渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南2023

指導性文件

GUIDANCENOTES

GD30-2022

中國船級社

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺

結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南

2023年01月

目錄

第1章通則...................................................1

第1節(jié)一般規(guī)定..............................................1

第2節(jié)圖紙及技術(shù)文件........................................3

第3節(jié)暴露分級..............................................6

第4節(jié)設計條件選擇..........................................8

第2章結(jié)構(gòu)用鋼與防腐........................................10

第1節(jié)結(jié)構(gòu)用鋼.............................................10

第2節(jié)防腐...............................................11

第3章載荷................................................13

第1節(jié)一般規(guī)定.............................................13

第2節(jié)環(huán)境載荷.............................................15

第3節(jié)功能載荷.............................................19

第4節(jié)施工載荷.............................................20

第4章結(jié)構(gòu)設計..............................................21

第1節(jié)一般規(guī)定.............................................21

第2節(jié)圓柱形構(gòu)件允許應力...................................22

第3節(jié)圓柱形構(gòu)件組合應力...................................25

第4節(jié)圓錐過渡.............................................27

第5章節(jié)點設計..............................................30

第1節(jié)一般規(guī)定.............................................30

第2節(jié)簡單節(jié)點.............................................31

第3節(jié)節(jié)點能力.............................................33

第4節(jié)灌漿節(jié)點.............................................37

第6章鋼樁基礎..............................................38

第1節(jié)一般規(guī)定.............................................38

第2節(jié)樁基礎承載力.........................................40

第3節(jié)鋼樁強度.............................................44

第7章疲勞................................................45

第1節(jié)一般規(guī)定.............................................45

第2節(jié)S-N曲線..............................................46

第3節(jié)譜疲勞分析...........................................47

第4節(jié)簡化疲勞分析.........................................47

第8章地震................................................48

第1節(jié)一般規(guī)定.............................................48

第2節(jié)強度要求.............................................49

第3節(jié)韌性要求.............................................50

第9章安裝................................................52

第1節(jié)一般規(guī)定.............................................52

第2節(jié)裝船...............................................52

第3節(jié)運輸...............................................53

第4節(jié)吊裝...............................................53

第5節(jié)樁的安裝.............................................54

第6節(jié)組塊浮托安裝.........................................55

附錄.........................................................1

附錄1冰載荷參數(shù)............................................1

附錄2簡化疲勞許用熱點應力的標定.............................5

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

第1章通則

第1節(jié)一般規(guī)定

1.1.1一般要求

1.1.1.1為指導和規(guī)范渤海海域鋼質(zhì)固定平臺的結(jié)構(gòu)設計，結(jié)合渤海海域環(huán)境特點制定

本指南。

1.1.1.2本指南采用工作應力設計法。

1.1.2適用范圍

本指南適用于渤海海域油氣資源開發(fā)的鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計。

1.1.3參考規(guī)范

本指南主要參考下列版本的標準和推薦做法:

中國船級社材料與焊接規(guī)范，2022

中國船級社海洋工程結(jié)構(gòu)物疲勞強度評估技術(shù)指南，2022

中國船級社固定式海洋鋼質(zhì)結(jié)構(gòu)冰激振動與冰激疲勞分析指南，2018

中國船級社淺海固定平臺建造與檢驗規(guī)范，2004

SteelConstructionManual?9thEditionSpecificationfbr

AISCStructuralSteelBuildings-AllowableStressDesign(ASD)andPlastic

DesignwithCommentary,1989

AWSD1.1/D1.1MStructuralWeldingCode-Steel,2010

RecommendedPracticefbrPlanning,DesigningandConstructing

APIRP2A-WSD

FixedOffshorePlatforms一WorkingStressDesign,2014

1.1.4術(shù)語與定義

下列術(shù)語和定義適用于本指南。

1.1.4.1鋼質(zhì)固定平臺

是指延伸至水面以上，通過打樁、擴展底座或其他方式支承于海底，并在一定時期內(nèi)保

持固定的鋼質(zhì)平臺。

1.1.4.2導管架

是指用鋼管焊接而成的空間框架，用作打樁的導向架和樁的側(cè)向支承，永久地固定在海

床上。

1.1.4.3上部組塊

位于水面以上的支持結(jié)構(gòu)，一般由甲板板、甲板梁、腿柱、桁架等組成，用于存放發(fā)揮

平臺預期功能的設備和其他結(jié)構(gòu)。

1.1.4.4暴露分級

是指對結(jié)構(gòu)的分類方式。一般是通過考慮人命安全和失效后果來確定等級。

1.1.4.5飛濺區(qū)

飛濺區(qū)是指由于受潮汐、風和波浪的影響，平臺干濕交替的區(qū)域。

1.1.4.6設計壽命

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

結(jié)構(gòu)設計時的預計不失去使用功能的有效使用時間，期間需要有針對性的有計劃的維護,

但不需要大量的維修工作。

1.1.4.7簡易平臺

簡易平臺是指為節(jié)省開發(fā)成本而設置井口數(shù)較少、甲板面積較小、上部載荷較輕、結(jié)構(gòu)

較簡單的平臺，下部結(jié)構(gòu)通常采用獨腿、三腳架、筒形基礎等結(jié)構(gòu)形式。

1.1.5縮略詞

APIAmericanPetroleumInstitute美國石油協(xié)會

AISCAmericanPetroleumInstitute美國石油協(xié)會

AWSAmericanWeldingSociety美國焊接協(xié)會

SCFStressConcentrationFactor應力集中系數(shù)

LMUStressConcentrationFactor應力集中系數(shù)

DSUDeckSupportingUnit組塊支撐裝置

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

第2節(jié)圖紙及技術(shù)文件

1.2.1一般要求

1.2.1.1一般情況下，結(jié)構(gòu)設計資料應涵蓋結(jié)構(gòu)所有方面，包括規(guī)格書、分析報告和圖

紙等。

1.2.1.2防腐設計，包括防腐規(guī)格書、犧牲陽極布置圖/結(jié)構(gòu)圖和防腐計算書應在結(jié)構(gòu)設

計中考慮。

1.2.2圖紙資料

1.2.2.1規(guī)格書

（1）結(jié)構(gòu)設計規(guī)格書

（2）結(jié)構(gòu)材料規(guī)格書

（3）結(jié)構(gòu)建造規(guī)格書

（4）結(jié)構(gòu)檢驗規(guī)格書

（5）結(jié)構(gòu)焊接及無損檢驗規(guī)格書

（6）運輸和安裝規(guī)格書

（7）拖拉裝船和系固規(guī)格書

（8）卡裝器性能規(guī)格書

（9）浮托規(guī)格書

1.2.2.2導管架結(jié)構(gòu)圖紙

（1）導管架平、立面圖

（2）導管架節(jié)點詳圖

（3）樁分段圖

（4）注水/灌漿管線圖

（5）靠船樁結(jié)構(gòu)圖

（6）靠船墊結(jié)構(gòu)圖

（7）隔水套管分段圖

（8）隔水套管支撐結(jié)構(gòu)圖

（9）防沉板結(jié)構(gòu)圖

（10）走道及斜梯圖

（11）登艇平臺結(jié)構(gòu)圖

（12）立管卡結(jié)構(gòu)圖

（13）泵護管/支撐結(jié)構(gòu)圖

（14）開排沉箱結(jié)構(gòu)圖

（15）隔艙壁布置圖

1.2.2.3組塊結(jié)構(gòu)圖紙

（1）甲板載荷圖

（2）甲板平面/立面結(jié)構(gòu)圖

（3）直升機甲板布置結(jié)構(gòu)圖

（4）直升機甲板平/立面結(jié)構(gòu)圖

（5）直升機甲板安全網(wǎng)及排水槽布置及詳圖

（6）吊機底座、支座圖

（7）吊機將軍柱結(jié)構(gòu)圖

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

（8）吊機休息臂結(jié)構(gòu)圖

（9）典型節(jié)點圖

（10）梯道、扶手欄桿圖

（11）房間圍壁結(jié)構(gòu)圖

（12）防火墻結(jié)構(gòu)圖

（13）擋風墻結(jié)構(gòu)圖

（14）燃燒火炬臂結(jié)構(gòu)圖

（15）棧橋、梯道、欄桿布置

（16）典型焊接型式圖

（17）插尖結(jié)構(gòu)圖

（18）泵護管/電纜護管結(jié)構(gòu)圖

（19）吊裝布置和吊耳結(jié)構(gòu)圖

（20）生活樓平、立面結(jié)構(gòu)圖

（21）生活樓結(jié)構(gòu)節(jié)點詳圖

（22）生活樓與組塊連接詳圖

（23）生活樓房間圍壁結(jié)構(gòu)圖

（24）吊點布置及詳圖

1.2.2.4安裝圖紙

（1）拖拉系統(tǒng)布置圖

（2）滑靴布置圖

（3）千斤頂拖拉系統(tǒng)布置圖

（4）拖拉系泊系統(tǒng)布置圖

（5）拖拉檢驗系統(tǒng)布置圖

（6）拖拉步驟示意圖

（7）系固布置圖

（8）組塊/導管架運輸布置圖

（9）隔艙壁布置圖

（10）導管架站立次序圖

（11）導管架艙室容積圖

（12）浮拖錨泊示意圖

（13）浮拖組塊/導管架限制區(qū)域圖

（14）浮拖安裝次序圖

（15）濕拖拖拉點及拖纜布置圖

（16）駁船拖航布置示意圖

（17）駁船按照就位位置示意圖

（18）海上吊裝浮吊位置/吊裝示意圖

（19）浮吊吊裝錨泊位置圖

（20）索具布置圖

1.2.2.5設計報告

（1）導管架/組塊設計說明

（2）結(jié)構(gòu)模型報告

（3）在位靜力分析報告

（4）地震分析報告

（5）疲勞分析報告

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

（6）直升機甲板強度分析報告

（7）渦激振動分析報告

（8）波浪抨擊計算報告

（9）防沉板設計報告

（10）靠船樁/墊設計計算報告

（11）導管架和組塊連接計算報告

（12）重量控制報告

1.2.2.6安裝報告

（1）駁船調(diào)載計算報告

（2）駁船甲板強度校核計算報告

（3）系固分析報告

（4）運輸分析報告

（5）穩(wěn)性分析報告

（6）駁船運動分析報告

（7）浮托駁船進入和撤離分析

（8）組塊浮托安裝就位分析

（9）浮托系泊分析報告

（10）樁/隔水套管自由站立分析報告

（11）樁/隔水套管可打入性分析

（12）座底穩(wěn)性分析

（13）索具計算報告

（14）隔艙壁計算

（15）吊裝分析報告

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

第3節(jié)暴露分級

1.3.1一般要求

1.3.1.1可以根據(jù)不同的暴露等級對結(jié)構(gòu)進行分類，并據(jù)此確定新建平臺設計和現(xiàn)有平

臺評估的標準，使其與預定的功能相適應。

1.3.1.2可以通過考慮人命安全和失效后果來確定暴露等級。人命安全按預計的最可能

環(huán)境事件，即有人在平臺時預期發(fā)生的情況來考慮。失效后果分析應注意預期的業(yè)主的損失

(平臺和設備的維修和更換、生產(chǎn)損失、環(huán)境清理)、其他作業(yè)者的損失(經(jīng)由主管道引起

的生產(chǎn)損失)、工業(yè)界和政府的損失等因素。

1.3.1.3人命安全的分級為：

(1)S-l=有人居住一不撤離；

(2)S-2=有人居住一撤離；

(3)S-3=無人居住。

1.3.1.4失效后果的分級為：

(1)(2-1=嚴重失效后果；

(2)02=中等失效后果；

(3)03=輕微失效后果。

1.3.1.5平臺分級所用的等級比人命安全或失效后果等級的限制性更強。由于影響人命

安全和失效后果的因素的變化，平臺的分級可能會在結(jié)構(gòu)壽命期內(nèi)改變。

1.3.2人命安全

1.3.2.1S-1有人居住一不撤離：有人居住一不撤離是指平臺上一直有人居住并在上生

活，在設計環(huán)境事件發(fā)生之前，不準備撤離，或者撤離是不實際的。

1.3.2.2S-2有人居住一撤離：有人居住一撤離系指除了預報的設計環(huán)境事件期間外，

通常都有人居住的平臺.該分類應滿足以下所有因素：

(1)可靠的設計環(huán)境事件預測在技術(shù)和操作上可行，而且任何此類預報與設計環(huán)境事

件發(fā)生之間的天氣不太可能妨礙撤離；

(2)在設計環(huán)境事件之前，已有撤離計劃；

(3)有足夠的時間和資源安全地將全部人員從平臺和所有可能需要在同一風暴中撤離

的其他平臺上撤離。

1.3.2.3S-3無人居?。簾o人居住系指平臺上不常有人，或者是既不屬于有人居住一不

撤離、也不屬于有人居住一撤離的平臺。某些情況下，偶然有人居住的平臺可劃為無人居住

平臺的范圍。

1.3.3失效后果

1.3.3.1C-1嚴重后果：嚴重失效后果等級是指重要的平臺和/或那些一旦失效可能出現(xiàn)

油氣泄漏的平臺。此外，還包括那些設計事件發(fā)生前不準備或不可能中斷油氣生產(chǎn)的平臺

(例如在地震活動頻繁的地區(qū))。有重要輸油管線和/或間歇輸油儲油設施的平臺也應視為嚴

重后果級別。

13.3.2C-2中等后果：中等失效后果等級是指設計事件發(fā)生期間停產(chǎn)的平臺。所有平

臺失效時會自流的油井必須裝有功能齊全的水下安全閥，水下安全閥應按照適用的中華人民

共和國石油天然氣行業(yè)標準制造和試驗。原油只限于在處理儲罐和緩沖罐中儲存。

133.3C-3輕微后果：輕微失效后果等級是指設計事件時停產(chǎn)的小平臺。所有在平臺

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

一旦失效時能自噴的油井必須裝有功能齊全的井下安全閥，井下安全閥應按照適用的中華人

民共和國石油天然氣行業(yè)標準制造和試驗。這些平臺上可裝有生產(chǎn)分離設施和小容量的內(nèi)部

管線，原油只限于在處理儲罐中儲存。新建平臺可歸劃這類平臺的有沉箱和下述的小型井口

保護平臺，即平臺上安裝或連接到平臺上的井數(shù)不超過5口且平臺上隔水套管不超過2根,

甲板總面積（包括直升機甲板）不超過37m2,且生產(chǎn)設備不超過2件。另外，這類平臺的

水深不超過30m。

1.3.4暴露等級

根據(jù)人命安全和平臺失效后果類別，平臺暴露等級分類如表134.1所示。

平臺暴露等級分類表1.3.4.1

人命安全類別失效后果類別

C-1嚴重后果C-2中等后果C-3輕微后果

S-1有人居住——不撤離L1L1L1

S-2有人居住一撤離L1L2L2

S-3無人居住L1L2L3

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

第4節(jié)設計條件選擇

1.4.1一般要求

1.4.1.1平臺在建造、施工和使用期間可能遭遇的自然環(huán)境條件包括但不限于：風、浪、

流、地震、冰、潮汐、海底沖刷、海生物、腐蝕、地貌及工程地質(zhì)和其它水位氣象條件。

1.4.1.2由于海流和波浪作用引起的海床沖刷可能嚴重影響樁基軸向和橫向支承能力,

應對平臺所在海域的海床沖刷情況進行調(diào)查，如有沖刷現(xiàn)象，則設計時應考慮適當?shù)臎_刷余

量。在沒有確切資料的情況下，沖刷余量可按1.5m考慮。

1.4.1.3在平臺的設計中應考慮附著于平臺上的海生物對載荷的影響，應調(diào)查研究平臺

所在海域海生物生長的年平均厚度、種類及其在水下的分布范圍，并給出平臺整個使用年限

內(nèi)海生物的設計厚度和海生物密度參數(shù)。

1.4.1.4在平臺的設計中應考慮由于波浪和潮汐引起的水位變化對靜水壓力和浮力的

影響。

1.4.1.5飛濺區(qū)的范圍應按如下考慮：

飛濺區(qū)上邊界標高：HAT+2/3Hs+0.5m

飛濺區(qū)下邊界標高：LAT-1/3Hs-0.5m

式中：

HAT-----最高天文潮位，m；

LAT-----最低天文潮位，m；

Hs——操作條件下的有義波高，m。

1.4.1.6冰磨蝕區(qū)的范圍應按如下考慮：

冰磨蝕取的上邊界標高：WHAT+0.1H+0.5m

冰磨蝕取的下邊界標高：WLAT-0.9H-0.5m

式中：

WHAT一—冬季最高天文潮位，m

WLAT——冬季最低天文潮位，m

H——冰厚，m?

1.4.2設計環(huán)境條件

按平臺的設計要求，環(huán)境條件可分為：

(1)操作環(huán)境條件：指平臺在施工和使用期間經(jīng)常出現(xiàn)的環(huán)境條件。操作環(huán)境條件的

選定應以保證平臺能正常施工和作業(yè)為標準。

(2)極端環(huán)境條件：指平臺在使用年限內(nèi)，極少出現(xiàn)的惡劣環(huán)境條件。極端環(huán)境條件

的選定應以保證平臺的安全為標準。

1.4.3重現(xiàn)期

1.4.3.1設計環(huán)境條件的重現(xiàn)期應是平臺設計壽命的數(shù)倍.作業(yè)者應根據(jù)歷史的經(jīng)驗、

平臺規(guī)劃的壽命和預計的用途、人員生命的可能損失、防污染、造價評估、平臺損壞或喪失

的概率及其所帶來的財產(chǎn)損失情況選擇合適的設計環(huán)境重現(xiàn)期。

1.4.3.2除地震以外，設計環(huán)境條件重現(xiàn)期可按照如下原則選?。?/p>

(1)操作工況重現(xiàn)期取1年一遇；

(2)極端工況重現(xiàn)期取100年一遇；

(3)對于暴露等級為L3的平臺，極端工況的重現(xiàn)期可適當降低，但不宜小于30年。

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第1章通則

1.4.3.3地震環(huán)境條件應考慮強度水平和韌性水平兩種條件，以確定結(jié)構(gòu)損傷和破壞的

危險：

(1)在平臺的壽命期間不超過一定程度的地面運動；

(2)罕見的強烈地震的地面運動。

1.4.4氣隙

1.4.4.1平臺的最下層甲板高程應在極端環(huán)境條件時潮汐與波浪最不利組合情況下的

最大波峰高程以上，再加上至少1.5m的安全氣隙，以保證最下層甲板的安全。

1.4.4.2應使用重現(xiàn)期為100年的無方向性的指導性波高計算波峰高程。

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第2章結(jié)構(gòu)用鋼與防腐

第2章結(jié)構(gòu)用鋼與防腐

第1節(jié)結(jié)構(gòu)用鋼

2.1.1一般要求

2.1.1.1平臺結(jié)構(gòu)用鋼的化學成份、力學性能、制造和試驗應符合相關(guān)規(guī)定的要求，并

應具有必要的支持性資料，以證明選用鋼材的適用性。

2.1.1.2所選用的鋼材應滿足預計的使用條件，具有良好的加工性能和可焊性。

2.1.1.3對于使用在0℃以下結(jié)冰環(huán)境條件下的鋼材，應通過適宜的韌性試驗或已有的

使用經(jīng)驗，證明所選用的鋼材對預計的環(huán)境條件具有良好的斷裂韌性。

2.1.2最低設計溫度

2.1.2.1鋼材的最低設計溫度系指構(gòu)件鋼材等級選擇時的基準溫度，并假定等于日平均

氣溫年最低值在平臺設計期限內(nèi)（至少20年）的平均值，該值應根據(jù)平臺預期作業(yè)海域的

氣象資料所確定。

2.1.2.2水下結(jié)構(gòu)鋼材的設計溫度通?？扇?℃。

2.1.3結(jié)構(gòu)用鋼

2.1.3.1平臺結(jié)構(gòu)用鋼一般應符合中國船級社《材料與焊接規(guī)范》。

2.1.3.2平臺結(jié)構(gòu)用鋼應按照構(gòu)件類別、構(gòu)件厚度、設計溫度和鋼材的成型性、可焊性

及其力學性能等因素選取合適的鋼材等級。

2.1.3.3對于承受高拘束，包括不利的幾何形狀、高屈服強度或厚截面、板厚方向的收

縮變形和板厚方向的連續(xù)拉伸載荷的關(guān)鍵節(jié)點，應采用厚度方向（即Z方向）具有良好性能

的鋼材。

2.1.3.4對于暴露于低溫并可能受船舶撞擊等外部沖擊載荷的水上管節(jié)點或可能產(chǎn)生

脆性斷裂的任何關(guān)鍵部位的連接，可選用韌性較好的D級鋼或E級鋼。

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第2章結(jié)構(gòu)用鋼與防腐

第2節(jié)防腐

2.2.1一般要求

2.2.1.1防腐系統(tǒng)應根據(jù)平臺的環(huán)境條件、結(jié)構(gòu)部位、使用年限、施工和維護的可能以

及技術(shù)和經(jīng)濟效果等因素確定。

2.2.1.2大氣區(qū)：平臺在飛濺區(qū)以上的部分。

2.2.1.3全浸區(qū)：平臺在飛濺區(qū)以下包括插入泥土中的部分。

2.2.1.4大氣區(qū)的平臺結(jié)構(gòu)應采用涂層保護，結(jié)構(gòu)形狀復雜且難于采用涂層保護時，可

采用鍍層保護。

2.2.1.5飛濺區(qū)的平臺結(jié)構(gòu)除采用適當?shù)耐繉颖Ｗo措施外，其結(jié)構(gòu)設計還應考慮適當?shù)?/p>

腐蝕裕量。結(jié)構(gòu)腐蝕裕量應根據(jù)平臺設計使用年限，鋼材年平均腐蝕量以及防腐系統(tǒng)的保護

效率來確定。在無法確定上述參數(shù)時，飛濺區(qū)結(jié)構(gòu)的腐蝕裕量可按照每年0.3mm計算。

2.2.1.6全浸區(qū)的平臺結(jié)構(gòu)應采用陰極保護。

2.2.1.7對于結(jié)冰海域，在冰磨蝕區(qū)應該考慮合適的冰磨蝕余量，一般可按照每年0.1

mm計算。

2.2.2涂層與鍍層保護

2.2.2.1所有采用涂層保護的鋼結(jié)構(gòu)，其表面在涂裝前應進行拋或噴丸或其他磨料除銹

處理，表面處理質(zhì)量應滿足防腐設計采用的標準并符合涂料產(chǎn)品說明書的要求。

2.2.2.2平臺的涂層一般由底漆、中間層漆和面漆組成。各層涂料之間應能相互配套，

涂料應符合防腐設計規(guī)格書的要求。

2.2.23平臺用涂料的選擇，應符合下列規(guī)定：

(1)保養(yǎng)底漆應能在平臺建造期間保護鋼材免于銹蝕，同時底漆漆膜應具有良好的耐

磨、耐沖擊性能，它與基底材料之間具有良好的附著力；

(2)平臺甲板涂層應具有良好的耐磨和沖擊性能以及耐燃油、潤滑油、鉆井泥漿等介質(zhì)

的侵蝕；

(3)暴露于強烈日光照射的涂層，應具有耐老化的性能；

(4)全浸區(qū)結(jié)構(gòu)如采用陰極和涂層聯(lián)合保護，所用的涂層應能與陰極保護系統(tǒng)有良好

的匹配性；

(5)平臺用涂料應能用常規(guī)的噴涂設備施工。

2.2.2.4用于保護平臺結(jié)構(gòu)鍍層，可以為陰極性鍍層或陽極性鍍層。鍍前表面處理、鍍

覆中和鍍后處理應符合有關(guān)工藝技術(shù)條件的規(guī)定。鍍層質(zhì)量應按國家標準或防腐設計所采用

的標準進行檢驗。

2.2.3陰極保護

2.2.3.1平臺的陰極保護可采用犧牲陽極法或外加電流法，或兩種方法聯(lián)合保護。

2.232陰極保護可以和涂層聯(lián)合使用，以降低保護電流密度和改善電流分布狀況。

2.23.3平臺陰極保護系統(tǒng)的設計，應考慮下列因素：

(1)平臺結(jié)構(gòu)的幾何形狀；

(2)相鄰結(jié)構(gòu)的情況；

(3)修理和維護的可能；

(4)平臺使用年限；

(5)涂層狀況。

11

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第2章結(jié)構(gòu)用鋼與防腐

2.23.4犧牲陽極保護

(1)犧牲陽極材料可為鋅、鋁和鎂基合金。陽極的制造應符合防腐設計所采用標準的要

求。

(2)用于平臺陰極保護的犧牲陽極，應按防腐設計所采用的標準進行檢驗和性能試驗。

(3)犧牲陽極幾何形狀、尺寸和質(zhì)量的選取，應確保陽極發(fā)生電流和使用年限達到設計

要求。

(4)應通過計算表明犧牲陽極系統(tǒng)在安裝初期及當陽極即將耗盡時，均有能力極化結(jié)

構(gòu)。

2.2.3.5外加電流陰極保護

(1)外加電流陰極保護系統(tǒng)的電氣設備(如電源、測量裝置、電纜等)的設計、制造、

試驗和安裝應符合通用標準的規(guī)定。所有用于危險區(qū)域內(nèi)的電氣設備、電纜等應經(jīng)發(fā)證檢驗

機構(gòu)同意。

(2)外加電流陰極保護的輔助陽極材料可為鉛銀合金、鉛銀伯復合材料、高硅鑄鐵和鍍

伯鈦或采用其他材料。輔助陽極的數(shù)量、幾何形狀和尺寸應根據(jù)平臺結(jié)構(gòu)的形狀及電流分散

能力確定，應確保陽極工作電流密度不大于該陽極材料的額定值。

(3)當需要涂覆陽極屏蔽時，陽極屏蔽層應具有良好的絕緣性、耐陰極電位性能、耐海

水和其他有害物質(zhì)侵蝕的性能。

(4)陽極屏蔽層的涂覆尺寸應根據(jù)陽極輸出電流密度、水的電阻率、結(jié)構(gòu)幾何形狀以及

其他陽極的位置等因素確定。

(5)外加電流陰極保護系統(tǒng)中，用來向控制裝置提供信號的參比電極，可為銀/氯化銀

(Ag/AgCl)電極和鋅(Zn)電極。參比電極應根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀和電位分布情況合理布局。

12

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

第3章載荷

第1節(jié)一般規(guī)定

3.1.1一般要求

3.1.1.1在設計中應考慮所有可能影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸的各種載荷。

3.1.1.2除本章所規(guī)定的主要載荷外，平臺結(jié)構(gòu)還可能受到由于碰撞、爆炸、落物等引

起的偶然載荷。

3.1.2載荷分類

平臺結(jié)構(gòu)承受的載荷主要可分為三類：

(1)環(huán)境載荷：主要由風、浪、流、冰、地震等自然環(huán)境條件所引起的載荷；

(2)功能載荷：平臺在使用期間所受到的除環(huán)境載荷外的其他載荷，可分為固定載

荷、活載荷和動力載荷；

(3)施工載荷：主要包括在建造、裝船、運輸和安裝等階段所產(chǎn)生的載荷。

3.1.3載荷組合原則

根據(jù)所選定的設計環(huán)境條件，對實際可能同時作用于平臺上的各種載荷，應按可能出現(xiàn)

的最不利的情況進行組合。

載荷組合及載荷條件組合系數(shù)見表3.1.3」。

載荷組合及載荷條件組合系數(shù)表表3.1.3.1

拔樁拔樁

組合工況操作風暴操作冰極端風暴極端冰地震

極端風暴極端冰

結(jié)構(gòu)自重

1.01.01.01.01.01.01.0

(導管架和組塊)

設備干重1.01.01.01.01.01.01.0

設備濕重-干重1.01.00.751.0網(wǎng)0.250.250.75

活載荷1.01.00.751.0同0.75

鉆修機操作載荷1.01.0

鉆修機極端載荷1.01.01.01.01.0

操作風、波、流1.0

極端風、波、流1.01.0

操作冰、風、流1.0

極端冰、風、流1.01.0

地震1.0

注1:此表僅表示整體校核載荷組合系數(shù)。

注2：此表僅表示載荷條件在參加組合時應取的系數(shù)，并不表示真實的組合，具體參與組合的載荷應按照實

際情況選取。

注3：考慮極端冰工況不停產(chǎn)，活載荷不折減。

13

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

注4：導管架校核時活載荷折減0.5倍。

注5：局部校核應考慮試驗工況。

14

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

第2節(jié)環(huán)境載荷

3.2.1一般要求

環(huán)境載荷的數(shù)據(jù)應根據(jù)可靠并足夠的實測資料進行統(tǒng)計分析所需的設計數(shù)據(jù)。環(huán)境載荷

的計算除按本章給出的方法外，還可采用其他公認的方法，如API等給出的方法，必要時可

做數(shù)值模擬計算或物理模型試驗來確定。

3.2.2風載荷

3.2.2.1作用在平臺上的風載荷可按下式計算.

2

F=(p/2)uCsA

式中：

F一—風力，N；

p——空氣的質(zhì)量密度，kg/m3；

u----風速，m/s；

Cs——形狀系數(shù)；

A----受風面積，m2o

3.2.2.2設計風速應選取平均海平面以上10m處的風速。整體結(jié)構(gòu)設計采用1分鐘最

大持續(xù)風速，局部結(jié)構(gòu)設計采用3s最大陣風風速。

3.223平臺上對風載荷作用較為敏感的細長結(jié)構(gòu)設計，應避免可能由風載荷引起的渦

流激振，可使用螺旋纏繞在細長構(gòu)件上的鋼繩繞流器避免渦激振動。

3.2.2A在缺少詳細資料時，風力形狀系數(shù)(C$)可按表322.1選取。

風力形狀系數(shù)表3.2.2.1

區(qū)域Cs

梁1.5

建筑物的側(cè)面1.5

圓柱形構(gòu)件0.5

平臺總投影面積1.0

3.2.3波流載荷

3.2.3.1作用在平臺上的波流載荷可采用莫里森公式進行計算。

F=FD+F尸嗚AU|U|+喏嗯

式中：

F——垂直作用于構(gòu)件軸線單位長度上的水動力矢量，N/m；

FD——垂直作用于構(gòu)件軸線并在構(gòu)件軸線和速度U平面內(nèi)單位長度上拖曳力矢量,

N/m；

15

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

月一一垂直作用于構(gòu)件軸線并在構(gòu)件軸線和du/dt平面內(nèi)的單位長度的慣性力矢量，

N/m；

3——水的重度，N/m3；

g----重力加速度，m/s2；

力一一垂直于圓桿軸線單位長度上的投影面積（對圓形桿件為。），m；

V一—圓桿單位長度上的體積（對圓形桿件為兀n^；

D一-包括海生物在內(nèi)的圓形桿件的有效直徑，m；

U——垂直于構(gòu)件軸線的水流（由波浪和/或海流引起的）速度矢量的分量，m/s；

\U\——U的絕對值，m/s；

cd-拖曳力系數(shù)；

Cm一一，慣性力系數(shù)；

警一一垂直于構(gòu)件軸線的水流局部加速度矢量分量，m/s2?

ot

3.2.3.2計算波浪力時應考慮流對波的多普勒效應，采用表觀波周期。

3.2.3.3應根據(jù)表觀波周期（Tapp）、波高（〃）和水深W）情況，按圖3.231（1）選取合適

階的流函數(shù)或Stokes五階波理論來計算二維規(guī)則波浪運動。

3.2.3.4波浪運動系數(shù)可用于考慮波浪的方向散射或波剖面形狀的不規(guī)則性對波浪運

動的折減。在缺乏具體資料的情況下，波浪運動系數(shù)可取作業(yè)工況1.0,風暴工況0.95。

3.2.3.5可選擇適用的海流阻擋系數(shù)，以考慮平臺對附近流速的減小作用，海流阻擋系

數(shù)可按表323.1。

3.2.3.6對于光滑圓形構(gòu)件Cd和Cm分別取0.65和1.6,對于粗糙圓形構(gòu)件的和Cm分別

取1.05和1.2。

3.2.3.7隔水套管群上的波流載荷可根據(jù)隔水套管的間距（S）和直徑（。）參照圖323.1

（2）中的遮蔽系數(shù)進行折減。

海流阻擋系數(shù)表3.2.3.1

樁腿數(shù)方向系數(shù)

3各個方向0.90

端面0.80

4對角線0.85

側(cè)面0.80

端面0.75

6對角線0.85

側(cè)面0.80

端面0.70

8對角線0.85

側(cè)面0.80

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

0.05

0.02

0.01

0.005

H0.002

gTapp?

0.001

0.0005

0.0002

0.00005

0.0010.0020.0050.010.020.050.10.2

d

圖3.2.3.1(D流函數(shù)、Stokes五階波和線性波理論適用范圍

1.1

0.9

遮0.8

蔽

0.7

系

數(shù)

0.6

0.5

S/D

圖323.1(2)隔水套管遮蔽系數(shù)

17

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

3.2.4冰載荷

3.2.4.1結(jié)冰海域內(nèi)在風和流作用下作業(yè)在垂直和解決垂直（與水平面夾角＞75°）孤

立柱（CW2.5m）所產(chǎn)生的冰載荷可按下式計算：

F=m!fcocDh

式中：

F

m——形狀系數(shù)，對圓形截面取0.9,對方形截面，冰正向作用取1.0,斜向作用取0.7；

I----嵌入系數(shù)；

fc一一接觸系數(shù)；

0c一—冰無側(cè)限壓縮強度，MPa；

D----冰擠壓結(jié)構(gòu)的寬度，m；

h---冰厚，rrio

對圓形截面的墩柱，嵌入系數(shù)/和接觸系數(shù)五的乘積由下面的經(jīng)驗公式確定：

Ifc=3.57心i/D。

式中：

八和。單位為cm。

3.2.4.2當計算總冰力時，應考慮導管架腿柱和隔水套管上產(chǎn)生的遮蔽效應和堵塞效應

的作用。

3.2.43計算冰載荷的相關(guān)參數(shù)參見附錄1。

3.2.5地震載荷

地震載荷的相關(guān)考慮參見第8章。

18

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

第3節(jié)功能載荷

3.3.1一般要求

3.3.1.1作用在平臺上的功能載荷分為固定載荷、活載荷和動力載荷。設計時應根據(jù)平

臺的類型和使用要求，考慮所有可能作用于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的功能載荷。

3.3.1.2固定載荷是指作用在平臺上的不變載荷，主要包括平臺結(jié)構(gòu)自重、陽極塊重量、

附屬結(jié)構(gòu)重量；蒯裝、墻體的自重；機械設備、管道、容器、儀表等自重重量；作用在平臺

水下結(jié)構(gòu)上的浮力。

3.3.1.3活載荷是指在平臺的使用期間作用在平臺上的載荷，主要包括散貨堆載及其他

活載荷。散貨堆載及其他活載荷的密度按表331.3取。

散貨堆載及其他活載荷的密度表3.3.1.3

局部計算總體計算

非設備區(qū)5.0KN/m22.5KN/m2

井口區(qū)2.0KN/m21.0KN/m2

走道5.0KN/m22.5KN/m2

卸貨區(qū)*10.0KN/m25.0KN/m2

*如有特別需要如設備后裝等需根據(jù)預計的最大裝載設備予以修正。

3.3.1.4動力載荷為對平臺結(jié)構(gòu)或構(gòu)件動力作用顯著的載荷。包括由對周期性激勵的

響應，或由對沖擊的反作用而作用在平臺上的載荷。對平臺的激勵可能是由波浪、風、地震

或機械引起的。沖擊是因船舶?？?、鉆井作業(yè)或吊機起重等引起的。

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渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第3章載荷

第4節(jié)施工載荷

3.4.1一般要求

平臺的施工載荷是發(fā)生在建造、裝船、運輸、安裝等階段的暫時性載荷。設計時應驗算

施工過程中各階段的載荷作用。

3.4.2吊裝載荷

3.4.2.1為補償可能發(fā)生在吊點上的任何側(cè)向載荷，除了根據(jù)平衡的吊裝條件計算的靜

力載荷的水平和垂直分量外，在設計吊點和支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接時，還應加上與靜吊索載

荷同時作用的大小為5%的靜吊索載荷的水平力，這個水平力應垂直作用于吊點銷孔中心。

3.4.2.2吊裝過程中應考慮重物由于運動而產(chǎn)生的動力載荷和其他因素引起的額外載

荷。在開敞無掩護的海上吊裝，對吊點和直接與吊點連接的結(jié)構(gòu)構(gòu)件設計，應取最小為2.0

的載荷系數(shù)；對其它傳遞提升力的構(gòu)件設計應取最小為1.35的載荷系數(shù)。在近岸有掩護海

區(qū)的吊裝，對上述吊點和構(gòu)件設計應分別取最小為1.5和1.15的載荷系數(shù)。

3.4.3裝船載荷

3.4.3.1直接吊裝：將導管架直接吊裝到駁船上的吊裝，應符合342的有關(guān)規(guī)定。

343.2滑移裝船：用滑道或軌道臺車將結(jié)構(gòu)物水平地移上駁船，應根據(jù)結(jié)構(gòu)物在滑移

過程中任何可能出現(xiàn)的最不利支承情況計算支承力，校核其在整個過程中的強度和穩(wěn)定性。

同時還應計算開始移動時所需的水平力。支承沉降對結(jié)構(gòu)物的影響將根據(jù)碼頭和駁船之間的

垂直偏差（通常取±25mm）確定，該偏差適用于垂直于滑移方向的垂直平面上的一對支承。

343.3自行式模塊運輸車裝船：用自行式模塊運輸車將結(jié)構(gòu)物滾裝上駁船，與滑移裝

船不同的是要確保駁船垂直平面始終高于碼頭，通常碼頭和駁船之間的垂直高差為0-

50/100mm之間。

3.4.4拖航載荷

3.4.4.1結(jié)構(gòu)物用駁船裝運或采用浮運時，應根據(jù)運輸方式、作業(yè)時的海況、氣象條件

推算相應的其在拖航過程中所承受的荷載。

3.4.4.2對于渤海海域的平臺，可采用簡化的方法即“10?20”法則做拖航分析。

“10~20”法則的運動值表表344.2

運動角度或加速度周期

橫搖20°10s

縱搖10°10s

升沉0.2g—

20

渤海海域鋼質(zhì)固定平臺結(jié)構(gòu)設計技術(shù)指南第4章結(jié)構(gòu)設計

第4章結(jié)構(gòu)設計

第1節(jié)一般規(guī)定

4.1.1一般要求

4.1.1.1結(jié)構(gòu)設計要遵循傳力路徑明確，構(gòu)件綜合利用高的原則。組塊大小梁的尺寸規(guī)

格要有明顯差別，以便區(qū)分和連接，桿件類型、材料規(guī)格不宜太多。

4.1.1.2飛濺區(qū)內(nèi)應盡量不設置水平構(gòu)件，冰作用區(qū)內(nèi)盡量不設置水平構(gòu)件和斜撐。

4.1.1.3管型構(gòu)件的徑厚壁①t）不宜大于60,對于卷制鋼管應不小于20,最好大于

30,主要構(gòu)件的有效長細比（kl/r）不宜大于120。

4.1.1.4桿件受到壓彎聯(lián)合作用時，在其全長范圍內(nèi)各點應同時滿足強度和穩(wěn)定性要求,

其桿件有效長度按4.3.3節(jié)確定。

4.1.1.5導管架各水平層和組塊各甲板層的主節(jié)點最大水平位移不能超過其所處高度

的1/150（極端工況）和1/200（操作工況），甲板梁的最大垂向位移不能超過其長度的1/300。

4.1.2容許應力

4.1.2.1圓柱形桿件應按4.2節(jié)規(guī)定的基本容許應力進行設計，其他類型的桿件應按

AISC