海洋工程结构组块设计讲座
船舶与海洋工程结构物构造
船舶与海洋工程结构物构造海洋工程主要分为两大部分1 资源开发技术 （5种）◆深海矿物勘探、开采、储运技术；◆海底石油、天然气钻探、开采、储运技术；◆海水资源与能源利用（淡化、提炼、潮汐、波力、温差等）技术；◆海洋生物养殖、捕捞技术；◆海底地形地貌的研究等。
2 装备设施技术 （3种）◆海洋探测装备（海洋各种科学数据的采集、结果分析，各种海况下的救助、潜水）技术；◆海洋建设（港口、海洋平台、海岸及海底建筑）技术；◆海洋运载器工程设备（水面各种船舶、半潜平台、潜水潜器、水下工作站、水下采油装置、水下军用设施等)技术等海洋平台的种类1）移动式平台(坐底式平台（6种）自升式平台钻井船半潜式平台张力腿式平台牵索塔式平台)2）固定式平台(混凝土重力式平台（2种）钢质导管架式平台）1.1.1 移动式平台移动式平台是一种装备有钻井设备，并能从一个井位移到另一个井位的平台，它可用于海上石油的钻探和生产。
1. 坐底式平台坐底式平台又叫钻驳或插桩钻驳，适用于河流和海湾等30m以下的浅水域。
不但作业水深有限，而且也受到海底基础(平坦及坚实程度)的制约。
所以这种平台发展缓慢。
胜利1号”坐底式钻井平台。
2 自升式平台又称甲板升降式或桩腿式平台，见图1-5、图1-6。
优点主要是所需钢材少、造价低，在各种海况下都能平稳地进行钻井作业；缺点是桩腿长度有限，使它的工作水深受到限制，最大的工作水深约在120m左右。
超过此水深，桩腿重量增加很快，同时拖航时桩腿升得很高，对平台稳性和桩腿强度都不利3 钻井船钻井船是浮船式钻井平台，它通常是在机动船或驳船上布置钻井设备。
平台是靠锚泊或动力定位系统定位。
按其推进能力，分为自航式、非自航式；按船型分，有端部钻井、舷侧钻井、船中钻井和双体船钻井；按定位分，有一般锚泊式、中央转盘锚泊式和动力定位式。
浮船式钻井装置船身浮于海面，易受波浪影响，但是它可以用现有的船只进行改装，因而能以最快的速度投入使用。
海洋工程中的结构设计与性能分析优化
海洋工程中的结构设计与性能分析优化海洋工程是指利用海洋资源进行建设、开发和利用的工程领域。
海洋结构设计是海洋工程中的关键环节，它涉及到海洋结构物的安全性、可靠性和经济性等方面。
在海洋环境条件的复杂性下，如何进行结构设计与性能分析优化成为海洋工程领域中一个重要的研究方向。
一、结构设计的要求在海洋工程中，结构设计需满足以下要求：1.安全性：海洋工程结构需要能够承受恶劣的海洋环境条件，如海浪、风力、海洋流等的影响。
结构设计时需要充分考虑这些因素，确保结构的安全性。
2.可靠性：在海洋环境中，结构的可靠性十分重要。
结构设计应考虑材料的可靠性、连接点的可靠性以及结构的整体可靠性，以保证结构在长期使用过程中不出现失效。
3.经济性：海洋工程结构的设计与建设都需要耗费大量的资源和资金。
因此，在设计过程中需要尽量减少材料的使用量，提高结构的效率和经济性，以降低成本。
二、性能分析优化的方法在海洋工程中，结构的性能分析优化是为了提高结构的性能和效率，减少耗能和成本。
以下是一些常用的性能分析优化方法：1.数值仿真：通过数值方法对海洋结构进行仿真，可以模拟不同的工况，分析结构在各种载荷下的响应和性能。
常用的数值分析方法包括有限元分析、计算流体力学和多体动力学等。
2.参数优化：通过调整结构的参数，如尺寸、材料、形状等，来优化结构的性能。
通过试错法或优化算法，可以确定最优的参数组合，以达到设计目标。
3.结构优化：通过改变结构形状、布局和连接方式等，来提高结构的性能。
结构优化可以包括拓扑优化、形状优化和连接优化等。
拓扑优化可以通过改变结构的连通性来提高结构的刚度和强度；形状优化可以通过调整结构的形状来减轻结构的重量和提高结构的刚度；连接优化可以通过改变结构的连接方式来提高结构的可靠性和耐久性。
4.可靠性分析：在海洋环境中，结构的可靠性是十分重要的。
通过可靠性分析，可以评估结构在不同工况下的可靠性，并根据评估结果来指导结构的设计和优化。
天津大学船舶与海洋工程8结构力学课件第一
天津大学船舶与海洋工程8结构力学课件第一目录•课程介绍与背景•弹性力学基础•杆件结构力学•梁板结构力学•船舶结构力学•海洋工程结构力学•结构优化设计方法•课程总结与展望课程介绍与背景船舶与海洋工程概述船舶工程研究船舶设计、建造、试验和运行的工程领域，涉及船舶总体、船体、轮机、电气等多个方面。
海洋工程以开发利用海洋资源为目标的综合性工程，包括海洋油气开发、海底资源开发、海水淡化、海洋能利用等。
发展趋势随着科技的不断进步，船舶与海洋工程领域正朝着大型化、智能化、绿色环保等方向发展。
结构设计与优化运用结构力学原理进行船舶与海洋工程结构的设计和优化，确保结构的安全性和经济性。
结构强度与稳定性分析通过结构力学方法分析船舶与海洋工程结构在复杂环境中的强度、刚度及稳定性。
结构动力学与振动控制研究结构在动力荷载作用下的响应及振动控制，提高结构的抗振性能。
结构力学在船舶与海洋工程中的应用030201课程内容与教学目标课程内容涵盖结构力学基本概念、静力学、动力学、弹性力学等基础理论及其在船舶与海洋工程中的应用。
教学目标培养学生掌握结构力学基本原理和方法，具备分析和解决船舶与海洋工程结构问题的能力，为从事相关领域的研究和实践打下基础。
弹性力学基础弹性体弹性变形应力应变指在外力作用下能够发生变形，当外力去除后能够完全恢复原来形状的物体。
单位面积上的内力，表示物体内部的受力状态。
弹性体在外力作用下发生的可逆变形。
物体在外力作用下发生的相对变形。
平衡方程表示物体内部各点应力之间必须满足的平衡条件。
几何方程描述物体变形与位移之间的关系。
物理方程表示应力与应变之间的本构关系，即广义胡克定律。
边界条件与圣维南原理边界条件弹性体在边界上必须满足的位移或应力条件。
圣维南原理在弹性力学中，如果外力作用在物体的一小部分边界上，则只在该部分边界附近产生显著的应力集中，而在远离该部分边界的区域，应力分布几乎不受影响。
这一原理为简化复杂弹性力学问题提供了依据。
海洋工程设计讲座-固定平台结构设计
20
在位分析和所采用的许用应力放大系数
Item ᤤ Factor
ᤤ In-place with operating storm
ᤤ 1.00
ᤤ In-place with 100-year extreme storm
ᤤ 1.33
ᤤ In-place with earthquake
ᤤ 1.70
ᤤ Loadout
专业代号：
分类代号：
GE
ST
总体
结构
DWG 图纸
SPC规格书（说明书） RPT 报告
OT
FL MA SA
舾装
浮体 机械 安全
CAL 计算书 MAL材料表
DDS数据表
EQL 设备表 SBL 标准符号表 STD 标准图
9
RUP 立管公共设施平台 MOP系泊平台 编号举例：DWG-CEP-ST-1101
2. 支撑荷载要求（各专业设备、材料重量重心，支撑形式）
3. 平台空间要求（通道空间要求，设备空间要求，避免碰撞）
© Neptune Offshore Engineering Development Co., Ltd.
11
1
2
3
4
5
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7
8
COSIGN DISCIPLINE SIGNATURE
DATE
© Neptune Offshore Engineering Development Co., Ltd.
27
建模注意事项
尽量将不同专业的设备分不同工况列出,应避免不同专业的荷载混杂施加 同一专业的不同设备尽量用直观简洁的标注进行注释,以便后期查找,修改和核 对设备 注意活荷载的布置,不同的区域注意采用不同的布载
海洋结构物的设计与分析
海洋结构物的设计与分析引言：海洋结构物是指在海洋环境中建造的各种建筑物和设施，广泛应用于海洋资源开发、交通运输、海洋科研等领域。
由于海洋环境的复杂性和恶劣性，海洋结构物的设计与分析至关重要。
本文将探讨海洋结构物设计的基本原则、常见的结构形式和分析方法，以及未来发展趋势。
一、海洋结构物设计的基本原则：1. 耐久性：海洋环境中，结构物需要长期抵抗海水的腐蚀、洪水和波浪的冲击。
设计时应选用耐久性高的材料，合理选择防腐蚀措施，并进行结构强度的充分考虑，以确保结构物能够长期稳定运行。
2. 安全性：海洋结构物设计中，安全性是首要考虑因素。
结构物应满足安全的负荷承载能力，以抵御强风、浪涌、地震等外力。
此外，还需要考虑结构物使用的安全性，例如为人员提供紧急撤离通道和安全设施。
3. 经济性：在设计过程中，要充分考虑生产、建造和维护的成本。
为了达到良好的经济效益，需要选择合适的材料、结构形式和施工工艺，尽可能降低结构物投资和维护成本。
二、常见的海洋结构形式：1. 海上油田平台：海上油田平台是海洋结构物中的重要一环。
常见的有钻井平台、生产平台和浮式平台等。
钻井平台主要用于石油开发中的钻井作业，而生产平台用于采集、生产和储存石油。
浮式平台则可以适应浅海和深海环境，具有灵活性、可移动性等特点。
2. 海底管道：海底管道是将海洋油气田或其他资源输送到陆地的重要通道。
其设计需要考虑海洋环境、船舶交通、地震和腐蚀等因素。
为了保证管道的安全性和稳定性，通常采用深埋和保护层等措施。
3. 海洋风力发电机组：随着对可再生能源需求的增加，海洋风力发电逐渐兴起。
风力发电机组需要在海上建造，结构复杂。
其设计要考虑风、浪等环境因素，以及适应海洋环境下的输电系统和维护保养。
三、海洋结构物分析方法：1. 结构强度分析：结构强度分析是海洋结构物设计过程中不可或缺的步骤。
通过有限元分析、数值模拟以及实验验证等方式，对结构物的强度进行评估和验证，保证结构满足承载能力要求。
船舶与海洋工程结构分析
船舶与海洋工程结构分析摘要：本论文旨在研究船舶与海洋工程结构分析的相关问题。
通过对船舶结构和海洋工程领域的研究，我们分析了存在的问题，并提出了解决这些问题的方法。
同时，我们还介绍了一些可靠的来源，以支持我们的研究结果。
关键词：船舶、海洋工程、结构分析、问题、解决方法、可靠来源引言：船舶与海洋工程结构分析是航海领域中非常重要的研究方向。
正确理解船舶和海洋工程结构的行为对于设计安全、提高效率和减少成本至关重要。
然而，存在着一些问题需要深入研究和解决。
本论文将着重探讨这些问题并提出相应的解决办法。
一、船舶与海洋工程结构分析的意义船舶与海洋工程结构分析具有重要的意义，主要体现在以下几个方面：安全性评估：船舶和海洋工程结构的分析可以帮助评估其安全性。
通过研究船舶结构的强度、稳定性和抗风浪能力，以及海洋工程结构的承载能力和抗地震能力，可以确保它们在各种环境条件下的安全运行。
结构设计优化：分析船舶与海洋工程结构可以揭示其受力特点和存在的问题，进而为结构设计提供指导。
通过深入理解结构行为和负荷响应，可以对结构进行优化，提高其性能、降低材料成本，并满足设计需求。
节能环保：船舶与海洋工程结构的分析也与节能环保密切相关。
结构的合理设计可以减少阻力和能耗，提高船舶的燃油效率和海洋工程设施的使用效率。
此外，通过考虑环保因素，如废物处理和排放控制，可以使船舶和海洋工程在运行过程中对环境的影响最小化。
技术创新和发展：船舶与海洋工程结构分析的研究为技术创新和发展提供了基础。
通过深入研究结构材料、构件连接、防腐蚀等方面的问题，可以推动新材料、新工艺和新领域的应用，促进船舶和海洋工程行业的发展。
二、船舶与海洋工程结构存在的问题1.船舶结构分析中的疲劳和强度问题疲劳问题：船舶和海洋工程结构在长期使用中，会承受复杂的荷载循环，如波浪、风载、机械震动等。
这些荷载作用下，结构会发生应力的周期性变化，导致疲劳破坏。
具体表现为结构材料中的微裂纹逐渐扩展，最终导致结构失效。
海洋工程结构物的设计与施工技术
海洋工程结构物的设计与施工技术海洋工程是指建设在海洋、沿海以及深海的物流、能源、交通、水利等综合利用的工程。
海洋工程结构物的设计与施工技术是海洋工程的重要组成部分。
本文将从海洋工程结构物的分类、设计与施工技术等方面进行介绍。
一、海洋工程结构物的分类海洋工程结构物包括以下几类：1. 海上及浅海平台2. 海上油轮3. 海上塔式风力发电设施4. 海上桥梁5. 海底隧道6. 海上天然气输送管道7. 海上石油输送管道二、海洋工程结构物的设计海洋工程结构物的设计要考虑到以下几方面的因素：1. 环境因素海洋环境复杂多变，设计时必须考虑海洋的气候、波浪、潮汐、风速等自然因素。
同时也要考虑海底的地质构造、海水的化学成份以及海洋生态环境等多个因素。
2. 结构强度海洋工程结构物在使用过程中要承受巨大的海浪、风力等各种力的作用，结构强度的设计十分重要。
3. 材料选择海洋结构物的材料选择要考虑到海洋环境的腐蚀、侵蚀等问题。
同时，由于海面氧气含量较低，钢材、混凝土等耐蚀性材料的选择也是至关重要的。
4. 渗透防水措施海洋结构物在使用过程中会受到海水渗透对结构的侵蚀，设计防水措施是重要的一环。
三、海洋工程结构物的施工技术海洋工程结构物施工的难度极大，施工环境极易受自然因素影响，而且要求施工质量极高。
1. 海上施工技术海洋结构物的海上施工技术是一项特殊的技术。
在现代化海上施工中，通过使用现代化工程船和钢结构起重机、水下焊接技术等现代化技术来提高施工效率和质量。
2. 海底施工技术海底施工技术又可分为两部分，一是地面施工，包括预制吊放、吊装和安装等工序。
另一部分是水下施工，包括沉管、钻孔、水下焊接、水下切割等工艺。
3. 安全施工安全施工是海洋工程的基础，要进行全面的考虑，明确所属岛屿之间的强制防瞬时强风伸缩式罩体、吹扫方式等技术安装方法，防范岩屑等重要问题。
四、海洋工程结构物的维护与检测海洋环境的复杂性使得海洋工程结构物受到了极大的威胁，特别是当极端海况遭受到攻击时，应及时进行维修和检查。
海洋工程结构动力分析课件第12章
2 Am Tw
2Am
Am ——振荡流幅值
对于简谐振荡流
Kc 2 Am D
2、振荡流的顺流向力
Hydrodynamic mass force
F
1 2
CD D
u
u
mu
Au
式中：
Froude-Krylov force
m ——附加质量
A ——圆柱体体积
计算附加质量 m
速度势函数
U r02 cos r
Ab AT
Ab ——杆件迎风向的投影面积之和；
AT ——结构迎风向的投影面积。
风速u计算
u
(
z
)
z h
1
n
u
(h)
式中： u(h) ——海面上10m高度处的风速；
z ——海平面上的高度。
凸凹不平的海岸 无障碍海面持续风
n=3
n = 7~8
阵风 n = 12~13
流速u计算
ut
(z)
1
z d
1
7
ut
(0)
uw
(z)
1
z d
uw
(0)
式中： d z
——水深； ——水面下的距离；
ut (0) ——海平面的潮汐流流速； uw (0) ——海平面的风海流流速。
则： u ut uw uwave
2.2 结构上的波浪荷载
2.2.1 弹性圆柱体
F
CD
D 2
uv
u v CM 2
D2 4
4
比较
得：
CM
4
A(kr0 ) (kr0 )2
与Froude-Krylov力的关系
p i t
船舶与海洋工程结构物构造
1.2 甲 板 板 的 布 置
在首尾端，由于甲板宽度减小，甲板列板的数 目也要相应的减少，故可以将钢板沿横向布置
在大开口之间也可将钢板沿横向布置
1.2 甲 板 板 的 布 置
甲板布置时，甲板板的边缝不宜设于大开口的 四角，板缝与舱口横端至少应相距500mm
甲板板排列时，应注意甲板上下构件的位置， 避免甲板板缝与这些构件的焊缝相重合或太接 近，一般要求两者的间距大于50mm
六、双层纵骨架式舷侧结构
现在大型船舶多采用双壳纵骨架式舷侧结构
双壳纵骨架式舷侧结构的组成 ➢ 舷侧外板 ➢ 内壳板(纵舱壁) ➢ 强肋骨（横隔板） ➢ 纵骨 ➢ 平台（甲板）
舷侧纵骨
舷侧纵骨一般采用球扁钢或T型材，沿船深方 向等间距均匀布置。
舷侧纵骨遇水密横隔板时，如在水密横隔板处 切断，应该用肘板与横隔板连接。
在舱口之间的甲板板，由于被舱口切断，不参 与总纵弯曲，其厚度较薄些
2、横 梁
甲板结构中的横向构件统 称为横梁，设置在每档肋 位上
横梁的主要作用是支持甲 板板，并将甲板的横向载 荷传给舷侧和甲板纵桁
横梁按其设置位置和尺寸 大小可以分为4种
➢ 普通横梁 ➢ 半横梁 ➢ 舱口端横梁 ➢ 强横梁
2.1 普 通 横 梁
采用腹板焊接型切口的节点形式。它 是在肋板上开切口让纵骨穿过，骨材 腹板的一侧与肋板焊接。
采用具有非水密衬板型切口的节点形 式。它是在腹板焊接切口的基础上加 上非水密衬板的连接形式，可用于承 受较大载荷处。
纵骨与水密肋板连接
纵骨穿过水密肋板，用衬板封焊起来。 当船长大于200m时，必须采用此结构 形式。
内壳板的纵骨间距与舷侧纵骨间距相同， 遇横隔板的连接方式同舷侧纵骨
海洋平台设计课程讲义(导管架平台)-甘进
面积，防止导管架在安装时的不均匀沉降；
导
¾隔水套管conductor：将水、砂等杂质与油或气隔绝的独立结构；
管
¾阳极anode：是一种锌铝合金，防止导管架水下部分的腐蚀；
架
¾靠船件barge：船停泊时缓冲对导管架的冲击力；
平
¾登船平台boat ：船与平台之间的人行通道；
台
¾吊点padeye：吊装或扶正导管架的主要作用点；
导
管
架
平
台
设
计
专
¾按桩的材料：钢管桩，普通钢筋混凝土方桩及普通或预应力混凝土桩等；
题
¾钢管桩的底端型式：开口式、封闭式、半封闭式。
导管架平台结构设计
¾桩基础结构
对于不同的海上结构物，桩的几何尺寸及入土深度主要取决于桩的数
量、荷载的分配状况及地基土的性质。 桩基础的型式主要有：主桩式和群桩式，也会设置一些辅桩。
板结构中，设备在结构建造后安装。在模块化结构中，先建造甲板基础结构， 然后将设备模块起吊并固定在基础结构之内或之上。
导
管
架
平
台
设
计
专
题
导管架平台结构设计
¾导管架结构
导管架是导管架式平台的支撑结构。导
管架结构是由钢管或型钢焊接的构架，实
导
际是由三个方向的平面板架或平面桁架组 成的一个三维空间桁架结构。
题
导管架平台结构设计
¾上部结构
由甲板及其上的设施和设
备组成的，作为收集和处理油
导
气、生活及其它用途的场所，
管
统称为上部结构（甲板结 构）。
架
平
台
¾由三维钢构件组成的空间框架结构；
设
天津大学船舶与海洋工程结构力学课件课件
k* x -sink* x
式中：
k* T* EI
q 例 如图受均布荷重q,两
端自由支持并受轴向外 T
Tx
力T作用的梁， 计算其
弯曲要素 .
l
解： 由 v0=0 M0=0
N0=-ql/2
y
v
0shkx
ql 2
1 EIk 3
shkx kx
q EIk
3
x
0
shk
x
k
x
d
令 k x w , 从而 kd dw
bx 2 2
cx d
EI
GAs
f x ax c2
f x EI
GAs
f
x
ax 3 6
bx 2 2
c
EI GAs
a
x
d1
边界条件时注意到：
① 梁的挠度为v=v1+v2;
② 由于剪切变形在中性轴处的两端面仍保持垂直,因此认为剪切 不影响断面的转角，从而梁段面的转角仍用下式表示：
v2
0
GAs
dx
l
0
EIv1'" dx GAs
➢剪切引起的挠度
l
v2
0
EIv1'" dx GAs
v2
EI GAs
v1
c1
v1
f
x ax3
6
bx 2 2
cx d
v1
f x
ax 2 2
bx c
v1 f x ax b
v2
EI GAs
f
x
ax
c2
v
v1 v2
f
x
ax 3 6
海洋工程模块钢结构加工设计
海洋工程模块钢结构加工设计发表时间：2018-10-08T15:00:55.360Z 来源：《新材料·新装饰》2018年4月上作者：魏建堂1甘自理2 [导读] 在海洋资源调查和挖掘中，通常需要设置相应的操作平台，这个平台是一个钢结构，为了保证结构的稳定性和可靠性，钢结构加工设计工作需要严谨高效。
结合工程实例，简要分析了海上平台钢结构加工设计。
（1.瀚辰海洋科技（天津）有限公司，天津市 300452；2.天津博迈科海洋工程有限公司，天津市 300452）摘要：在海洋资源调查和挖掘中，通常需要设置相应的操作平台，这个平台是一个钢结构，为了保证结构的稳定性和可靠性，钢结构加工设计工作需要严谨高效。
结合工程实例，简要分析了海上平台钢结构加工设计。
关键词：海洋平台；钢结构；加工设计一、海洋工程模块概述模块化设计和制造的研究工作始于20世纪50年代末60年代初，随后得到越来越广泛的关注和研究。
现在，模块化设计方法已经在机械、电工电了、船舶、建筑、电力、武器装备等行业中得到广泛应用，并取得了显著效益。
关于模块化的概念，虽然有众多的学者通过不同的视角对其做出了描述，但目前还没有形成统一的定义。
可以按照以下几个方面进行理解：模块化设计是综合考虑系统对象，把系统按功能分解成不同用途和性能的模块，并使接口标准化。
选择不同的模块(必要时设计部分专用模块)以迅速组成能满足各种要求的系统的一种方法。
模块化设计是在对一定范围内的不同功能或相同功能不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合可以构成不同的产品，以满足市场不同需求的设计方法。
模块是一组同时具有相同功能和相同结合要素，而且具有不同性能或用途甚至不同结构特征，但又能互换的单元。
模块化产品是指其部分或全部由一组特定的模块在一定范围内组合而成的产品。
模块化设计是基于模块的思想，将一般产品设计任务设计成模块化产品方案的设计方法。
一体化建造工艺在船舶海洋工程中的应用
一体化建造工艺在船舶海洋工程中的应用发布时间：2021-10-13T03:32:19.342Z 来源：《中国科技信息》2021年10月中29期作者：朱邢豪[导读] 一体化建造过程是在不影响功能用途的情况下分割整个产品结构。
它可以分为不同产品的基本设计、原材料的采购、产品的交付、成品的安装等过程然后在某一特定的车间执行。
此方法可分解产品的每个交付过程，并允许车间或特定人员多次生产同一产品。
这种生产方式可以提高产品产量，降低生产成本，最大限度地提高利润江南造船（集团）有限责任公司朱邢豪摘要：一体化建造过程是在不影响功能用途的情况下分割整个产品结构。
它可以分为不同产品的基本设计、原材料的采购、产品的交付、成品的安装等过程然后在某一特定的车间执行。
此方法可分解产品的每个交付过程，并允许车间或特定人员多次生产同一产品。
这种生产方式可以提高产品产量，降低生产成本，最大限度地提高利润关键词：一体化建造工艺；船舶海洋工程；应用随着近年来海洋资源开发的增加以及海洋资源的持续研究和开发；各种先进技术的研究、开发和创新应用使海洋工程项目的规模和数量逐步增加。
鉴于海洋工程领域的结构日益复杂，建筑物的设计和建造需要合理和高标准。
在这种情况下，海洋工程中的传统建筑技术无法满足实际需要，建筑技术的进一步创新将成为不可避免的趋势。
采用综合施工技术对缩短施工时间、降低成本、提高质量和安全因素具有明显影响。
因此，必须加强对综合建筑技术及其在海洋工程中的应用的研究。
一、一体化建造工艺概括所谓一体化施工工艺主要是根据工程或产品的质量保证，将整个工程或产品结构分为模块生产单元和实际施工单元，而不影响工程或产品的性能和功能。
船舶海洋组块一体化施工技术的设计和应用旨在缩短施工时间，提高施工质量和安全。
通过将甲板片作为一个基本单元，分阶段性、模块化作业可以有效地减少重复性作业，并实现降低成本和提高效率的目标，前提是相关工作不会影响整个实施过程。
海洋平台上部组块管线的模块化设计
- 23 -第7期海洋平台上部组块管线的模块化设计黄树宝（海洋石油工程股份有限公司， 天津 300451）[摘 要] 配管模块化设计在海洋平台整体模块化设计中占有较大比重。
本文结合工程设计实际，以三维建模软件PDMS（工厂三维布置设计管理系统）为工具，分别从管线模块化设计方法、管线模块化设计管理、管线模块化设计注意事项和管线模块化设计对后期阶段的影响四方面进行了描述，可为海洋平台模块化设计提供参考。
[关键词] 海洋平台；配管；模块化；PDMS作者简介：黄树宝（1985—），男，黑龙江人，学士，总体/配管工程师。
在海洋石油工程股份有限公司从事总体布置与管道设计工作。
表1 平台分区编码规则模块化技术以其节约成本、提高质量、缩短建造周期等特点，在上世纪八十年代引入我国造船业，并得到了很好的应用和发展[1]。
近年来，随着我国海洋石油平台设计和建造质量的不断提升，模块化建造技术越来越受到关注，但海洋平台模块化建造一直处在试验和积累经验的阶段。
由于模块化涉及到整个工程的全周期，仅从建造阶段开展模块化技术，会受到来自设计图纸的很大制约，所以需要从设计阶段就识别建立各环节流程，整个工程周期均按照模块化的思想去实施和运行，才能发挥模块化的最大优势。
海洋平台的设计和建造过程中，无论是设计工作量还是施工工作量，管道专业都占有很大的比重。
因此管线的模块化设计和施工无疑是全平台模块化的重要组成部分。
本文结合南海某八腿井口平台试行的模块化设计为例进行介绍，此平台共分为上、中、下三层甲板，陆地分东、西两块建造，火炬臂、钻机模块和生活楼在海上分别吊装。
1 管线模块化设计方法1.1 管线的分区管线的模块化分区是基于整个平台的分区原则，整个平台的分区划分又是基于建造场地的施工顺序、吊装能力及施工资源等确定。
为便于跟踪和区分每个区块，首先应将各模块按如下规则进行编码：(1)每层甲板编号如下：下层甲板编号为10，中层甲板编号为20，上层甲板编号为30，东块编号为E ，西块编号为W 。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
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- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
04d8dd
17
附属构件设计
附属构件主要包括:
工作间墙皮和防火墙 梯子栏杆 各种护管 吊机立柱 各种底座 吊点锁具
04d8dd
18
成果文件
各类计算报告
RPT-CEP-ST-1101 RPT-CEP-ST-1102 RPT-CEP-ST-1103 RPT-CEP-ST-1104 RPT-CEP-ST-1105 RPT-CEP-ST-1106 RPT-CEP-ST-1107 RPT-CEP-ST-1108 RPT-CEP-ST-1109 RPT-CEP-ST-1110 RPT-CEP-ST-1111 RPT-CEP-ST-1112 RPT-CEP-ST-1113 RPT-CEP-ST-1114 RPT-CEP-ST-1115 RPT-CEP-ST-1116 RPT-CEP-ST-1117 REPORT FOR DECK DESIGN - DESIGN BRIEF REPORT FOR DECK DESIGN - STRUCTURAL MODEL REPORT FOR DECK DESIGN - STATIC ANALYSIS REPORT FOR DECK DESIGN - EARTHQUAKE ANALYSIS REPORT FOR DECK DESIGN - LOADOUT ANALYSIS REPORT FOR DECK DESIGN - TRANSPORTATION ANALYSIS REPORT FOR DECK DESIGN - LIFTING ANALYSIS REPORT FOR DECK DESIGN - SPECTRUM FATIGUE ANALYSIS REPORT FOR DECK DESIGN - LIFTING PADEYE CALCULATION CRANE SUPPORT FATIGUE ANALYSIS JOINTS AND RINGS COMPUTATION JOINTS AND STIFFENERS COMPUTATION REPORT FOR FLARE BOOM DESIGN REPORT FOR COMPRESSOR MODULE DESIGN REPORT FOR DECK DESIGN -WEIGHT CONTROL REPORT FOR COMPRESSOR MODULE DESIGN -WEIGHT CONTROL REPORT FOR DECK DESIGN-FIRE/BLAST WALL CALCULATION
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与业主和其他承包商的界面
界面数据 环境数据 水文环境报告,包括风,波浪, 水文环境报告,包括风,波浪,流,冰,水温等 地震环境评价,加速度,土壤反应谱 地震环境评价,加速度, 安装环境数据 地质调查报告,评价桩, 地质调查报告,评价桩,防沉板
选择设计条件是业主的责任. 选择设计条件是业主的责任.
各类设计图纸
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组块设计的主要工作范围
目的: 目的:为海上生产设计经济合理的工作平台
平台组块主结构设计(包括各层面 立面框架的构造 平台组块主结构设计 包括各层面,立面框架的构造 包括各层面 立面框架的构造) 火炬臂,生活楼等大型设备及其连接形式的设计 火炬臂 生活楼等大型设备及其连接形式的设计 节点,护管 梯子 节点 护管,梯子 工作间等附属构件的设计 护管 梯子,工作间等附属构件的设计
海洋工程结构组块设计 讲座
Hale Waihona Puke 构专业在平台设计流程中的位置机械
油藏开发
工艺专业
电气
总体
组块结构
导管架结构
仪表通讯
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组块对整个平台设计的意义
主块的结构形式对导管架的结构形式有 着主导的影响 组块的重量和重心直接影响导管架的设 计 组块的重量和重心直接影响桩的设计 组块结构和设备布置的合理与否直接影 响导管架和桩的设计和建造代价 对于平台设计的通常做法常常是组块与 导管架分开设计,但是对于设计依据以及 设计要求都需要保持一致.
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SACS建模注意事项 SACS建模注意事项
各水平层的标高都以梁的上翼缘为准,所有梁都要做Z方向偏移 注意管-管相连时的GAP取值 注意所有主梁与立柱的有效长度以及LB选取 在位分析时最好将导管架导入,以精确模拟组块边界约束 安装分析时注意去除一切无关设备和构件,并注意修改约束条件
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SPC规格书(说明书) RPT 报告 CAL计算书 MAL材料表 DDS数据表 EQL设备表 SBL 标准符号表 STD标准图
APP 生活动力平台 SA 安全
编号举例:DWG-CEP-ST-1101
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与其他设计专业的界面
需要其他专业的基础数据
1. 2. 3.
尺度面积要求(总图) 尺度面积要求(总图) 支撑荷载要求(各专业设备,材料重量重心,支撑形式) 支撑荷载要求(各专业设备,材料重量重心,支撑形式) 平台空间要求(通道空间要求,设备空间要求,避免碰撞) 平台空间要求(通道空间要求,设备空间要求,避免碰撞)
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组块设计中常用代号
区域代号: CEP中心平台 PRP生产平台 WHP 井口平台 BOP增压平台 DPP钻采平台 DRP钻井平台 PRP生产平台 RUP 立管公共设 施平台 MOP系泊平台
专业代号:
分类代号: DWG 图纸
CE总体 ST 结构 OT舾装 FL 浮体 MA机械
EL 电气 IN 仪表 CO通讯 PR工艺 DR钻井 PI 配管
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结构连接设计
结构的连接形式主要有以下几种 梁-梁典型连接 梁典型连接 环板连接(需计算校核 梁-管(大)环板连接 需计算校核 管 大 环板连接 需计算校核) 梁-管(小)筋板加强连接 需计算校核 筋板加强连接(需计算校核 管 小 筋板加强连接 需计算校核) 板-梁典型连接 梁典型连接
通过SACS计算,根据计算结果,即可基本确定主结构的结构形式, 通过SACS计算,根据计算结果,即可基本确定主结构的结构形式, SACS计算 在设计的过程中应优先保证大梁和立柱等重要构件的可靠性, 在设计的过程中应优先保证大梁和立柱等重要构件的可靠性,最 好能有一定的余量,对于小梁, 好能有一定的余量 , 对于小梁 , 后期可能随总体的变更而有所变 化
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结构计算初步
组块结构计算基础 总图 确定主要结构支撑,主梁布置,斜撑布置, 确定主要结构支撑,主梁布置,斜撑布置,确定初步草 图. 计算模型建立( 模型) 计算模型建立(SACS模型) 模型 其他专业荷载,包括干重, 其他专业荷载,包括干重,操作重 平台活荷载布置原则(走道,设备维修区,卸货区) 平台活荷载布置原则(走道,设备维修区,卸货区) 模型加载计算,分析计算结果,调整杆件尺寸. 模型加载计算,分析计算结果,调整杆件尺寸.
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组块整体结构模型
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组块甲板层梁体结构
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组块立面结构 ROW A
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组块立面结构ROW 组块立面结构ROW 1
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在位分析和安装分析所采用的许用应力放大系数
Item In-place with operating storm In-place with 100-year extreme storm In-place with earthquake Loadout Lifting Transportation Factor 1.00 1.33 1.70 1.00 1.00 1.33
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SACS加载注意事项 SACS加载注意事项
尽量将不同专业的设备分不同工况列出,应避免不同专业的荷载 混杂施加 同一专业的不同设备尽量用直观简洁的标注进行注释,以便后期 查找,修改和核对设备 注意活荷载的布置,不同的区域注意采用不同的布载 组块专业荷载(工作间,防火墙墙皮,梯子,栏杆)的施加方式应尽 量便于后期的修改,可考虑用SKID施加 对于较重设备,如其不带底座,用SKID将重量施加于小梁上,带底 座的,应考虑底座下部小梁的加强,并将重量合理分布在底座所 在的小梁上
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在位分析和安装分析的边界约束
在位分析中所采用的模型应尽可能的采用同一模型,对导管架设 计也应如此.避免由于用不同模型带来的一系列问题 安装分析的模型应尽可能由在位分析的模型转成,去除多余设备 和构件后,施加特别约束后生成 在位分析的约束尽量采用导入的导管架和桩进行约束,吊装分析 注意吊点,吊绳和弹簧单元的设置,拖航分析注意底部绞支,装船 分析注意GAP单元的设置以及底部约束的选取