海洋平台结构设计与模型制作计算书
海洋平台的设计、建造和安装
目录
• 海洋平台概述 • 海洋平台的设计 • 海洋平台的建造 • 海洋平台的安装 • 海洋平台的维护与升级
01
海洋平台概述
海洋平台的定义与特点
定义
海洋平台是一种用于海上作业的设施 ，通常由桩基、支撑结构、工作甲板 等组成，可提供海上油气勘探、开发 、生产、处理和储存等功能。
改造设施
根据需求变化，对平台的设施进行改造，增加新的功能或提高现 有设施的效率。
THANKS
感谢观看
建造施工
按照设计图纸进行建造，包括 焊接、装配、打桩等工序。
质量检测
对建造完成的平台进行质量检 测，确保符合设计要求和安全
标准。
建造材料与工艺
材料选择
防腐处理
根据平台设计要求和海洋环境条件， 选择合适的建造材料，如钢材、混凝 土等。
对平台进行防腐处理，以提高平台的 耐久性和安全性。
工艺选择
根据平台规模、功能和安全性要求， 选择合适的建造工艺，如预制装配式、 整体打桩式等。
应急处理
针对不同故障制定应急预案，确保在故障发生时能够 迅速损坏的部件进行修复或替换，确保平台恢复正常运 行。
技术升级与改造
升级系统
随着技术的发展，对平台的系统和设备进行升级，提高其性能和 效率。
优化设计
根据实际运行情况和经验反馈，对平台的设计进行优化，改善其 结构、功能和安全性。
防腐设计
针对海洋环境中的腐蚀因素，采取有效的防腐措 施，延长平台使用寿命。
保温、隔热设计
根据平台的使用要求，采取适当的保温、隔热措 施，提高平台的舒适性和节能性。
03
海洋平台的建造
建造流程
01
02
海洋结构整体浮装所用支撑框架和牵引系统设计计算
中国石油大学（华东）硕士学位论文海洋结构整体浮装所用支撑框架和牵引系统设计计算姓名：***申请学位级别：硕士专业：机械工程指导教师：徐兴平;田治礼20051001中国石油大学（华东）工程硕士学位论文第２章大型海洋缝塑睁：曼！兰墨图２—１ＤＰＡ中心平台示意图该工程的建造完全按照国际标准运行，工期紧，工程监理为美国ＥＤＣ公司代表及中国青岛船级社，质量要求极高。
拖运安装施工难度前所未有，主要有如下几条；（１）钢结构在装船前要进行称重，以确定钢结构的重量和重心。
（２）钢结构的重量、尺寸大，必须采用调载滑移装船方法，才能顺利、安全地完成装船工作。
（３）导管架的就位方位偏差为＋－－２。
，对角线水平度不超过５０．８ｍｍ，就位时要求必须将已完工的油井插入到导管架的井口平台内。
（４）由于平台重量达３２００余吨，受施工水域水深的影响，目前海上还没有相应的浮吊可以对本平台进行吊装作业，故需要利用“浮装”技术来进行平台就位，而且“浮装”技术在亚洲尚属首次应用，没有可借鉴的成型经验。
２．２平台装船方案２．２．１导管架滑移装船Ｓ生里至塑查兰！兰壅！三堡堡主堂焦堡苎墨！兰奎型塑堂箜塑塑圭堡茎导管架滑移装船的难点：难点一：导管架底部的宽度为３７．７０８ｍＸ３１．７０８ｍ，经过多方调研，国内的驳船宽度均小于导管架的宽度，导管架装船后，将有四根主导管在驳船外侧。
难点二：导管架前部的Ｃ轴部分因有四个井口平台，造成导管架拖运前部过重，为了避免上船时将驳船压得过低，影响Ｂ、Ａ轴顺利装船，驳船必须随时可以调整吃水，以保证牵引过程中船上滑道与陆上滑道顶面平齐。
２．２．２拖运用驳船的选择导管架底部的尺寸为３７．７０８ｍＸ３１．７０８ｍ，经过多方调研，本次导空载吃水Ｏ．８ｍ，㈣７０００ｔ，配备有１６００ｍ３／ｈ的压载泵系统调节管架装船采用的重任７０６驳船，参数为：船长９１ｍ，船宽２４．５ｍ，型深５．５ｍ，压载水。
２．２．３驳船的加固为了确保顺利装船，对驳船进行了加固，驳船钢制滑道下部焊接妒７６２Ｘ２６ｍｍ斜撑一根，≯６×１６ｒａｍ斜撑２根，见图２—２。
巨型海洋平台的设计及优化设计
1前言随着中国经济的发展 ,特别是作为支柱产业的石油化工和汽车工业的快速发展 ,石油和天然气供应不足的矛盾日益突出。
石油天然气资源是发展石油工业的前提条件和基础 ,探明储量是制定石油工业长期发展规划和建设项目的依据 ,剩余可采储量的多少决定了石油工业发展潜力所在。
目前我国陆上石油后备资源严重不足 ,原油产量增长缓慢。
由于长期的强化开采 ,大多数主力油田在基本稳定基础上陆续进入产量递减阶段 ,开采条件恶化 ,开发难度增大。
鉴于陆上资源的日渐枯竭 ,资源开发向海洋、尤其是深海进军已成必然趋势。
因此，如何控制海上石油平台的震动，保护平台的安全可靠成为一个亟待解决的问题。
1.1海洋平台简介在陆地上钻井时，钻机等都安装在地面上的底座上；在海上钻井时，不可能将钻井设备安放在海里，因此就需要一个安放钻井设备等的场所，这个场所就是海洋钻井平台。
海上钻井平台分类[2]如下：按运移性分为：固定式钻井平台，移动式钻井平台。
移动式钻井平台又分为坐底式钻井平台、自升式钻井平台、半潜式钻井平台、浮式钻井平台。
按钻井方式分为：浮动式钻井平台和稳定式钻井平台。
浮动式钻井平台分又为，半潜式钻井平台、浮式钻井船和张力腿式平台；稳定式钻井平台又分为，固定式钻井平台、自升式钻井平台和坐底式钻井平台。
固定式海洋平台是从海底架起的一个高出水面的构筑物，上面铺设甲板作为平台，用以放置钻井机械设备，提供钻井作业场所及工作人员生活场所。
海洋平台的安装包括：导管架的安装和工作平台的安装。
其中导管架的安装方法有：提升法、滑入法和浮运法。
工作平台的安装方法有：吊装和浮装。
海洋平台的组成部分有：导管架和桩基、栈桥、上部模块、生活楼直升机甲板和火炬臂。
图1.1 海洋平台1.2固定式海洋平台的特点固定平台包括导管架式平台、混凝土重力式平台、深水顺应塔式平台等。
钢质导管架式平台使用水深一般小于300米，通过打桩的方法固定于海底，它是目前海上油田使用广泛的一种平台。
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。
海洋平台结构设计-第章--平台甲板结构及附属设施设计课件 (一)
海洋平台结构设计-第章--平台甲板结构及附
属设施设计课件 (一)
海洋平台是用于在海洋上进行能源开发和科学研究的重要工程，平台
甲板结构及附属设施设计是平台结构设计的重要组成部分。
关于海洋
平台结构设计-第章--平台甲板结构及附属设施设计课件，本文进行了
一些总结和归纳。
首先，平台甲板结构应该具备一定的牢固性和承载能力，才能够稳定
的维持平台的使用效率。
对于这一点，要考虑到平台使用环境的不同，如海面的波动大小、海浪的冲击力等等因素。
因此，在平台甲板结构
的设计上，需要充分考虑材料的选择以及各组件的连接方式，确保平
台甲板的刚性和稳定性。
其次，附属设施包括了供应设施、监控设施、消防设施以及生活设施等。
这些设施不仅可以方便平台操作与使用，还能够应对突发事件，
保证员工和环境的安全。
其中，监控设施和消防设施尤为重要，监控
设施可以对平台所在区域进行实时监测，发现危险情况及时处理，而
消防设施则可以有效的防范平台火灾风险，降低平台安全事故发生的
风险。
最后，平台甲板结构和附属设施设计都需要考虑到舒适性，特别是生
活设施的设计，比如宿舍，餐厅，卫生间等。
这些设施的设计需要符
合人性化的标准，不仅要让员工感到舒适便捷，同时还需要符合相关
的安全标准。
综上所述，平台甲板结构及附属设施设计课程为海洋平台设计提供了
有益的指导。
在平台设计中，需要充分考虑到海洋环境的特殊性，同
时为员工提供优秀的工作和生活条件，保证平台在安全、健康和舒适的条件下稳定的发挥出其使用效率。
海上平台结构设计总则1
海上平台结构设计总则1第五篇海上平台结构第⼀章海上平台结构设计总则第⼀节平台结构设计的范围海上平台结构设计是海上平台设计的⼀个⾮常重要的组成部分。
特别是对于海上平台的安全性和可靠性⾄关重要。
海上平台结构设计包括设计导管架结构及甲板结构和附属结构等各个⽅⾯内容。
例如确定结构布置原则，正确地选⽤材料和计算荷载⽅法，选取适⽤的荷载系数，确定荷载组合⽅式，进⾏强度﹑刚度和稳定性计算，编制材料表以及有关设计⽂件等。
本章的内容和要求主要适合于导管架固定平台，部分内容也适合于浮式系统的模块设计。
为了设计⼀座既能可靠运⾏⽽⼜经济安全的海上平台，⾸先要进⾏平台总体规划。
所谓总体规划通常是指按照⼀般的设计准则、法规和标准确定平台上部的⼯艺﹑机电﹑仪表等设施的布置与⽀承结构选型的总体问题。
根据使⽤要求决定的上部设施与设备的总体布置是⽀承结构规划布置的依据，反过来⽀承结构的选型也必须满⾜⼯艺﹑机电﹑仪表等设施布置的要求。
两者之间有着极为密切的关系。
平台总体布置的⽬的就是要寻求平台总体的，⽽不是各个独⽴部分的最优设计⽅案。
实际上，平台设计过程就是反复进⾏⼯艺﹑机电﹑仪表等设施布置与结构选型相互配合的过程。
海上平台结构设计范围的分类，可以有不同的⽅法。
总体⽽⾔，平台结构设计的最终成果包含下述内容。
⼀、图纸⽂件⽬录⼆、规格书1．结构设计规格书2．结构材料规格书3．制造规格书（包括焊接检验要求）4．安装规格书三、设计报告1．在位分析（包括计算机的输⼊输出结果）2．施⼯分析（1）吊装分析（包括吊点分析）（2）拖航分析（3）打桩分析（4）装船分析（5）下⽔分析3．局部分析4．附属构件分析（1）防沉板计算（2）靠船件计算5．重量控制报告6．其他分析计算和报告四、材料表另外，平台结构⼜分为许多部分。
从⼤的⽅⾯来分，可以分为上部结构和下部结构，不过为了叙述的⽅便，我们分为如下⼏个⽅⾯。
⼀、导管架结构设计⼆、甲板结构设计三、浮式系统模块及⽕炬塔结构设计四、栈桥设计五、桩结构设计六、⽣活楼和⼯作间设计七、其他结构设计对于以上各部分的具体内容，将在后⾯论述。
海洋平台结构课程设计
中国海洋大学本科生课程大纲一、课程介绍1.课程描述：海洋平台结构课程设计是针对船舶与海洋工程专业本科生开设的工作技术教育层面必修课。
本课程通过实践环节，完成具体典型导管架平台的总体设计思路训练，包括海洋环境计算及工程简化、桩基础承载能力计算、导管架结构整体强度及刚度分析，设计计算书撰写和工程图纸表达。
通过本课程的实践，使学生能够综合运用海洋平台结构及相关专业课程学习的基础理论和方法，系统完成结构分析计算，提高设计分析和工程表达能力。
2.设计思路：本课程以海洋平台结构设计的基本过程为主线，结合先修课程中学到的环境荷载计算、桩基承载力验算、结构整体强度分析、CAD制图等基础知识，使学生将掌握的海洋平台结构设计理论知识应用到实际设计和验算中，通过实际设计检验学生对于基础知识的把握，加深学生对理论知识的理解。
课程内容包括三个模块：目标平台调研、相关数据计算与分析、计算书编写及工程表达。
- 1 -（1）目标平台调研：该模块需要学生熟悉海洋平台设计的一般步骤，对目标平台进行参数和各项性能指标的调研，确定课程设计的各项数据标准。
（2）相关数据计算与分析：根据已确定的主尺度，对结构在选定工况下的其他参数进行计算，主要分为：海洋环境荷载计算、基础承载力计算、结构整体强度分析。
其中，海洋环境荷载计算为在选定海域环境条件下，对风、波浪、海流、冰荷载的计算，并且针对选定工况进行分析；基础承载力计算要求学生掌握桩基轴向承载力验算方法；结构整体强度分析主要包括设计目标平台在外荷载作用下的应力校核及位移校核方法。
（3）计算书编写及工程表达：本模块中，学生需要学习并完成计算书的编写，掌握目标平台设计资料编写，并且通过专业分析软件完成平台的响应输出分析。
最终上交课程设计纸质报告。
3. 课程与其他课程的关系先修课程：海洋平台结构、钢结构设计基本原理。
本门设计课程与先修课程密切相关，只有掌握了先修课程中的理论知识和设计方法，才能够在海洋平台结构设计中加以综合应用，设计出符合规范标准的结构。
海洋平台结构设计课件第四章 平台甲板结构及附属设施设计
2.荷载分配与计算简图
1）甲板铺板的荷载分配与计算简图
次梁与主梁将铺板分为许多区格，各区格板按受力分为两边支承板和四边支承
板 当 l2 l1 2 时，假定板两边固定在次梁上，简化为两边支承板
当 l2 l1 2 时，简化为四边支承板，两个方向的内力必须都要计算
取单位宽度板计算板上的内力，最大弯矩为：
e.实际工程中，作用在主梁和次梁上的集中荷载、三角形荷载、梯形荷载、 均布荷载均可按公式简化为等量均布荷载
3.上部结构计算简图的选取
对于导管架平台，根据吊装和构造的实际特点，进行受力分析时，通常 将上部结构与下部结构分开考虑 初步设计阶段，常把平台上部结构简化为若干平面结构进行受力分析
右图中，上下层甲板主梁和层间 立柱组成一个多跨封闭的横向框架
第四章 平台甲板结构及附属设施设计
1
本章主要内容
第一节 甲板结构的计算模型 第二节 甲板结构的设计 第三节 附属设施设计
平台甲板结构及附属设施设计
按承载方式（柱或桁架）与上下层甲板的连接形式，对支撑结构的结构型式分类
空腹式框架结构
包括梁和立柱等构件。甲板间通过立柱 相连。此结构层间开阔，设备维修和安 装方便，用钢量省；结构整体稳定性差
• 第二节 甲板结构的设计
上部结构典型计算单元：简支梁、多跨连续梁、刚架结构、排架结构、桁架结构 单个构件应按最不利组合取设计荷载来计算截面内力，由此选择构件的经济截面
平台甲板铺板厚度确定
甲板结构的设计
梁格的布置与连接型式 梁与立柱的内力计算和截面选择
一、平台甲板铺板厚度确定
目前海上平台甲板铺板普遍采用钢板
刚性连接
简支连接
支承结构的桩顶
2.上部结构支座构造与简化
- 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。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 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)。
海洋平台结构设计与模型制作
理论方案
浙江大学结构设计竞赛组委会
二○一二年
第一部分：方案设计摘要
根据学长“简单、粗犷”的原理，在实践中抛
弃了很多复杂、沉重的构件，最终展现在我们面前
的是一个四棱台与四棱柱结合的简单作品。
自下而上的构件分别为：
底部为深入沙中的底柱，长为10cm。
通过一次
实验，为利于柱子插入细沙中而将柱子削尖。
联结底柱的是四棱台，高42cm、底边长45cm、
顶边长28cm。
为抵抗风荷载的力矩而增大重力的力
臂，在保证质量较轻的条件下增大底部长度。
初时
对竖向荷载过分估计以致四周承重柱以及斜撑杆过
重，但稳重的底部在加载过程汇中也有可取之处。
之所以将高度定为28cm，是因为伊始准备在四棱台
中间安置塑料片筒体。
但在实际操作中我们放弃了
这个设想。
联结四棱台的是被斜杆分成三部分的四棱柱。
借鉴了别人的轻质理念，一改底座的笨重，上部桁
架的布置简明，但纤细的杆件也使整体遭受了风荷
载的极大挑战。
在实验加载中发现荷载箱稍小，因
此改进顶部边长、露出四个小柱。
本欲在与水面相
切处设置420*420的塑料片则可以利用水的吸附
力，可惜塑料片质量稍重、效果也不太明显。
改进
后，四棱台留在空中的部分受风荷载较大，布置了
较密的桁架。
在构件联结处，我们尽力增大构件的接触面积，同时也做了些小木段与木片作为加固。
总结来看，在最初的设计思考中我们还是有一些新的想法,比如筒体，比如利用水的吸附力，但在实践制作过程中我们缺乏对可操作性的理性认识；同时我们过分估计竖向荷载以致质量过重，轻视水平风荷载而在试验中多次面临剧烈的扭转。
最终我们的结构形式归于简单，但过程并不平淡。
在否定与自我否定中，我们已有收获。
第二部分：计算书
1）.主要结构图
2）.设计参数
尺寸参数：木条粗杆截面3mm*3mm
细杆截面2mm*2mm
顺纹弹性模量1.0*104Mpa
顺纹抗拉强度30Mpa
有效荷载箱3.3kg，外部尺寸300mm*300mm*300mm
水平恒载砝码186g
水平风荷载，风速v=8.0m/s
3）.荷载分析与承载能力估算：
1．竖直向下方向：每根柱子所受力：f z=m*g/4=3.3*9.8/4=8.085N
侧面悬挂重物，节点所受力： f z1=m1*g=0.186*9.8=1.823N
2．水平风荷载：已知风速v=8.0m/s，空气密度ρ=1.2kg/m3，
运用动量定理：m·v = f· t；m=ρV=ρS(vt)，则有f=ρv2S，S为接触面积
计算得到f x=ρv2S/2=1.2*（8.0∧2）*0.3*0.3/2=3.456N（分担在顶端侧向两节点上）3．荷载组合力矩：M= f z1*1.05+ f x*1.35=6.580 N·m，又M=(m+m荷载)/2·g·l/2
底面边长l=0.45m，为使构件稳定，则理论上需要重量：m=4M/（g·l）- m荷载=2.668kg 4．实际可受竖向荷载：F=8*30Mpa*（2*10-3）∧2=960N
4）.计算简图
在学长帮助下，对于最初设计的建模分析。
1.运用有限元软件ANSYS建模如下：
2．考虑荷载计算结果图如下：
位移图：
轴力图：
应力图：
建模尺寸均选用3mm的木条，计算得到的顶端节点位移偏大，故需要作适当调整，调整方案为，适当的把最上层杆件截面加大，节点连接牢靠。
第三层斜杆轴力偏大，需加大截面，应力均在木条可承受范围内。
3．局部截面验算（稳定验算）：
取轴压力最大的杆件，计算长细比，得到稳定系数，参考《钢结构》教材里面构件稳定承载力计算方法，验算本结构中构件是否满足稳定性；
取本结构中长度较大的杆件，由上述结果图提取轴压力，计算长细比，得到稳定系数，参考《钢结构》教材里面构件稳定承载力计算方法，验算本结构中构件是否满足稳定性；
5）.结论与建议
按照上述方法调整后，本结构基本可行，竖向与横向荷载都能有效承受。
但需要注意的是，在手工制作中主要节点之间的连接应当加固、整体模型端正稳固，在加载中模型需放置平稳。
虽然在实践操作中最初的模型未被采用，但得出的结构使我们着重了制作细节以及加载的注意点。
为了锻炼自己的受力分析、计算等能力，最终的模型未请学长利用专业软件分析，虽然我们自己的理论分析与实际结果似乎有些差距。
感谢学长的帮助，感谢组员们一起的努力！。