(yīng)力較高，且對(duì)疲勞較為敏感。一般此區(qū)域結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度級(jí)別較高(屈服強(qiáng)度355 MPa以上)，板厚較厚(30 mm以上)，因此進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)尤其要引起重視，一般應(yīng)滿足如下條件。

(1) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。包括結(jié)構(gòu)布置、載荷路徑的傳遞、載荷分布的合理性，應(yīng)通過整體、局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，包括屈服、屈曲、變形、疲勞等強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

(2) 材料的選擇。根據(jù)計(jì)算分析結(jié)果確定材料等級(jí)，包括高強(qiáng)度鋼級(jí)的確定、Z向鋼的使用等，且材料的選擇、厚度的限制等應(yīng)滿足船級(jí)社規(guī)范的規(guī)定。表1為CCS規(guī)范對(duì)特殊構(gòu)件材料在不同設(shè)計(jì)溫度下的最大厚度限制[3]。

(3) 焊接和檢驗(yàn)控制。如焊縫的全熔透、焊縫的疲勞控制打磨、焊后IC I級(jí)檢測[挪威船級(jí)社(DNV)規(guī)定]。圖2為DNV規(guī)范對(duì)半潛式平臺(tái)典型特殊構(gòu)件區(qū)域的IC I級(jí)檢驗(yàn)要求[4]。

表1特殊構(gòu)件材料在不同設(shè)計(jì)溫度下的最大厚度限制

Table 1 Thickness limitations for special structural steels under different design temperatures mm

注：X表示不適用；H表示高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼；Q表示焊接結(jié)構(gòu)高強(qiáng)度淬火回火鋼。

圖2 特殊區(qū)域的檢驗(yàn)要求Fig.2 Inspection requirements for special areas

主要構(gòu)件和次要構(gòu)件設(shè)計(jì)可參考特殊構(gòu)件設(shè)計(jì)要求類似執(zhí)行。

3 構(gòu)件尺寸的規(guī)范公式設(shè)計(jì)

根據(jù)船級(jí)社規(guī)范規(guī)定的最低甲板設(shè)計(jì)載荷[3-5]，即設(shè)計(jì)甲板載荷圖中的液體壓頭，由船級(jí)社規(guī)范公式確定半潛式平臺(tái)主要結(jié)構(gòu)的構(gòu)件尺寸。以CCS規(guī)范[3]為例來說明構(gòu)件尺寸的規(guī)范公式確定方法。如半潛式平臺(tái)上船體的主甲板結(jié)構(gòu)，規(guī)范規(guī)定的最小甲板載荷為9 kN/m2，而規(guī)范規(guī)定的上船體外板的板厚t應(yīng)不小于公式(1)計(jì)算之值，且不小于7 mm:

(1)

甲板桁材的剖面模數(shù)應(yīng)不小于式(2)計(jì)算之值:

W=5bKhl2(cm3),

(2)

式中:b為桁材支撐面積寬度，m；l為桁材跨距，m。

甲板扶強(qiáng)材的剖面模數(shù)w應(yīng)不小于式(3)計(jì)算之值:

W=5sKhl2(cm3),

(3)

式中:l為扶強(qiáng)材跨距，m。

再如下浮體和立柱外板厚t應(yīng)不小于式(4)計(jì)算之值，且不小于9 mm:

(4)

式中:h為海水壓頭。

桁材的剖面模數(shù)應(yīng)不小于按下式(5)計(jì)算所得之值：

W=8.2bKhl2(cm3);

(5)

扶強(qiáng)材的剖面模數(shù)W應(yīng)不小于按式(6)計(jì)算所得之值：

W=8.2sKhl2(cm3),

(6)

式中符號(hào)意義如上所述。

其他主要結(jié)構(gòu)的最小構(gòu)件尺寸，可依據(jù)規(guī)范公式進(jìn)行類似計(jì)算得到。

其他構(gòu)件尺寸要求，如艙壁、支柱、甲板室等結(jié)構(gòu)尺寸要求可參見文獻(xiàn)[3]。

需要說明的是，按規(guī)范公式確定的構(gòu)件尺寸為最基本要求，適用于設(shè)計(jì)初期的大致估算，隨著設(shè)計(jì)的深入，此構(gòu)件尺寸需進(jìn)一步調(diào)整以滿足整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等要求。

4 整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)是在平臺(tái)結(jié)構(gòu)基本尺寸初步確定之后，建立全平臺(tái)的有限元模型，再分析平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)框架強(qiáng)度是否滿足作業(yè)海域的海況條件。需要考慮的環(huán)境載荷主要為波浪載荷，風(fēng)載荷和流載荷可忽略不計(jì)[6]。半潛式平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析一般采用設(shè)計(jì)波方法，即等效設(shè)計(jì)出一定概率水平下的規(guī)則波施加到平臺(tái)上，進(jìn)而計(jì)算平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)和應(yīng)力響應(yīng)。設(shè)計(jì)波法是通過對(duì)波高、周期、波浪入射角以及波浪相位角的組合搜索使平臺(tái)處于最不利狀態(tài)且達(dá)到一定回復(fù)期的最大波浪特征載荷，從而得到相應(yīng)的設(shè)計(jì)波參數(shù)[7]。根據(jù)美國船級(jí)社(ABS)規(guī)范要求[8]，波浪特征載荷工況主要有：中縱剖面分離力，中縱剖面扭矩，中縱剖面縱向剪力，甲板質(zhì)量縱向加速度，甲板質(zhì)量橫向加速度，下浮體的垂向彎矩。具體波浪特征載荷工況要求及設(shè)計(jì)波的計(jì)算方法可參見文獻(xiàn)[8]。半潛式平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)一般可分為完整性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)、破損性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)以及靜水結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)。

4.1 完整性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

完整性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)指的是平臺(tái)在完好的狀態(tài)下，其整體框架強(qiáng)度能夠抵御上述的設(shè)計(jì)波載荷。對(duì)于半潛式平臺(tái)設(shè)計(jì)波浪載荷的重現(xiàn)期，一般不低于100年。通過加載設(shè)計(jì)波載荷和運(yùn)動(dòng)加速度，可得到平臺(tái)有限元模型的最大應(yīng)力響應(yīng)，從而確定主要結(jié)構(gòu)的屈服強(qiáng)度、屈曲強(qiáng)度是否滿足船級(jí)社規(guī)范要求。

4.2 破損性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

破損性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)是保證平臺(tái)受損情況下的安全冗余度。按CCS規(guī)范要求，半潛式平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)應(yīng)在以下2種破損狀態(tài)下保持完整性。

(1) 特定結(jié)構(gòu)失效：平臺(tái)任何一根細(xì)長撐桿失效后不會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)結(jié)構(gòu)發(fā)生總體坍塌；上船體任一主桁失效后平臺(tái)仍能保持結(jié)構(gòu)的完整性。

(2) 平臺(tái)傾斜狀態(tài)：假定平臺(tái)某一艙室破損進(jìn)水，最大傾斜角度不超過17°。在此傾斜角度下，平臺(tái)整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)能滿足規(guī)范要求，尤其是傾斜進(jìn)水的外殼、艙壁等結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠承受外部水壓力。

對(duì)于破損性結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)，一般應(yīng)考慮一年一遇重現(xiàn)期的環(huán)境條件。

4.3 靜水結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

相對(duì)于波浪載荷，靜水載荷占平臺(tái)全部載荷的更大部分[9]。因此對(duì)平臺(tái)的靜水結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)前應(yīng)詳細(xì)分析和估算平臺(tái)的重量、重心分布，可變載荷的分布，各種配載工況以及平臺(tái)的浮態(tài)等；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮下浮體的各種不同壓載方式對(duì)下浮體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度造成的影響，尤其是不對(duì)稱壓載對(duì)下浮體產(chǎn)生的彎矩作用，如中拱、中垂或扭轉(zhuǎn)效應(yīng)，在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)予以重點(diǎn)關(guān)注。

5 局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)之后，需對(duì)整體結(jié)構(gòu)不能涵蓋的局部結(jié)構(gòu)或局部加強(qiáng)部分進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。根據(jù)載荷類型，局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)可分為高應(yīng)力局部區(qū)域(特殊構(gòu)件區(qū)域)、設(shè)備基座及其支撐結(jié)構(gòu)、液艙結(jié)構(gòu)等幾類設(shè)計(jì)。

5.1 高應(yīng)力局部區(qū)域(特殊構(gòu)件區(qū)域)

此部分區(qū)域一般為半潛式平臺(tái)的特殊構(gòu)件區(qū)域，應(yīng)力水平較高，在整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析時(shí)對(duì)此區(qū)域網(wǎng)格往往不能劃分得很細(xì)，且部分加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，如肘板等，也不能充分模擬，因此應(yīng)進(jìn)行局部結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)。如撐桿與立柱、浮體的連接處，立柱與上下浮體的連接處，錨索導(dǎo)向裝置及其支撐結(jié)構(gòu)等部位都屬于此類局部區(qū)域。

在進(jìn)行此類區(qū)域的局部強(qiáng)度分析時(shí)，有限元模型的網(wǎng)格劃分應(yīng)足夠細(xì)，有些特殊區(qū)域，如肘板的疲勞敏感區(qū)，網(wǎng)格應(yīng)劃分到板厚級(jí)別。此局部模型所受載荷除局部載荷外，還應(yīng)考慮整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)傳遞過來的邊界載荷效應(yīng)。計(jì)算應(yīng)力除滿足屈服、屈曲強(qiáng)度要求外，疲勞強(qiáng)度需要著重考慮。尤其是連接立柱與上下浮體、撐桿與立柱的加強(qiáng)肘板處，是疲勞裂紋最容易出現(xiàn)的位置，除設(shè)計(jì)滿足疲勞強(qiáng)度外，對(duì)此處的焊接要尤為關(guān)注，并在焊后對(duì)焊縫進(jìn)行打磨處理，如圖3所示。

圖3 焊趾的打磨Fig.3 Weld toe grinding

5.2 設(shè)備基座及其支撐結(jié)構(gòu)

半潛式平臺(tái)上設(shè)備眾多，尤其是大型設(shè)備安放區(qū)域結(jié)構(gòu)，應(yīng)做詳細(xì)的局部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如半潛平臺(tái)上的主機(jī)、泵、救生艇降落裝置、P-Tank、吊機(jī)、鉆臺(tái)等設(shè)備基座及其支撐結(jié)構(gòu)，在計(jì)算分析其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度時(shí)，一般應(yīng)建立局部結(jié)構(gòu)的有限元模型，施加的載荷除常規(guī)設(shè)備本身重力載荷外，還應(yīng)考慮整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)傳遞過來的邊界位移或載荷，由平臺(tái)運(yùn)動(dòng)帶來的重量慣性加速度也應(yīng)一并考慮。計(jì)算得到的結(jié)構(gòu)響應(yīng)應(yīng)力應(yīng)滿足規(guī)范的屈服、屈曲強(qiáng)度要求，對(duì)于承受較大循環(huán)載荷的結(jié)構(gòu)，如吊機(jī)底座等，還需分析疲勞失效強(qiáng)度。

對(duì)于液艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及液艙內(nèi)、外的水動(dòng)壓力，工況較為復(fù)雜，下文將單獨(dú)論述。

6 液艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

半潛式平臺(tái)液艙眾多，如壓載艙、油艙、水艙、泥漿艙等，多分布于下浮體或立柱、上船體中，對(duì)于液艙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)既要考慮液艙內(nèi)的液體壓力，也要考慮艙外的海水壓力，且整體結(jié)構(gòu)響應(yīng)也應(yīng)一并考慮。

6.1 液艙內(nèi)液體壓力

液艙空氣管設(shè)置往往高于上船體主甲板，因此液艙結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮足夠的液體壓頭，防止操作或壓力試驗(yàn)時(shí)超壓。對(duì)于液體壓頭設(shè)計(jì)一般按如下工況考慮：(1)液艙中液體可充滿至空氣管頂端，此時(shí)的液體壓頭可取自設(shè)計(jì)點(diǎn)至空氣管頂端的垂直距離；(2)艙內(nèi)設(shè)有高-高位報(bào)警及泵自動(dòng)關(guān)斷系統(tǒng)，此時(shí)的液體壓頭可取自設(shè)計(jì)點(diǎn)至最大填充深度間的垂直距離。具體液體壓頭取值方法如圖4所示。

圖4 液艙壓頭Fig.4 Parameters for tank pressures

圖5 海水壓頭Fig.5 Parameters for sea pressures

根據(jù)DNV-RP-C103規(guī)定[6]，液艙內(nèi)的壓力應(yīng)按式(7)計(jì)算：

(7)

式中:pd為液艙內(nèi)設(shè)計(jì)壓力；ρ為液體密度；hop為設(shè)計(jì)液體壓頭(見圖4)；γf,G,Q和γf,E為載荷系數(shù)；aV為最大垂向加速度，設(shè)計(jì)初期可取值0.3 g，設(shè)計(jì)后期可由平臺(tái)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)計(jì)算得到。

對(duì)于液體可充滿至空氣管頂端的液艙，其設(shè)計(jì)壓力還應(yīng)滿足如下公式:

pd=(ρg0hop+pdyn)γf,G,Q(kN/m2),

(8)

式中:pdyn為液體流動(dòng)壓力，最小為25 kN/m2。

6.2 海水壓力

作用在半潛式平臺(tái)下浮體和立柱上的海水壓力，按照下式計(jì)算:

pd,ULS=psγf,G,Q+peγf,E(kN/m2),

(9)

式中:pd,ULS為極限工況海水壓力；ps=ρg0Cw(TE-zb) (kN/m2)≥0；pe=ρg0Cw(DD-zb) (kN/m2)(若zb≥TE)，pe=ρg0Cw(DD-TE) (kN/m2)(若zb

式(9)說明平臺(tái)結(jié)構(gòu)應(yīng)能夠承受海水高至上船體下部高度的海水壓頭。

此外，當(dāng)平臺(tái)發(fā)生破損時(shí)，平臺(tái)最大傾角達(dá)到17°，此時(shí)海水壓力應(yīng)滿足如下公式：

pd,ALS=ρg0h17γf,A(kN/m2),

(10)

式中:pd,ALS為破損工況海水壓力；h17取值如圖6所示。

6.3 液艙結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)

承受艙內(nèi)液體壓力或艙外海水壓力的平臺(tái)結(jié)構(gòu)，首先依據(jù)計(jì)算得到的壓力，使設(shè)計(jì)滿足第3節(jié)中規(guī)定的構(gòu)件尺寸規(guī)范公式；然后建立局部艙段的有限元模型，如下浮體或立柱局部模型，分析結(jié)構(gòu)在艙內(nèi)液體壓力和艙外海水壓力的不同的組合工況下，強(qiáng)度是否滿足規(guī)范要求。DNV規(guī)范中規(guī)定[6]，艙內(nèi)液體壓力和艙外海水壓力組合分為兩個(gè)工況：(1)正常操作工況，又分為最大艙內(nèi)液體壓力和最大艙外海水壓力兩種工況；(2)破損工況，又分為最大海水壓力作用于破損艙內(nèi)和作用于艙外兩種工況。

半潛式平臺(tái)中液艙較多，對(duì)于工況的選擇，應(yīng)選取最危險(xiǎn)工況，合理組合各艙壓力和海水壓力，以盡可能全面地反映平臺(tái)遇到的最不利工況，保證平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全。

圖6 破損工況下海水壓頭Fig.6 Sea pressures in heeled condition

7 結(jié) 語

本文主要對(duì)控制半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的幾個(gè)關(guān)鍵因素進(jìn)行了論述，結(jié)合相關(guān)船級(jí)社的規(guī)范給出了設(shè)計(jì)方法，并歸納總結(jié)了半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般流程，可為半潛式平臺(tái)設(shè)計(jì)提供參考。筆者最終相關(guān)建議如下。

(1) 半潛式平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，工作量巨大，而且需平衡各個(gè)專業(yè)需求，不確定因素較多，因此設(shè)計(jì)、開發(fā)新的半潛式平臺(tái)應(yīng)盡量參考成熟母型平臺(tái)，這樣可減少設(shè)計(jì)工作量，降低設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)。

(2) 半潛式平臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)很大程度的依賴于設(shè)計(jì)環(huán)境條件，因此應(yīng)根據(jù)平臺(tái)作業(yè)海域合理選擇環(huán)境條件，如風(fēng)速、波陡等；對(duì)于波浪載荷的計(jì)算應(yīng)盡可能準(zhǔn)確，必要時(shí)應(yīng)通過水池試驗(yàn)進(jìn)行修正。

(3) 半潛式平臺(tái)的高應(yīng)力區(qū)域主要分布在撐桿與立柱連接處、立柱與上船體及下浮體連接處等，即規(guī)范中規(guī)定的特殊構(gòu)件區(qū)域，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)引起特別關(guān)注。

(4) 與結(jié)構(gòu)的屈服、屈曲強(qiáng)度相比，半潛式平臺(tái)的疲勞強(qiáng)度尤為突出，更是平臺(tái)某些關(guān)鍵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的控制載荷，如上述的特殊構(gòu)件區(qū)域，都為疲勞的敏感和易失效區(qū)，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的疲勞設(shè)計(jì)。

[1] 李潤培，謝永和，舒志. 深海平臺(tái)技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J]．中國海洋平臺(tái),2003,18(3): 1.

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SeveralPointstoBeConsideredforStructuralDesignofOffshoreSemi-SubmersiblePlatform

CHEN Wen-li1, LI Hong-tao2, DENG Xian-feng2

(1.ChinaOilfieldServicesLimited,Sanhe,Hebei065201,China;2.OffshoreEngineeringPlanApprovalCenterofCCS,Tianjin300457,China)

The critical factors controlling structural design of semi-submersible platform are structural categories and design principles, norm formula scantlings design, global structural strength design, local structural strength design and tank structural design, etc., which are studied in this paper. The design methods and requirements can refer to the rules and standards of relevant classification society. The structural design process for semi-submersible platform is also summarized accordingly. This research has certain guiding significance for the structural design of semi-submersible platform.

semi-submersible platform; structural design; standard empirical formula; global structural strength; local structural strength; tank structural design

2016-10-09

陳文禮(1979—)，男，工程師，主要從事鉆井平臺(tái)設(shè)備管理工作。

P752

A

2095-7297(2016)05-0281-06