海上油气田的安全高效开采依赖于对海洋环境条件的客观认识,海洋工程环境条件及其诱导的环境荷载的确定是结构设计的重要组成部分之一。准确预测海洋环境条件的强度、出现的概率及其诱发的荷载,对海洋工程的安全生产及经济效益至关重要。设计海洋工程结构时,安全性和经济性是海洋工程设计中彼此矛盾的两个方面。目前,我国技术规范主要采用单因素频率分析法估计海洋环境设计参数。由于该方法中各种荷载都是独立进行长期统计,致使设计参数偏高,无形之中增加了平台的建造成本。本文基于最大熵分布,提出适用于拟合估计风、浪、流等环境条件的多维等效最大熵分布模型。在考虑海洋工程设计寿命的基础上,采用多种基于多维等效最大熵分布的设计方法确定海洋工程环境条件设计联合重现值,使海洋平台结构设计更加合理可靠,为适用于我国沿海采油区域不同结构型式的、既能保证结构安全又可合理降低投资成本的海洋环境条件设计标准提出建议。本文简述了工程实例中的数据来源,包括波高、风速等数据的观测方法和两种国内外风浪后报模型。经过误差检验分析,认为这两种模型拟合结果良好,适用于作为推算海洋环境条件联合重现值的样本。由于最大熵分布的物理理论基础,相较其他分布模型更具说服力。在前人推导的最大熵分布基础上,引入位置参数,许多常用分布可以看作是该分布模型的特殊形式,可以预测最大熵分布具有更广泛的适用性。最大熵分布包含四个参数,而皮尔逊、冈贝尔等方法实际上只包含两、三个参数,这意味着最大熵能更好的拟合观测数据。由于分布参数多,线型灵活,求解参数比较困难,本文基于工程实际推导了经验适线法和L-矩法,以拟合最大熵分布模型的参数。首次提出复合泊松-最大熵分布模型,并将之用于分析台风波高和超过阈值的有效波高,模型拟合结果良好,与年极值法分析结果相一致。与最大熵分布相比,泊松-最大熵分布考虑了极端海洋环境条件如台风,具有实际意义。但在使用泊松-最大熵分布统计分析风暴不太明显的海域时,阈值的确定依然是需要研究的问题。简析现有多维分布模型,首次提出等效多维最大熵分布模型和复合等效二维最大熵分布,编制MATLAB程序,对风、浪、流联合出现概率进行拟合估计,经计算比较后,可以认为多维等效最大熵分布模型可以用于拟合复杂多变的海洋环境条件,且精度相对较高。建立多维极值模型得到的联合重现值并不唯一,为确定其唯一解,对ANSYS软件进行了初步的二次开发,推导了平台荷载与环境条件的经验关系式,为联合重现值推算提供了约束条件。基于最大熵分布和三维等效最大熵分布,以对渤海某平台为例,比较分析了四种环境要素联合重现值的推求方法。其中,条件概率分布设计法中,首次应用了次要环境条件联合概率取均值的方法。通过实例计算可以看出,由于考虑了波高、风速与流速之间的相关性,基于等效三维最大熵分布模型的平台荷载重现值法、条件概率分布设计法以及联合环境条件设计法,比基于一维最大熵分布模型的传统的单因素统计方法计算所得联合重现值小,且得到的平台倾覆力矩值也较小,合理降低了平台的投资成本。传统的海洋工程设计环境条件重现期通常取五十年或一百年,但这并没有明确的理论依据和论证分析,因此,本文基于海洋工程的设计寿命推求所需海洋环境联合重现期后,进而计算波高、风速和流速等的联合重现值,为设计部门提供参考。