半潜式平台总体强度直接计算技术指南

半潜式平台总体强度直接计算技术指南 2025 2026年1月1日生效 目录 第1章总则.......................................................................................................................1第1节一般规定...........................................................................................................1第2节定义...............................................................................................................2第2章环境条件和载荷.......................................................................................................3第1节一般规定...........................................................................................................3第2节环境条件...........................................................................................................3第3节波浪载荷...........................................................................................................5第4节重力及功能载荷...............................................................................................7第3章设计波法...................................................................................................................8第1节一般规定...........................................................................................................8第2节随机性设计波法...............................................................................................8第3节确定性设计波法...............................................................................................9第4节特征载荷...........................................................................................................9第4章总体强度评估.........................................................................................................13第1节一般规定.........................................................................................................13第2节结构分析模型.................................................................................................13第3节载荷加载与边界条件.....................................................................................14第4节半潜式移动平台强度校核衡准.....................................................................15第5节半潜式浮动设施强度校核衡准.....................................................................17附录1设计波全相位最大应力计算方法..........................................................................19第1节一般规定.........................................................................................................19第2节计算方法及原理.............................................................................................19 第1章总则 第1节一般规定 1.1.1一般要求 1.1.1.1本指南为开展半潜式平台（以下简称“平台”）总体强度评估提供方法和校核衡准。1.1.1.2半潜式平台总体强度还应符合中国船级社（以下简称“CCS”）《海上移动平台入级规范》和《海上浮动设施入级规范》的相关适用规定。 1.1.2适用范围 1.1.2.1本指南适用于双下壳体和环状下壳体半潜式平台在漂浮状态下主体结构的总体强度评估。对于其它结构形式的半潜式平台，可参照本指南中适用要求执行。 1.1.2.2半潜式平台总体强度评估是分析平台在环境载荷和重力及功能载荷联合作用下主体结构的强度。主体结构应该包括平台下壳体、撑杆、立柱和上壳体的板、桁材和加强筋等结构构件。 1.1.3总体强度评估报告 1.1.3.1半潜式平台总体强度评估报告内容至少应包括： （1）所参考的图纸；（2）操作模式概况；（3）结构有限元模型的详细描述和图示；（4）所使用材料特性的详细情况；（5）边界条件的详细描述；（6）所施加载荷的详细情况；（7）总体和局部的结构响应，包括变形与应力云图等；（8）强度评估结果汇总表；（9）必要时，对结构的建议修改方案。 1.1.4总体强度评估分析流程 1.1.4.1半潜式平台总体强度评估流程如下：（1）根据图纸资料，建立半潜式平台水动力模型和结构有限元模型，并提取质量参数；（2）对水动力模型进行频域水动力计算，并结合质量参数以及选取的特征载荷，得到特征载荷响应幅值算子（RAO）；（3）根据给定的波浪参数（规则波/随机波），采用设计波法，得到设计波参数，进而得到作用在结构模型上的映射载荷；（4）施加载荷，设置边界条件，对有限元模型进行结构计算，得到结构应力；（5）按照校核衡准进行总体强度评估。 1.1.4.2除上述分析方法外，亦可采用附录1的方法进行总体强度评估。 第2节定义 1.2.1定义 1.2.1.1除另有规定外，本指南有关定义如下： （1）立柱：系指半潜式平台连接上壳体和下壳体的柱形结构。（2）上壳体：系指半潜式平台的上部平台结构。（3）下壳体：系指半潜式平台立柱以下的连续浮体，通常为双下壳体（两个平行的下壳体）或环状下壳体。（4）撑杆：系指在半潜式平台中，将平台各主结构（即上壳体、立柱和下壳体）连接成一个结构整体的圆管状或其他形状的连接构件。（5）操作模式：系指平台在作业点或迁移时进行相关操作或活动的条件或状态，一般包括正常作业模式、自存模式和迁移模式等。（6）波陡：系指波高与波长之比，表征了波面的平均斜率。（7）响应幅值算子：系指响应函数的幅值与输入函数的幅值之比，常简写为RAO（Response Ampltitude Operator）。 第2章环境条件和载荷 第1节一般规定 2.1.1一般要求 2.1.1.1半潜式平台的总体强度评估至少包括正常作业模式、迁移模式和自存模式下的典型工况：（1）正常作业模式：系指平台在作业点上作业或进行其他操作时承受与作业相适的设计限度内的组合环境载荷和作业载荷的状态；（2）迁移模式：系指平台从一个地区迁移到另一个地区时的状态；（3）自存模式：系指平台承受最严重设计环境载荷时停止作业或其他操作，从而把抗环境能力提高到最大的状态。2.1.1.2应根据平台实际载荷（重力及功能载荷和环境载荷）情况确定平台各种操作模式下的运动响应和载荷。2.1.1.3半潜式平台总体强度评估中环境载荷通常只考虑波浪载荷带来的影响。2.1.1.4对于半潜式移动平台，其在不同操作模式下的重现期应满足CCS《海上移动平台入级规范》（2023）第2篇第2章的要求；对于半潜式浮动设施，其在不同操作模式下的重现期应满足《海上浮动设施入级规范》（2023）第2篇第5章的要求。 第2节环境条件 2.2.1一般要求 2.2.1.1半潜式平台总体强度评估应明确所在海域的波浪条件。 2.2.1.2根据具体情况，波浪特性可采用以下两种方法描述：规则波方法和基于波浪谱的随机波方法。 2.2.2规则波 2.2.2.1规则波参数包括波高和周期。 2.2.2.2规则波在深水中的波陡S可表示为： 式中：g——重力加速度，9.81m/s2； H——规则波波高，m，一般为平台不同操作模式下对应重现期内的最大波高Hmax；T——规则波周期，s，为能较为准确的反映最大响应，需要对一系列的周期进行研究。 波陡应小于以下限值： 极限波陡下的波高和周期可表示为： 2.2.3随机波 2.2.3.1随机波可通过线性随机波浪模型（波浪谱）进行描述。波浪谱定义了能量在不同频率和方向上的分布，并以经验公式表达。通常情况下，波浪谱参数通常包括有义波高和代表性频率或周期（谱峰周期Tp或跨零周期Tz），有时还需提供谱峰提升因子、平均方向及波浪散布函数等。 2.2.3.2常用于总体强度评估的波浪谱有Pierson-Moskowitz单参谱（以下简称“P-M谱”）和JONSWAP波浪谱。P-M波浪谱适用于充分发展的海浪；JONSWAP波浪谱是在峰值处进行加强改进的P-M谱，常应用于恶劣海况时的结构强度评估。工程上通常采用有义波高、谱峰周期和谱峰提升因子为参数的JONSWAP谱公式： 式中：——无因次常数，10.06240.230.03360.185 1.9； ——谱峰提升因子（17），1时即为P-M波浪谱，中国主要海域的谱峰提升因子可参考CCS《海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南》（2021）附录中相关要求；f——波浪频率，Hz； Hs——有义波高，m；Tp——谱峰周期，s；——峰形参数，1pfT，0.07；1pfT，0.09。 2.2.3.3对于JONSWAP谱，回归分析得到谱峰周期Tp和跨零周期Tz的关系： 2.2.3.4真实的海况下的波面是三维和方向散布的短峰波，可通过引入方向散布函数来考虑散布特性。但一般完备的波浪散布数据比较难以获得。实际应用中，一般海况假定为单一方向的长峰波，如需考虑散布特性，应按CCS《海洋工程结构设计和评估环境条件应用指南》（202