《海洋平台设计原理》课程复习要点
海洋平台设计原理(第三讲)
海洋环境
海底地貌（地形） 海 洋 环 境 及 平 台 设 计 荷 载
海洋环境
海底地貌（地形） 海 洋 环 境 及 平 台 设 计 荷 载
海洋环境
海 洋 环 境 及 平 台 设 计 荷 载
海底地貌 海 风 海 流 海 浪 海 冰
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海洋环境
海 风
海风（Wind） ：海上刮的风。
自升式平台
海 洋 平 台 设 计 的 关 键 技 术
自升式平台的主体布置格局
桩腿与桩靴形式与尺度 升降装置的形式 自升式平台在各种工况下结 构设计载荷与强度分析
自升式平台结构关键节点的
高效的钻井作业系统 升沉补偿系统
定位系统（锚泊、动力 >1500m）
海洋环境
海 浪
波浪的表示方法：
海洋波浪是由具有多种波高、周期和相位等的波浪组成的合成波，
且波浪的行进方向（波向）也不完全相同，这样复杂的海洋波浪可 用统计分布或波谱来表示，但在海洋结构的设计中一般采用其特征 值，如最大波高Hmax和最大周期Tmax以及有效波高H1/3和有效周 期T1/3。
最大波高和最大周期是取观测期间的最大波或是取累积频率为50
几种波浪的定义（不同性质）：
微幅波-----线性波浪理论：是对自然界海面上波浪进行了简化的
最简单的波动，指波高与波长、水深相比为小量的波浪。它的特点 是使用简便、适用性强，在平台初步设计阶段可以用于各种水深。 由于它的线性性，也可用于研究绕射问题和各种波谱分析。 斯托克斯（stokes）波----非线性波浪理论，对于线性波理论，伯
风对人类的生产活动和生活有着重大的关系。 风可以作为一种自然资源，为人类的生产和生活提供动力资源。 另一方面，大风和风暴又是一种带有巨大破坏性的自然现象，风还
《海洋平台设计》课件
对导管架平台的上部结构、下部结构、桩基等关键部位进行详细设计和模拟分析，采用有限元方法对不同设计方案进行比较和评估，确定最优方案。
优化过程
工程实例一：导管架平台的优化设计
设计目标
根据自升式平台的特殊功能需求，设计出符合实际工程应用的结构形式和尺寸，同时满足平台在海洋环境中的稳定性、适应性、安全性和维护性等方面的要求。
海洋平台的施工组织与安全控制
总结词：全面严格
对海上施工人员进行全面安全培训，提高员工安全意识
建立健全的施工组织体系，合理安排施工资源，制定详细的施工计划
落实安全责任制度，对海上施工过程进行全面监控，确保施工安全
07
工程实例分析
在保证平台结构安全性和功能完整性的基础上，对导管架平台的结构、尺寸、材料等方面进行优化，降低平台建造成本和提高平台寿命。
优化结构设计
优化结构设计是防腐设计的重要措施之一。避免冗余结构、减少焊接和缝隙等可以降低腐蚀风险的结构设计。
防腐设计的主要措施
防腐涂层类型
防腐涂层系统设计原则
防腐涂层的施工工艺
防腐涂层的维护保养
防腐涂层及系统设计
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海洋平台施工与安装
海洋平台的施工方法
总结词：高效可靠
预制构件在陆地上进行预拼装，提高海上安装效率
非线性分析法
考虑材料非线性、几何非线性和边界非线性等因素，对结构进行更精确的分析。
结构分析的方法
结构优化设计原则
在满足强度、刚度和稳定性等条件下，使结构重量轻、经济性好、制造安装方便、使用安全可靠。
结构优化设计方法
采用遗传算法、神经网络和模拟退火等方法进行优化设计，提高结构的性能和可靠性。
海洋平台设计原理
海洋平台设计原理海洋平台是一种特殊的建设项目，可以在海上进行各种活动，如石油开采、风力发电、旅游观光等。
它需要经过精心的设计和规划，以确保其在恶劣海洋环境下的安全和可靠运行。
本文将介绍海洋平台设计的原理和相关要点。
首先，海洋平台设计的原理之一是稳定性。
由于海上环境的多变性，平台必须能够经受住各种风力、海浪和潮汐的冲击。
因此，设计师会考虑到平台的稳定性，采用合适的形状和结构来确保其不会倾覆。
其次，海洋平台设计的原理之一是材料的选择。
海水的腐蚀性是设计师必须考虑的重要因素。
他们会选择耐腐蚀的材料，如不锈钢或防腐蚀涂层，以延长平台的使用寿命。
同时，设计师还会考虑到材料的强度和刚度，以确保平台能够承受各类载荷。
此外，海洋平台设计还需要考虑到环境影响和生态保护。
平台可能会对海洋生态系统造成影响，设计师需要尽量减少对生态环境的破坏。
他们会采用环保技术和措施，如噪声控制、废水处理和废气排放控制，以保护周围海洋生态系统的完整性和稳定性。
另外，海洋平台设计还需要考虑到人员安全。
这些平台经常需要人员进行维护和操作，因此设计师必须确保平台提供良好的工作环境和安全设施，以预防事故和伤害。
他们会考虑到紧急撤离设备、消防系统、安全护栏等因素，以确保人员的安全。
此外，在海洋平台设计中，还需要考虑到平台的可维护性和可持续性。
由于平台将长期暴露在恶劣的海洋环境中，定期维护和保养是必需的。
因此，设计师会考虑到维护便利性和可持续性，以减少平台的维护成本和对环境的影响。
最后，海洋平台设计还需要考虑到经济性和可行性。
设计师需要在满足技术需求和安全要求的基础上，尽量降低平台的建设成本和运营成本，以实现项目的经济可行性。
总之，海洋平台设计涉及到多个方面的考虑，包括稳定性、材料选择、环境影响、人员安全、可维护性、可持续性、经济性和可行性等。
设计师需要综合考虑这些因素，以确保海洋平台在恶劣海洋环境中的安全运行和可持续发展。
海洋平台工程复习
1.如图1所示独桩海洋平台，其桩基由两段水平刚度不同的单元组成，其刚度分别为k1，k2，平台甲板处作用水平力p ，用有限元方法求解甲板水平位移、桩基两截面交点处A 点的位移。
（要求列出各单元刚度阵并组装成总刚度阵）
图1 平台简图
2.试确定图2所示海上结构节点2的波浪力表达式。
已知水深为d ，各杆件长度为L ，垂直杆外径为l 1，水平杆及斜杆外径为l 2。
结构的四个面相同。
设波高为Hm ，波长为λ，波浪频率为w ，节点2处波浪的速度幅值为E2,水质点的平均速度∧
2u ，水的密度ρ，1=D C ,2=M C 。
图2
注：∙
∙∙∧---+-=p p M p p p D p p op p U B C U u A C wt Kx F F )1()sin(ρρφ
1 2/122])()2
1[(w B C u A C E F p M p p D p op ρρ+=∧ w B C u A C tg p M p p D p 2∧
=φ，20πφ≤≤p
论述怎样选取次梁的截面。
海洋平台设计原理-导管架平台
导 管 架 平 台 结 构 专 题
导管架运输与安装
装船与运输方法
吊装装船
拖拉滑移装船 浮运
导 管 架 平 台 结 构 专 题
导管架运输与安装
安装
船舶就位
导管架起吊下水/导管架滑移下水 导管架就位（导管架扶正）
吊桩、插桩
打桩 导管架调平
打桩
导管架最终调平 灌浆
安装附件
平台）；板厚小于50mm的其他结构，用D36钢，但北方大气温度可能低于-20度，
故飞溅区和大气区采用E36钢；普通附属结构，比如井口（conductor guide）、 防沉板采用碳素钢，如Q235或20#钢； 焊接工艺：平台建造的结构焊接标准基本都采用 AWS D1.1。在开始焊接之前， 必须熟悉加工设计图，了解整个结构有多少焊接类型，多少形式坡口，多少板 厚，多少焊接位置； 质量检验
拉筋杆在节点部位采用加厚壁段时(或采用特种钢材),其从节点延伸的长度包括
焊脚在内,至少为拉筋杆直径且不小于610mm；
一般同心管节点采用工作点的偏离不超过D/4,以达到非搭接支杆间具有
51mm
的最小间隙；
当两根及以上管件相交,大直径管应作为连续构件.拉筋杆的装配顺序应由壁厚/
直径确定.壁厚最大的应作为直通构件 ,其他管件按照壁厚递减顺序 ;如壁厚相同 , 则直径较大者作为直通杆件；
防海生物marine growth protection：防止海生物附着于导管架上；
注水系统flooding system：安装时向导管架的密封舱注水，使导管架由 水平状态旋转为直立状态；
登船平台
导 管 架 平 台 结 构 专 题
……
导管架平台简介
发展
1947年，墨西哥湾，6m水深； 1978年，工作水深已达312m； 导管架之最：高度486m；工作水深411m，墨西哥湾； 最主要的固定式平台：钢质导管架式平台。
海洋平台结构设计 第一章 绪论
张力腿式平台工作原理
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链产生的拉力与平台的剩余浮力相 平衡的钻井平台或生产平台。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力 可依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上 经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
TLP平台的特点
1. 运动性能好 2. 抗恶劣环境能力强 3. 抗震能力较强 4. 便于移位，可重复使用 5. 造价低
泥浆净化系统
海洋平台公司海洋平台公司
泥浆泵
自升式平台的特点
1. 适用于不同海底土壤条件 2. 适用于相对较大的水深范围 3. 移位灵活方便，便于建造 4. 水深愈大，桩腿愈长，结构强度和稳 性愈差 5. 要求自升式钻井平台既要满足拖航移 位时的浮性、稳性方面的要求，又要满 足作业时稳性和强度的要求，以及升降 平台和升降桩腿的要求。
海洋平台结构设计 绪论
第一章 绪 论
Chapter 1 introduction
第三节 我国海洋石油平台发展概况
• 持续发展阶段（2000~2006年）
我国成功设计与建造的渤海友谊号FPSO的贡献在于 首次将FPSO用于有冰的海域
我国先后完成了渤海长青号、渤海世纪号、渤海 奋进号、海洋石油3号等FPSO的自行设计；完成了 宾果9000系列共4艘超深水半潜式平台的船体建造 以及15万吨、17万吨、21万吨级别FPSO的建造； 初步具备30万吨级别FPSO的船体设计和建造能力
FPSO外形类似油船，但其复杂程 度要远远高于油船，涉及的复杂 系统包括二十几个大类，如：单 点锚泊系统、动力定位系统、油 处理系统、废水处理系统、注水 处理系统和直升机起降系统等， 这类系统在运动型船中很少遇到。 其他的惰性气体发生系统、消防 救生系统、监控系统、发电系统 等都高于运输型船舶的建造要求。
海洋平台设计原理_第七章_自升式平台
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第七章 自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
平台主体的平面形状
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第七章 自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
三、升降装置
升降装置的功能是完成升降船和升降桩腿的工作，并在着底作业时保 证平台固定位置，在拖航时保持桩腿固定位置。整个升降装置系统包括：
7.3 设计要求及环境条件
一、自升式平台操作程序与工况
操作程序； 工况一：移航； 工况二：放桩及提桩； 工况三：插桩及拔桩； 工况四：预压； 工况五：站立工况。
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第七章 自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.3 设计要求及环境条件
操作程序
非自航的自升式平台就位一 般采用锚或拖轮； 移位频繁的非自航自升式平 台也有配舵桨，用于工地移 位和助航； 自航自升式平台利用自身配 置的螺旋桨就位。
第七章 自升式平台
7
上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
升降装置
平台主体 桩腿
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第七章 自升式平台
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上海交通大学本科生课程
7.2 工作原理和结构组成
二、自升式平台的构成
平台主体（上船体）结构：平台主体主要提供生产和生活的场地， 并在拖航或航行时提供浮力； 桩腿结构：桩腿的主要作用是支撑平台在海上作业，并将平台所受 的载荷传递给海底地基，桩腿的最下端还配置桩脚箱（或沉垫）； 升降装置：是提升或下降桩腿或船体的装置，并在拖航时支撑桩腿 和在升起时支撑平台； 完成预定功能的作业设备，如：起重机、钻机； 动力设备、供电设备、生活设备等。
海洋平台设计原理_第三章_海洋平台总体设计
舾装 设计
总体 设计
轮机 设计
电气 设计
专业分工与联系
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.1 平台设计概述
继承和创新
设计方法与思想
已存在很多案例，可供参考； 技术进步，材料、机电设备、 信息技术等； 新增功能要求，条件变化将 会有新的需求； “规范”发生变化，这是社 会进步的必然产物； “兼蓄并融”和“集思广 益” 。
建立在结构力学、弹性理论、水动力等基础理论和现 代计算技术的分析方法上，结合平台结构具体情况， 根据给定的环境条件和设计工况进行强度计算。
海洋开发带来新的需求，根据预定的功能需求，可复 合多种类型的平台或船舶来进行复合创新设计。
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第三章 海洋平台总体设计
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3.5 总布置设计
平台型式的选择； 功能规划； 总布置设计； 主要要素； 重量重心； 舱容、可变载荷； 总体性能； 动力配置； 协调其它专业，等等。
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第三章 海洋平台总体设计
9
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3.5 总布置设计
“渤海5号”自升式平台
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第三章 海洋平台总体设计
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自
上部平台的形状；
升
式
桩腿的数量；
平 台
是否设桩靴；
结 构
桩腿型式；
型
升降方式；
式
选
等等。
择
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第三章 海洋平台总体设计
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上海交通大学本科生课程
3.5 总布置设计
平 台 结 构 型 式 选 择
船舶概论第五章：海洋平台设计(海洋平台介绍)
FPSO
FPSO
FPSO
FPSO的主要功能有：
原油生产和污水处理
在FPSO主甲板以上，可根据生产工艺的要求设置 生产甲板。生产甲板就相当于一座陆地处理厂，在 生产甲板上设置油气生产和污水处理所不可缺少的 设备，如加热器、分离器、冷却器、污水脱油装置 、压缩机、输送泵、安全放空装置等，以及为生产 需要的其它配套设施。处理合格的原油进舱储存； 处理达标的生产污水直接排海或作为油田注水的水 源；分离出来的天然气作为发电机和加热锅炉的燃 料，或输送到陆地供客户使用。
各种平台的特点（续9）
3、张力腿式平台
张力腿式平台是利用绷紧状态下的锚索链产生的拉力与平台的剩余 浮力相平衡的钻井平台或生产平台。一般来说，半潜式平台的锚泊定位 系统，都是利用锚索的悬垂曲线的位能变化来吸收平台在波浪中动能的 变化。悬垂曲线链的特征之一是链的下端必须与水底相切，以保证锚柄 不会从水底抬起，这样就可保证锚的抓力。张力腿式平台也是采用锚泊 定位的，但与一般半潜式平台不同，其所用锚索是绷紧成直线的，不是 且悬垂曲线的，钢索的下端与水底不是相切的，而是几乎垂直的。用的 锚是桩锚（即打入水底的桩作为锚用），或重力式锚（重块）等，不是 一般容易起放的转爪锚。张力腿式平台的重力小于浮力，所相差的力可 依靠锚索向下的拉力来补偿，且此拉力应大于波浪产生的力，使锚索上 经常有向下的拉力，起着绷紧平台的作用。
FPSO本身就是一艘大型的船舶，可以有舵，能 自航，也可以无舵，靠拖航就位。该装置通过 固定式单点或悬链式单点系泊系统固定在海上 ，可随风浪和水流的作用360°全方位地自由 旋转。
FPSO
FPSO通常与采油平台或海底采油系统组 成一个完整的采油、原油处理、储油和 卸油系统。
工作原理：通过海底输油管线接受从海 底油井中采出的原油，并在船上进行处 理，然后储存在货油舱内，最后通过卸 载系统输往穿梭油轮(Shuttle Tanker)。
海洋平台设计原理课程教学大纲
海洋平台设计原理课程教学大纲课程代码：74120610课程中文名称：海洋平台设计原理课程英文名称：Principles of Offshore Platform Design学分：3.0 周学时：3.0-0.0面向对象：预修要求：统计学、结构力学一、课程介绍（一）中文简介本课程就各式海洋平台特性，介绍其设计要点和设计程序，特别强调设计方法论，包括极限状态设计法、板壳结构之极限强度分析、海洋平台之波浪负荷分析；海洋平台的疲劳强度分析及可靠度设计法；设计分析中不确定因素的分类处理与机率方法；海洋平台的寿期安全设计法。
透过课程的理论与方法学习和实践训练，使学生可系统地了解和掌握平台设计的结构强度、结构使用寿命和平台结构运营期间的安全可靠度。
同时具备应用统计学和可靠度理论计算平台结构特征负荷的能力；应用结构力学知识分析平台结构极限强度和疲劳强度的能力；以及综合评估平台使用寿命和寿期可靠度的能力。
（二）英文简介The main items and the procedure related to the design of various offshore platforms are demonstrated in the course.The design method dologies are particularly emphasized.Inwhich,the syllabus encompasses the limit-state method of design,the analysis theory of the ultimate of design,the analysis theory of the ultimate strength of plate and shell structures,analysis theory of characteristic wave loads sustained by offshore platforms,complete reliability design method in considering fatigue strength,categorization and probability method used in dealing with the uncertainty factors encountered in designs,and the life-cycle reliability design method.Through the theoretical and methodological studies and the practice ofexercises,students may systematically understand and master the design methods for the analyses of wave loads and structural strength.Also,the students can be provided with the capability of the design assessment of the fatigue life time of platforms,and the reliability and safety during the period of in-service operation .一、教学目标（一）学习目标基于海洋设计与一般结构物设计的不同，风险分析的概念与思想的强化是学习的首要重点。
海洋平台设计课程讲义(导管架平台)-甘进
管
¾动力分析（Dynamic analysis）
架
平
¾疲劳分析（Fatigue analysis）
台
¾地震分析（Seismic analysis）
设
¾波浪拍击（Wave slam）
计
专
¾涡流激震（Vortex shedding），需分别考虑在位期
题
间、建造期间、运输期间。
导管架平台设计分析内容
¾安装分析（Installation analysis）
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。
管 进行总布置，计算总体性能，绘总体图，编写总体说明书、总体性能计算书以
及相关的试验成果报告等。总体设计要考虑整个平台的综合平衡，协调处理各
专业的要求，解决各专业之间可能出现的矛盾，以达到整体设计的合理性；
架
平
台 ¾结构设计：根据总体设计确定的结构型式，选择各部分的结构型式，确定其
设 尺寸，进行构件布置，绘结构图，进行结构计算，编写结构计算书和说明书，
结构设计包括整体结构设计和各部分结构设计；
计
专 ¾工艺设计：根据生产工艺要求，对工艺、设备、材料、布置、流程等内容进
行设计，编写工艺说明书及各种规格书（specification）。
题
导管架平台设计
海洋平台设计原理(第四讲)
海洋油气开发
海上油气集输系统的类型 海 洋 油 气 开 发 方 式 和 生 产 系 统
全陆式集输系统 半海半陆式集输系统 全海式集输系统
海洋油气开发
全陆式集输系统
定义：把开采出来的油气全部送往岸上处理、储运 并外运的系统统称。 特点：海上工程量小，便于生产管理，生产操纵费 用相对较低，经济效益好，且受气候影响小。 适用于：浅水、离岸近、油层压力高的油气田。
海 洋 油 气 开 发 方 式 和 生 产 系 统
海洋油气开发
海上油气集输系统
油气集输：把分散的油井所生产出来的石油、天然气和其它产品集中起来，
经过必要的处理，初加工，将合格的油和天然气分别外输到炼油厂和天然气
用户的工艺过程；主要包括油气分离、油气计量、原油脱水、天然气净化、 原油稳定等工艺。
海上油气集输系统：油气集输的整个生产过程，以及为生产流程提供生产
浮式平台生产系统：生产石油平台以半潜式平台或改装的大型油轮为活动
式平台或半固定式平台为主体，完成石油集输、处理和输运为一体的结构物
的总体。
水下生产系统：目前主要是水下完井系统，一般包括海底采油树、海底管
线以及控制管线的设施等。
海 洋 油 气 开 发 方 式 和 生 产 系 统
海洋油气开发
海上钻井设备
博士讲师交通学院海洋工程系2015年10月20日海洋平台设计原理课程海洋平台设计原理principlesoffshoreplatformdesign教学内容32学时海洋工程发展及平台类型海洋平台设计的关键技术海洋环境及平台设计载荷海洋油气开发方式和生产系统导管架平台设计原理自升式平台设计原理浮式海洋平台设计原理海洋平台设计和计算软件专题海洋平台设计应用专题海洋平台设计原理课程第四讲海洋油气开发方式和生产系统内容海洋油气开发第一阶段
海洋平台设计原理_第二章_海洋环境载荷
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第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.3 波浪与波浪载荷
• 常见波浪理论D 孤
立波理论
• 孤立波是椭圆余弦
波在水深极浅时的 极限。
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第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.3 波浪与波浪载荷
• 波浪理论适用范围：
– 黄色区域适用线性 波理论；
– 蓝色虚线框为各阶 Stokes波理论适用 范围；
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上海交通大学本科生课程
2.4 海流与海流载荷
• 如果不考虑波浪，海流对于结构物的拖曳
力为：
• Fdrag = 0.5 *Rhowater* Cdrag * v2 * A； • Cdrag是拖曳力系数,v为海流流速，A为投影
面积；
• 如果考虑波浪，则将上式中v换成海流速度
+波浪速度。
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• 我国海洋水文专家提出，以海面上10m处，
30年一遇，10min平均最大风速为一般条件， 1min平均最大风速为极端条件。
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第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.2 风与风载荷
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第二章 海洋环境载荷
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上海交通大学本科生课程
2.2 风与风载荷
• DNV规定了两种设计风速标准。
海洋平台设计原理
主讲人：何炎平 倪崇本
上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 二〇一六年·十一月
上海交通大学本科生课程
第二章 海洋环境载荷
• 参考书目《Dynamics of Offshore
Structure》伦敦大学学院 Minoo H.Patel 著。
《海洋平台设计》课件
2023《海洋平台设计》课件contents •海洋平台设计概述•海洋平台的设计与建造•海洋平台的类型与结构•海洋平台的上部结构与设备•海洋平台的性能与安全•海洋平台的未来发展与挑战目录01海洋平台设计概述海洋平台是固定在海洋中的结构物，用于支撑和承载海上设施和海上作业，如海上石油钻井平台、海洋观测平台等。
海洋平台定义海洋平台具有结构复杂、设计难度大、建造技术要求高、使用环境恶劣等特点，需要具备较高的安全性、可靠性、耐久性和经济性。
海洋平台特点海洋平台定义与特点海洋平台的应用范围用于支撑和固定海上石油钻井平台、采油平台等设施。
海上石油工业海洋工程海洋资源开发科研与观测用于海上风电、潮汐能、海洋能等新能源设施的开发和建设。
用于海底矿产资源开发、海洋渔业等。
用于海洋科学研究、海洋观测和监测等。
早期的海洋平台多为木结构，由于材料强度和可靠性不足，使用寿命较短。
海洋平台的历史与发展早期海洋平台随着技术的发展，现代海洋平台多采用钢结构或混凝土结构，提高了平台的强度和耐久性。
现代海洋平台未来海洋平台将更加注重环保、节能和智能化，采用新能源和新技术，提高平台的自适应能力和自动化水平。
未来海洋平台02海洋平台的设计与建造详细设计对概念设计进行深化和完善，考虑结构分析、设备选型、材料选用、制造工艺等方面的细节问题，形成详细的平台设计方案。
概念设计根据项目需求和工程条件，进行概念设计方案制定，包括平台类型选择、结构形式和尺寸确定等。
辅助设计利用计算机辅助设计软件进行建模、分析和优化，提高设计质量和效率。
海洋平台的设计根据平台设计方案，制作各种预制构件，包括钢构、桩基、导管架等。
预制构件制作海上安装调试与验收将预制好的构件运到海上，按照设计方案进行安装和连接，形成完整的海洋平台。
对已建好的海洋平台进行调试和验收，确保平台性能和质量达到预期要求。
03海洋平台的建造0201改造升级对现有平台进行改造升级，提高平台性能和安全性，满足新的工程需求。
《海洋平台设计原理》课程复习要点
1)海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表平台？2)海洋平台有哪几种类型？各有哪些优缺点？3)导管架平台的设计参数有哪些？4)导管架平台的主要轮廓尺寸有哪些？5)桩基是如何分类的？6)受压桩的轴向承载力计算方法有哪些？7)横向载荷作用下单桩的破坏性状有哪些？8)什么是群桩效应？9)设计导管架的基本依据？10)简述静力计算和动力计算的区别？11)动荷载的种类包括哪些？12)简述海洋平台管节点的设计要求？13)自升式平台的重量分类有哪些？不同工况下分别有哪些重量组合方式？14)简述自升式平台从到现场钻井到钻完井离开经历的全部操作程序？15)半潜式平台的典型设计工况有哪些？16)简述确定移动式平台排水量的方法？17)简述移动式平台主尺度的设计步骤？18)活动式平台受到的主要载荷有哪些？19)设计半潜式平台的关键技术有哪些?20)设计SPAR平台的关键技术有哪些?21)海洋平台设计荷载分为哪三类？各类荷载的定义？22)在导管架平台建造过程中常见的施工载荷有哪些？23)在海洋平台服役过程中常见的使用载荷有哪些？24)试分析活动载荷和固定载荷的不同之处？25)最基本的、起控制作用的荷载组合有哪四种？26)海洋油气开发包括哪几个阶段？海洋油气开发的特点？27)海上油气集输系统有哪几种类型及各类型的特点和适用范围？28)导管架平台的特点有哪些，由哪几个部分组成？29)导管架平台的导管架的主要作用？30)导管架平台在飞溅区和冰磨蚀区范围杆件的设置要求？31)导管架平台的设计依据和一般要求有哪些？32)海洋平台设计可分为哪几个阶段？常用的设计方法有哪些？33)影响管节点疲劳强度的主要因素有哪些？34)我国获得自升式平台主要方式有哪些？35)自升式海洋平台的结构组成和拖航方式？36)自升式平台的强度分析至少应考虑哪几种设计工况？37)自升式平台桩腿长度如何确定？38)导管架平台结构设计有哪些原则和特点？39)简述半潜式海洋平台的特点及优势？40)FPSO的总体布置设计原则有哪些？41)简述TLP平台结构组成和工作原理?42)简述SPA平台的结构组成和工作原理?43)海洋平台设计所涉及的关键技术问题有哪些？44)各种海洋环境荷载对平台结构和工作的影响？45)海洋平台设计中涉及到哪些基础和专业知识？46)未来海洋平台的发展趋势？。
《海洋平台设计》课件
环境风险管理
海洋平台设计实例
04
实际工程设计流程
了解工程的目的、功能需求、限制条件和使用环境等。
明确设计需求
进行概念设计，确定总体布局和结构形式。
初步设计
进行详细的结构和设备设计，确保平台的性能和安全性。
详细设计
制定详细的施工方案和工艺流程，确保平台的可建造性和可维护性。
较强的实践能力
学生应具备较好的实践能力，能够独立完成海洋平台设计任务，解决实际工程问题。
良好的团队协作能力
学生应具备良好的团队协作能力，能够与团队成员共同完成复杂的工程任务。
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《海洋平台设计》课件
xx年xx月xx日
目录
contents
课程介绍海洋平台概述海洋平台设计基础海洋平台设计实例海洋平台设计规范与标准课程总结与展望
课程介绍
01
海洋平台是开发、生产和利用海洋资源的重要设施，广泛应用于海洋石油、天然气、风能等领域的开发。
随着海洋资源开发规模的扩大，海洋平台设计技术不断发展，对专业人才的需求也越来越高。
海洋平台设计基础
03
了解海洋平台结构的基本组成和受力情况，掌握结构分析的基本原理和方法。
结构分析
熟悉海洋平台结构设计的基本准则，包括结构强度、稳定性、疲劳寿命等方面的要求。
结构设计准则
了解不同材料的性能特点和使用范围，掌握选择合适的结构材料的方法。
结构材料选择
结构设计基础
熟悉海洋平台上各种设备的性能特点和使用要求，掌握选择合适的设备的方法。
SY/T 10002-2016: 海上固定平台安全规则
海洋平台设计原理复习
海洋平台设计原理复习一、思考题1. 海洋平台按运动方式分为哪几类？列举各类型平台的代表平台。
各类型的优缺点有哪些？1）固定式平台（导管架平台、重力式平台）：优点一一整体稳定性好，刚度较大，受季节和气候的影响较小，抗风暴的能力强。
缺点一一机动性能差，较难移位重复使用。
2）活动式平台（坐底式平台、自升式平台、半潜式平台、钻井船、FPSO：优点一一机动性能好缺点——整体稳定性较差，对地基及环境有要求。
3）半固定式平台（张力腿式平台、Spar平台）：优点——适应水深大，优势明显。
缺点——较多的技术问题有待解决。
2. 海洋平台设计所涉及的关键技术问题有哪些？各关键技术的必要性及其可采用的研究方法？1）总体布置与优化设计研究2）环境载荷研究3）平台极限承载能力研究：必要性一一评价平台的安全性、强度储备、优化研究方法——试验方法、数值方法4）平台稳性研究：必要性一一研究海洋平台支撑在海底的抗倾覆能力研究方法一一规范校核（CCS ABS）软件分析（NAPA ANSYS）5）关键结构或节点的疲劳性研究：必要性一一结构疲劳影响结构使用寿命，要考虑海洋环境和波浪载荷作用，能判断易疲劳部位，优化结构并预测结构寿命。
研究方法——疲劳试验、疲劳仿真6）平台模块化技术研究：必要性一一便于安装、拆装改造、达到多功能要求，主要设计模块化结构的联接方式并分析联接结构的动、静态响应。
研究方法一一疲劳性能试验、计算分析7）焊接工艺与结头韧性评定技术研究：必要性——焊接接头韧性不足会导致焊接结构破坏，因此需优化焊接工艺。
研究方法——CTOD试验、数值仿真（CTOD指的是裂纹体受到张开型载荷后原始裂纹尖端处两表面所张开的相对距离，CTOD值得大小反映了裂纹尖端材料抵抗开裂的能力）8）振动、噪声预报与控制研究必要性一一振动噪声会使结构疲劳、影响健康研究方法——振动分析、噪声预报9）平台碰撞分析和防撞技术研究必要性一一平台碰撞会威胁平台安全，该技术主要研究防护装置的设计研究方法——模拟碰撞场景，分析结构响应以上关键技术问题的研究方法主要都是规范校核、 软件分析、数值分析、试验分 析这几种3. 平台设计荷载的种类？并列举各个种类所包括的荷载。
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桩基分类:施工方法:打入桩基础/钻孔灌注…/钟型…承载性状:摩擦型桩/端承型桩.受压桩的轴向承载力计算方法:静力法(以土壤力学实验和桩的载荷实验取得的数据位依据,把桩的特性/土壤的相对密度和被扰动土的抗剪强度等指标联系起来,再把试验数据用于这些指标/即可对受压桩的周向承载力进行估算)动力法(包括动力打桩公式、波动方程和动力试验方法)静载试桩法(基本又可靠的方法.在工程现场直接对桩加载,测试土对桩的阻力,准确) 横荷作用下单桩破坏性状:桩身由于载荷产生的弯矩过大而断裂;桩周土被挤出,导致桩整体转动,倾倒或桩顶位移过大.刚性桩破坏(桩短/桩顶自由,桩的相对刚度很大,破坏时桩身不会产生绕曲变形,而是绕靠近桩端的一点做刚体转动;桩很短/桩顶嵌固,桩与承台呈刚性平移)半刚桩破坏(半刚性桩或中长桩指在横向载荷作用下,桩身挠曲变形,但桩身位移曲线只出现一个位移零点;中长桩桩顶嵌固时,桩顶将出现较大反响固定弯矩,桩身弯矩减小并向下部转移,桩顶水平位移比桩顶自由情况下减小)柔性桩破坏(桩的长度足够大且桩顶自由时,横向载荷作用下,桩身位移曲线出现2个以上位移零点和弯矩零点,且位移和弯矩随桩身衰减很快.).群桩效应:当组成群桩的各个单桩间距较小时(8倍),由于相邻桩的相互作用,一般群桩的承载能力和变形特性要受到影响,这个影响通常成为群桩效应.沉降变大.影响群桩变形和各单桩荷载分配的主要因素：贯入深度与桩径比/桩的相对刚度/群桩布置.自升式平台的重量分类:空载重量(钢料重量/动力装置重量/固定设备重量)可变载荷(压载水/有效可变载荷(可移动设备重量/消耗品重量/钻台载荷及其他载荷)).拖航:平台重量=满载排水量=空载+可变载荷.升降:举升能力=空载+可变载荷.钻井:满载钻井重量=空载+可变载荷(包含钻井载荷)自存:风暴状况平台重量=空载+可变载荷(放弃部分载荷) 移航—就位—放桩—预压—升起主体—作业—降下主体—拔桩—提桩—固桩后移航获得自升式平台主要方式:直接从国外购买引进/购买平台图纸国内建造/自主设计建造自结构组成:船体升降机构桩腿桩靴专业设备生活模块直升机平台吊机……湿拖+干拖自升式平台的强度分析至少考虑工况:正常作业工况/迁移../升降..和自存..桩腿长度:桩腿设计入水深度,最大工作水深,静水面以上波峰高度,峰隙高度,船体型深,升降室高,余量.半台设况:1.满载半潜/静水状态,无向上加速度运动;2.满载半潜/静水状态,有向上加速度运动;3.满载半潜/静水状态,有向上加速度运动/大钩有负荷;4.满载半潜/风暴横浪/波峰居中;5.满载半潜/风暴横浪/波谷居中;6.满载拖航/斜浪状态;7.满载半潜/风暴横浪/波谷位于迎浪的前排立柱处/水平横撑破坏;8.满载半潜/风暴横浪/波峰位于迎浪的前排立柱处/水平横撑破坏.关键技术:高效钻井作业系统/升沉补偿系统/定位系统/水下设备/平台设备集成控制.平台特点:由立柱提供工作所需的稳性;水线面小,固有周期大,不大可能和波谱的主要成分波发生共振,运动响应小;浮体位于水面以下的深处,波浪作用力小.当波长和平台长度处于某些比值时,立柱和浮体上的波浪作用力能互相抵消,平台上的作用力很小,理论上甚至可以等于零.优点:具有极强的抗风浪能力/优良的运动性能/巨大的甲板面积和装载容量/高效的作业效率/易于改造并具备钻井/修井/生产等多种工作功能,无需海上安装,全球全天候的工作能力和自存能力等优点.设计要点:立柱上不设置舷窗或窗;立柱应与上壳体舱壁对齐且连结成整体;立柱应尽可能通过下壳体甲板;立柱/下壳体或柱靴可设计成有骨架支撑的壳体或无骨架支撑的壳体.导设计参数:使用../施工../海洋环境../海底地质...组成:导管架/钢管桩/甲板结构/设施和设备模块.分类:井口平台/生产处理../泵站与压缩机../生活../火炬../集油../注入../综合../其他种类..特点:结构简单/整体结构刚性大/安全可靠/适用于各种土质/造价低/海上安装工作量小.主要轮廓尺寸:上部结构轮廓尺寸:1.甲板面积:取决于使用要求/上部设施与设备的工艺布置,以及设施与设备的外形尺寸2.甲板高程.支承结构轮廓尺寸1.导管架的顶高程:上部结构与支承结构的连接形式;上部设施与设备在海上安装期是否需要加设临时施工平台2.导管架的底高程:导管架腿柱要插入泥面3.导管架层间高程4.导管架腿柱的倾斜度5.水面附近的构件尺度导结构设计原则和特点:总体布局合理,传力路径短,构件综合利用性好,材料利用率高,满足其他专业对结构型式的要求.使杆件在各种受力状态下都能发挥较大作用, 杆件数量和规格力求少,结构对称;不宜在飞溅区内设置水平构件;不宜在冰作用区内设置水平构件和斜撑;一般情况下,管节点宜设计为简单节点;导管架斜撑的角度宜在45 度左右;导管架腿的表观斜度宜在10:1和7:1间;隔水导管与结构的连接: 如业主没有指定,对于动力响应较明显的平台,水上部分隔水导管和甲板/导管架的连接要用焊接方法固定,水下部分用楔块固定;各桩的受力力求均匀;对于滑移装船吊装下水型导管架,滑靴的布置与吊点的布置要协调考虑;装船滑靴的横向间距的确定应考虑预制场地与运输驳船滑道的间距;应考虑钻井,修井的要求.导平台设依:用途和甲板尺寸:使用要求,工艺要求和布置;位置和方位:位置决定设计条件和建设方式;方位根据环境和使用要求确定(正北方向);所在位置水深和平台甲板高程:潮汐资料决定水深,甲板高程保证气隙高度和使用要求;总体布置:合理布置,估算重量(载荷);海洋环境资料和场地调查.要求:使用要求;安全要求;环境保护要求;施工条件要求;经济条件要求.导平台建造中常见的施工载荷:吊装力/装船力/运输力/下水力和扶正力/地基的反作用力.导管架设计依据:水深(形状/安装/抗倾)海洋环境(严寒海区,在潮差端不设支承/高腐蚀海区,尽量简化管节点/基底宽度)甲板空间(决定导管架顶部尺度)施工场地与施工设备(形状).导管架作用:支承上部结构,提高稳定性;打桩定位和导向工具;将平台上面的负荷比较均匀地传递到桩上;可安装系靠船设备,作为附属设备支撑;可作为安装上部结构时的临时工作平台. 甲板作用:为海上油气田开发和其他海洋开发提供足够的空间.在其上布置各种设施和设备静力计算研究静载荷作用的平衡问题,结构的质量不随时间快速运动,无惯性力.动力计算研究动载荷作用下的运动或反应问题,结构的质量随时间快速运动,惯性力的作用必须考虑.动荷载的种类:周期载荷/冲击载荷/随机载荷.管节点设计要求:降低对延展性的约束,避免焊缝立体交叉和焊缝过度集中,焊缝的位置对称于构件中心轴线.减小由于焊缝和邻近母材冷却收缩而产生的应力.注意在高约束的节点中,由于厚度方向的收缩变形可能引起的层状撕裂.一般尽量不采用加筋板来加强节点,若用内部加强环,则应避免应力集中.一般受拉和受压构件的端部连接应达到设计荷载所要求的强度.影响管节点疲度因素:应力幅和应力循环次数:高(低)应力幅低(高)寿命;残余应力:焊接拉应力高,塑性变形,裂纹,破坏,热处理;材料缺陷:应力集中,检查检验;海洋环境:腐蚀疲劳,低温疲劳;S-N曲线：标准试件试验结果，忽略实际影响.移动式平台排水量:初步估算:由布置要求的面积,确定平台所需的最小主尺度,勾画总布置草图.根据草图估算各部分重量,最后根据重力与浮力的平衡条件,确定排水量和吃水.诺曼系数法估算:当估算得到的重量与平台排水量不相等时,用诺曼系数法解决.加上排水量裕度移动式平台主尺度设计步骤:确定长度(生产工艺布置/平台水力特性/地基承载能力/坞修能力/其他因素)确定宽度(生产工艺布置/着底稳性/漂浮稳性/其他因素)确定型深(干舷/抗沉性和稳性/舱容)主甲板距基线高度/立柱尺度活动式平台受到的主要载荷:静载荷,包括平台重量/所有固定装置/供应品和压载重量以及作业载荷;环境载荷:正常作业允许的最大风/波浪/海流要素或载荷以及海床支撑力.FPSO的总体布置设计原则:安全可靠,符合规范.满足规范对防火/防爆/逃生等要求,使生活/指挥/消防设备/应急电站/救生设备/直升飞机平台等(安全区)与油气处理区尽量远离.对无自航能力的FPSO,其安全区模块一般布置在船艏.大容积设备靠近中轴线布置.甲板上部的生产设备根据功能不同,常按模块划分,每个模块之间都设有通道.由于波浪作用在船体上发生横摇的几率比纵摇大,而横摇会使船体产生巨大的扭曲应力,该应力的集中部位正是通道.因此,在模块布局上尽量将大容积设备如斜板隔油器/分离器等靠近中轴线布置,以减少船体摇摆产生的扭曲应力.方便生产操作和设备维修.设计主甲板和生产甲板之间的距离时,要考虑最大设备的高度/高架管线的高度和维修操作的高度,一般选择3m以上.危险区与非危险区两模块的间距不小于3m.非危险区的通道宽度不小于2m.设在甲板上的吊机一般布置在左右两舷,前后错位布置,使吊机能够覆盖绝大部分生产甲板.TLP平台结构组成:上部模块(Topside);甲板;船体(下沉箱);张力钢索及锚系;底基.工作原理:平台及其下部沉箱受海水浮力,使张力钢索始终处于张紧状态,故在钻井或采油作业时,TLP几乎没有升沉运动和平移运动.其微小的升沉和平移运动,在钻井和完井时主要由水中和井内相对细长的钻具及专用短行程补偿器补偿.SPAR平台的结构组成:平台甲板/支撑塔架和数根钢索.工作原理:支撑塔架为瘦长桁架结构,下端靠重力基座坐落海底或靠支柱支撑,上端支承作业甲板;塔架四周用钢索/重块/锚链和锚所组成的锚泊系统牵紧,保持直立状态;平台可产生水平方向的移动.小风浪微幅摆动,风浪大时摆幅大,把重块拉离海底,吸收部分能量,维持在许可范围内摆动.设计SPAR平台的关键技术:波浪载荷及平台运动响应;垂荡/纵摇运动不稳定性及控制技术;涡激振荡及控制技术;系泊系统和立管系统的作用与影响.海洋环境荷载对平台结构和工作的影响:风荷载:平台/钻井船及海上油罐等设备直接承受风荷载的作用。
浮式海洋工程结构物的稳性和安全性也与所受风力密切相关.海流荷载:对海洋工程结构有直接作用;影响结构强度和稳定性;设计海洋工程的水下部分,必须考虑海流引起的荷载；对拖航时的拖曳力与停泊时的系泊力，也要分析海流的大小与方向。
海浪荷载：海浪的威力十分巨大，巨浪能把石油生产平台推倒，把万吨大船推上半空；有时波高虽不大，但当波浪周期与建筑物的固有周期相近时，因共振作用，对建筑物造成毁坏；即使轻微的波浪，因长年累月连续作用，波浪力也会给建筑物以冲刷而使之损坏。
冰荷载：冻融损害作用；膨胀挤压作用；静力推压作用；附着冰引起垂向力；动力撞击作用.地震载荷:固定式平台(重力式平台,导管架平台)优点:整体稳定性好,刚度较大,受季节和气候的影响较小,抗风暴的能力强.缺点:机动性能差, 较难移位重复使用半固定式平台(spar/张力腿/牵索塔式).优点:适应水深大缺点:较多技术问题有待解决活动式平台(自升式平台/半潜式平台/FPSO/坐底式平台/钻井船).优点:机动性能好.缺点:整体稳定性较差,对地基及环境条件有要求.海洋平台设计方法:规范设计方法:经验积累,工程验证;关键技术研究:数值仿真/物理实验.——更先进的设计方法.海洋平台设计荷载:使用载荷:平台安装后,整个使用期间,受到的除环境载荷以外的各种载荷.环境载荷:由风/波浪/海流/海冰和地震等水文和气象要素在海洋平台上引起的荷载.施工载荷:平台在施工期间所受到的荷载,是发生在建造/装船/运输/下水/安装等阶段的暂时性荷载. 使用载荷:固定荷载:平台在空气中的重量和平台水下部分的浮力.活动荷载:可变荷载(缓慢变化,静载:储备液体/附着海生物/各种可移动设备和装置等)和动力荷载(循环/冲击/事故荷载,动力特性显著:工作驳船和小艇撞击平台/直升机起落等).固定荷载:作用在平台上的不变荷载,水位一定时荷载为定值.活动荷载:与平台使用和正常操作有关的荷载.其作用位置/大小和方向是可变的,分为可变荷载(缓慢变化,静载)和动力荷载(循环/冲击/事故荷载,动力特性显著). 最基本的起控制作用荷载组合:设计的工作环境条件与平台上的固定载荷和相应的最大(小)活荷载组合.设计的极端环境条件与平台上的固定载荷和相应的最大(小)活动荷载组合.海洋油气开发阶段:寻找石油阶段/开发阶段/生产阶段.特点:高技术/高投入/高风险/建设周期长且油气田寿命短.全陆式集输系统(海上工程量小,便于生产管理,生产操纵费用相对较低,经济效益好,且受气候影响小.适用于:浅水/离岸近/油层压力高的油气田);半海半陆式集输系统(在海上进行油气初处理,把主要的油气深加工的集输设备及储存/外输工作放在陆地上.适用:离岸不远/油气田产量高/海底适合铺设输油管线以及陆上有可利用的油气生产基地或输油码头的油气田,尤其适用于气田的集输.);全海式集输系统(简化原油和燃气的运输环节,可使油气田的开发向自然条件恶劣的深海和储量大油气田发展.适用于各个时期各种油气田的开发).海洋平台设计所涉及的关键技术问题:总体布置与优化设计研究;环境载荷研究;平台极限承载能力研究;平台的稳性研究;平台模块化技术研究;关键结构或节点的疲劳性能研究;焊接工艺与接头韧性评定技术研究;振动/噪声预报与控制技术研究;平台碰撞分析和防撞技术研究;流固(土)耦合研究;平台耐腐蚀研究;平台抗爆(火灾)研究;平台涡激振动(运动)研究;平台特殊结构设计方法研究.方案设计:可行性研究或概念设计,综合评价,选择最佳方案;基本设计:对审查确定的方案设计进行更进一步的设计/计算/分析,确定出主体结构/总体建造及安装方案/各种规格书等,确定投资,以便进行总包招标;详细设计:详细的设计计算分析,对基本设计进行优化,提交详细文件;施工设计:加工设计,解决施工过程中的技术问题,绘施工图,制定施工建造工艺,最后绘完工图. 常用的设计方法:母型设计:选择已建成的使用成功的平台作为母型进行仿型设计;规范设计:根据各国船检局或船级社/石油协会公布的规范要求进行设计;按强度理论进行设计:对复杂的局部结构需用强度理论分析方法.S-N曲线:标准试件试验结果,忽略实际影响.发展趋势:向深水/超深水发展;向大型化发展;采用优良设计和高强度钢.。