半潛式平臺結構分類規則

張 文，夏廣印，張 工，宋述占

（煙臺中集來福士海洋工程有限公司，山東 煙臺 264000）

0 引言

半潛式平臺基本結構設計時，需要按照平臺入級的船級社要求，提供一個整船的結構分類圖供結構設計選擇材料和確定焊接檢驗類別使用。對整船的結構共劃分了三個類別:特殊區域，主要區域，次要區域。各船級社規范中對結構分類都進行了說明，但實踐中針對具體項目在進行結構分類時還是會存在一些模糊的區域，如特殊區域的界定，單純參照規范上的說明仍很難確定。文章參照煙臺中集來福士已交付的幾個半潛平臺的結構分類圖，結合ABS、DNV及CCS三大船級社的規范要求，對半潛式平臺的結構分類進行了規律性總結，重點對特殊區域的界定進行了說明。

1 船級社對結構分類的要求

1.1 美國船級社（ABS）[2-3]

美國船級社對半潛平臺的結構分類規定如下:

1）特殊構件:

（1）立柱與上下殼體交接部分的十字交叉點的外殼板；

（2）組成箱型或工字型支承結構且承受主要集中載荷的上殼體或平臺的甲板板、重型翼板、外殼板和艙壁；

（3）橫撐的結點；

（4）主要結構構件交接處承受集中載荷的外部肘板、部分艙壁、平臺和骨架；

（5）立柱、上平臺甲板、及上殼體或下殼體連接處提供適當對齊和足夠載荷傳遞的“貫穿”構件。

2）主要構件:

（1）立柱、下殼體和上殼體、斜撐和水平撐桿等的外殼板；

（2）組成箱型或工字型支承結構的上殼體或上平臺的甲板板、重型翼板和艙壁（作為特殊構件者除外）；

（3）作為交接點局部加強或使交接點處結構連續的艙壁、甲板或平臺和骨架（作為特殊構件者除外）；

（4）吊機基座及支撐結構；

（5）推進器基座；

（6）導纜器基座。

3）次要構件:

（1）立柱、上殼體或上平臺、下殼體、斜撐和水平撐桿等的內部結構，包括艙壁、扶強材；

（2）上平臺甲板或上殼體甲板板（作為主要或特殊構件者除外），某些長徑比小的大直徑立柱（交接處除外）；

（3）某些長徑比小的大直徑立柱（交接處除外）；

（4）救生艇平臺；

（5）管架；

（6）梁支架結構。

1.2 挪威船級社（DNV）[1]

挪威船級社對半潛平臺的結構分類規定如下:

1）特殊構件:

（1）組成箱型或工字型支承結構且承受主要集中載荷的上殼體或平臺的甲板板、重型翼板、外殼板和艙壁；

（2）立柱與上下殼體交接部分的十字交叉點的外殼板；

（3）橫撐的結點；

（4）立柱、上平臺甲板、及上殼體或下殼體連接處提供適當對齊和足夠載荷傳遞的“貫穿”構件；

（5）主要結構構件交接處承受集中載荷的外部肘板、部分艙壁、平臺和骨架；

（6）高利用率區域，如錨索導向裝置和絞車支撐區，吊基座和起重機結點。

2）主要構件:

（1）組成箱型或工字型支承結構的上殼體或上平臺的甲板板、重型翼板和艙壁（受較大集中載荷處除外）；

（2）立柱、下殼體和上殼體、斜撐和水平撐桿等的外殼板；

（3）作為交接點局部加強或使交接點處結構連續的艙壁、甲板或平臺和骨架（作為特殊構件者除外）；

（4）重型底座和設備支撐，如錨索導向裝置、起重機座、鉆臺基座、救生艇甲板、推進器基座和直升機甲板。

3）次要構件:

（1）上平臺甲板或上殼體甲板板（作為主要或特殊構件者除外）；

（2）立柱、上殼體或上平臺、下殼體、斜撐和水平撐桿等的內部結構，包括艙壁、扶強材、平臺或甲板、和桁材（作為主要或特殊構件者除外）；

（3）甲板室；

（4）其它的特殊構件和主要構件無法進行分類的結構。

1.3 中國船級社（CCS）[4-5]

中國船級社對半潛平臺的結構分類規定如下:

1）特殊構件:

（1）立柱與上平臺甲板和上、下殼體交接部分的外殼板；

（2）組成箱型或工字型支承結構且承受主要集中載荷的上殼體或平臺的甲板板、重型翼板、外殼板和艙壁；

（3）撐桿的結點；

（4）主要結構構件交接處承受集中載荷的外部肘板、部分艙壁、平臺和骨架；

（5）立柱、上平臺甲板、及上殼體或下殼體連接處提供適當對齊和足夠載荷傳遞的“貫穿”構件；

（6）錨索導向裝置及支撐結構。

2）主要構件:

（1）立柱、下殼體和上殼體、斜撐和水平撐桿等的外殼板（作為特殊構件者除外）；

（2）組成箱型或工字型支承結構的上殼體或上平臺的甲板板、重型翼板和艙壁（作為特殊構件者除外）；

（3）作為交接點局部加強或使交接點處結構連續的艙壁、甲板或平臺和骨架（作為特殊構件者除外）；

（4）懸臂式直升機甲板和救生艇平臺的主要支撐構件；

（5）重型底座和設備支撐，如鉆臺基座、起重基座、隔水管支撐結構。

3)次要構件:

（1）立柱、上殼體或上平臺、下殼體、斜撐和水平撐桿等的內部結構，包括艙壁、扶強材、平臺或甲板、和桁材（作為主要或特殊構件者除外）；

（2）上平臺甲板或上殼體甲板板（作為主要或特殊構件者除外）；

（3）某些長徑比小的大直徑立柱（交接處除外）；

（4）直升機甲板和甲板室；

（5）管架；

（6）救生艇甲板。

2 認可項目結構分類的特點

結構設計時，影響選擇材料的主要是特殊區域。比較ABS、DNV和CCS規范對半潛平臺結構分類的規定，可以知道三個船級社均將錨索導向裝置、絞車基座、推進器基座和吊基座等區域界定為主要區域，DNV船級社明確指出在這些區域中利用率超過0.85的區域需要界定為特殊區域。下面以煙臺中集來福士交付的已經得到船級社認可的項目的結構分類圖紙對半潛平臺的結構分類特點進行總結性說明。

各規范都將立柱外板和中間的橫縱艙壁與上下船體交接部分的十字交叉點1 m圓弧范圍內及連接處大肘板止端1 m范圍內界定為特殊區域（圖1和圖2）。

常見的橫撐與立柱連接處的結點如圖3所示。

導纜器、錨絞車和吊車這些大型設備使用比較頻繁，對應的支撐區域屬于高利用率區域。將這些區域利用率超過0.85的區域界定為特殊區域。但是由于在設計初期無法知道各區域的利用率，故可以先根據經驗總結出這部分的特殊結構界定情況，后期分析的時候再進行補充完善。結合通過各船級社認可的半潛平臺的結構分類圖紙，可以將這些高利用率基座的支撐區域的外板和對應的應力集中點1 m范圍內構件界定為特殊構件（圖4～圖6）。

3 結構分類規律總結

通過對比三大船級社對結構分類的要求，結合實際半潛式平臺項目結構分類的特點，對半潛式平臺的結構分類規律總結如下:

1）結構分類的重點是明確特殊區域和主要區域。各船級社對特殊區域和主要區域的要求大致一樣。在高利用率區域，如錨索導向裝置和絞車支撐區，吊基座和起重機結點處等，各規范將此類區域界定為主要區域，只是將這個區域承受較大集中載荷的部分艙壁和骨架，外部肘板算作特殊區域。實踐中可以在后期分析的時候將利用率在0.85以上的區域界定為特殊區域，低于0.85的界定為主要區域。結合幾個交付項目的結構分類圖來看，這些受到較大集中應力的高利用率區域外部大肘板趾端1 m范圍內的整個外板都應該界定為特殊區域。結點處1 m范圍內的內部艙壁也應該界定為特殊區域。其它區域可以界定為主要區域。

2）各船級社都將立柱外板和中間的橫縱艙壁與上下船體相交部分的交叉點1 m圓弧范圍內界定為特殊區域，但實際項目中在界定的時候往往根據分析的結果，將連接處的加厚板范圍界定為特殊區域，比規范要求的區域要大。

3）橫撐與立柱連接處的特殊區域界定根據連接形式的不同要求也會不一樣。采用圓柱體插入到立柱的形式界定如圖3所示,實際項目在界定時范圍也會適當的加大，如采用搭積木式的橫撐連接形式，特殊區域的界定如圖7所示。

4）對承受較大的集中載荷區域和各部分連接處的疲勞極限區域都應該界定為特殊區域。

4 結束語

參照通過船級社認可的幾個半潛式平臺的結構分類圖紙，結合各對應船級社規范對特殊構件的要求，文章在分析后發現實際項目在界定特殊區域時范圍會比規范要求的大。在實際項目界定時往往會將各應力集中點和疲勞極限區域的厚板范圍都劃定為特殊區域。在高利用率區域，如錨索導向裝置和絞車支撐區，吊基座和起重機結點處，將利用率在0.85以上的區域界定為特殊區域，低于0.85的界定為主要區域。

[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]中國船級社. 海上移動平臺入級與建造規范[S]. 2005.

[5]中國船級社. 海上移動平臺入級規范[S]. 2012.