半潜式平台结构分类规则

张 文，夏广印，张 工，宋述占

（烟台中集来福士海洋工程有限公司，山东 烟台 264000）

0 引言

半潜式平台基本结构设计时，需要按照平台入级的船级社要求，提供一个整船的结构分类图供结构设计选择材料和确定焊接检验类别使用。对整船的结构共划分了三个类别:特殊区域，主要区域，次要区域。各船级社规范中对结构分类都进行了说明，但实践中针对具体项目在进行结构分类时还是会存在一些模糊的区域，如特殊区域的界定，单纯参照规范上的说明仍很难确定。文章参照烟台中集来福士已交付的几个半潜平台的结构分类图，结合ABS、DNV及CCS三大船级社的规范要求，对半潜式平台的结构分类进行了规律性总结，重点对特殊区域的界定进行了说明。

1 船级社对结构分类的要求

1.1 美国船级社（ABS）[2-3]

美国船级社对半潜平台的结构分类规定如下:

1）特殊构件:

（1）立柱与上下壳体交接部分的十字交叉点的外壳板；

（2）组成箱型或工字型支承结构且承受主要集中载荷的上壳体或平台的甲板板、重型翼板、外壳板和舱壁；

（3）横撑的结点；

（4）主要结构构件交接处承受集中载荷的外部肘板、部分舱壁、平台和骨架；

（5）立柱、上平台甲板、及上壳体或下壳体连接处提供适当对齐和足够载荷传递的“贯穿”构件。

2）主要构件:

（1）立柱、下壳体和上壳体、斜撑和水平撑杆等的外壳板；

（2）组成箱型或工字型支承结构的上壳体或上平台的甲板板、重型翼板和舱壁（作为特殊构件者除外）；

（3）作为交接点局部加强或使交接点处结构连续的舱壁、甲板或平台和骨架（作为特殊构件者除外）；

（4）吊机基座及支撑结构；

（5）推进器基座；

（6）导缆器基座。

3）次要构件:

（1）立柱、上壳体或上平台、下壳体、斜撑和水平撑杆等的内部结构，包括舱壁、扶强材；

（2）上平台甲板或上壳体甲板板（作为主要或特殊构件者除外），某些长径比小的大直径立柱（交接处除外）；

（3）某些长径比小的大直径立柱（交接处除外）；

（4）救生艇平台；

（5）管架；

（6）梁支架结构。

1.2 挪威船级社（DNV）[1]

挪威船级社对半潜平台的结构分类规定如下:

1）特殊构件:

（1）组成箱型或工字型支承结构且承受主要集中载荷的上壳体或平台的甲板板、重型翼板、外壳板和舱壁；

（2）立柱与上下壳体交接部分的十字交叉点的外壳板；

（3）横撑的结点；

（4）立柱、上平台甲板、及上壳体或下壳体连接处提供适当对齐和足够载荷传递的“贯穿”构件；

（5）主要结构构件交接处承受集中载荷的外部肘板、部分舱壁、平台和骨架；

（6）高利用率区域，如锚索导向装置和绞车支撑区，吊基座和起重机结点。

2）主要构件:

（1）组成箱型或工字型支承结构的上壳体或上平台的甲板板、重型翼板和舱壁（受较大集中载荷处除外）；

（2）立柱、下壳体和上壳体、斜撑和水平撑杆等的外壳板；

（3）作为交接点局部加强或使交接点处结构连续的舱壁、甲板或平台和骨架（作为特殊构件者除外）；

（4）重型底座和设备支撑，如锚索导向装置、起重机座、钻台基座、救生艇甲板、推进器基座和直升机甲板。

3）次要构件:

（1）上平台甲板或上壳体甲板板（作为主要或特殊构件者除外）；

（2）立柱、上壳体或上平台、下壳体、斜撑和水平撑杆等的内部结构，包括舱壁、扶强材、平台或甲板、和桁材（作为主要或特殊构件者除外）；

（3）甲板室；

（4）其它的特殊构件和主要构件无法进行分类的结构。

1.3 中国船级社（CCS）[4-5]

中国船级社对半潜平台的结构分类规定如下:

1）特殊构件:

（1）立柱与上平台甲板和上、下壳体交接部分的外壳板；

（2）组成箱型或工字型支承结构且承受主要集中载荷的上壳体或平台的甲板板、重型翼板、外壳板和舱壁；

（3）撑杆的结点；

（4）主要结构构件交接处承受集中载荷的外部肘板、部分舱壁、平台和骨架；

（5）立柱、上平台甲板、及上壳体或下壳体连接处提供适当对齐和足够载荷传递的“贯穿”构件；

（6）锚索导向装置及支撑结构。

2）主要构件:

（1）立柱、下壳体和上壳体、斜撑和水平撑杆等的外壳板（作为特殊构件者除外）；

（2）组成箱型或工字型支承结构的上壳体或上平台的甲板板、重型翼板和舱壁（作为特殊构件者除外）；

（3）作为交接点局部加强或使交接点处结构连续的舱壁、甲板或平台和骨架（作为特殊构件者除外）；

（4）悬臂式直升机甲板和救生艇平台的主要支撑构件；

（5）重型底座和设备支撑，如钻台基座、起重基座、隔水管支撑结构。

3)次要构件:

（1）立柱、上壳体或上平台、下壳体、斜撑和水平撑杆等的内部结构，包括舱壁、扶强材、平台或甲板、和桁材（作为主要或特殊构件者除外）；

（2）上平台甲板或上壳体甲板板（作为主要或特殊构件者除外）；

（3）某些长径比小的大直径立柱（交接处除外）；

（4）直升机甲板和甲板室；

（5）管架；

（6）救生艇甲板。

2 认可项目结构分类的特点

结构设计时，影响选择材料的主要是特殊区域。比较ABS、DNV和CCS规范对半潜平台结构分类的规定，可以知道三个船级社均将锚索导向装置、绞车基座、推进器基座和吊基座等区域界定为主要区域，DNV船级社明确指出在这些区域中利用率超过0.85的区域需要界定为特殊区域。下面以烟台中集来福士交付的已经得到船级社认可的项目的结构分类图纸对半潜平台的结构分类特点进行总结性说明。

各规范都将立柱外板和中间的横纵舱壁与上下船体交接部分的十字交叉点1 m圆弧范围内及连接处大肘板止端1 m范围内界定为特殊区域（图1和图2）。

常见的横撑与立柱连接处的结点如图3所示。

导缆器、锚绞车和吊车这些大型设备使用比较频繁，对应的支撑区域属于高利用率区域。将这些区域利用率超过0.85的区域界定为特殊区域。但是由于在设计初期无法知道各区域的利用率，故可以先根据经验总结出这部分的特殊结构界定情况，后期分析的时候再进行补充完善。结合通过各船级社认可的半潜平台的结构分类图纸，可以将这些高利用率基座的支撑区域的外板和对应的应力集中点1 m范围内构件界定为特殊构件（图4～图6）。

3 结构分类规律总结

通过对比三大船级社对结构分类的要求，结合实际半潜式平台项目结构分类的特点，对半潜式平台的结构分类规律总结如下:

1）结构分类的重点是明确特殊区域和主要区域。各船级社对特殊区域和主要区域的要求大致一样。在高利用率区域，如锚索导向装置和绞车支撑区，吊基座和起重机结点处等，各规范将此类区域界定为主要区域，只是将这个区域承受较大集中载荷的部分舱壁和骨架，外部肘板算作特殊区域。实践中可以在后期分析的时候将利用率在0.85以上的区域界定为特殊区域，低于0.85的界定为主要区域。结合几个交付项目的结构分类图来看，这些受到较大集中应力的高利用率区域外部大肘板趾端1 m范围内的整个外板都应该界定为特殊区域。结点处1 m范围内的内部舱壁也应该界定为特殊区域。其它区域可以界定为主要区域。

2）各船级社都将立柱外板和中间的横纵舱壁与上下船体相交部分的交叉点1 m圆弧范围内界定为特殊区域，但实际项目中在界定的时候往往根据分析的结果，将连接处的加厚板范围界定为特殊区域，比规范要求的区域要大。

3）横撑与立柱连接处的特殊区域界定根据连接形式的不同要求也会不一样。采用圆柱体插入到立柱的形式界定如图3所示,实际项目在界定时范围也会适当的加大，如采用搭积木式的横撑连接形式，特殊区域的界定如图7所示。

4）对承受较大的集中载荷区域和各部分连接处的疲劳极限区域都应该界定为特殊区域。

4 结束语

参照通过船级社认可的几个半潜式平台的结构分类图纸，结合各对应船级社规范对特殊构件的要求，文章在分析后发现实际项目在界定特殊区域时范围会比规范要求的大。在实际项目界定时往往会将各应力集中点和疲劳极限区域的厚板范围都划定为特殊区域。在高利用率区域，如锚索导向装置和绞车支撑区，吊基座和起重机结点处，将利用率在0.85以上的区域界定为特殊区域，低于0.85的界定为主要区域。

[1]Offshore Standard-DNV OS C103-Structural Design of Column Stabilised Units LRFD method[S]. 2008-10.

[2]ABS. ABS Mobile Offshore Drilling Units[S]. 2008.

[3]ABS. ABS Mobile Offshore Drilling Units[S]. 2012.

[4]中国船级社. 海上移动平台入级与建造规范[S]. 2005.

[5]中国船级社. 海上移动平台入级规范[S]. 2012.