随着陆上石油资源日趋枯竭,海洋石油成为人类重要的能源来源之一,深海平台技术开发已经成为国际海洋工程界的一个热点。Spar平台由于其灵活性好、建造成本相对较低、运动性能优良,已经成为我国在南海油气开发首选形式之一。本文主要研究Spar平台上体模块布置、结构设计和强度分析问题,对我国深水平台的设计具有较重要的理论和工程意义。本文根据国内外平台上体布置及结构设计资料,考虑海洋石油钻井及采油工艺过程,选择平台上体的主尺度及主要设备,按CCS《海上移动平台入级与建造规范(2005)》中的要求完成总布置设计,初选平台上体结构的构件尺寸。根据上体载荷特点和结构变形特征,建立整体结构分析模型,包括上体结构的尺寸、单元形式及边界条件。运用大型有限元通用软件MSC.Patran,建立了平台上体整体结构三维有限元板梁模型。针对平台作业工况和风暴自存工况,考虑三个风向和风速,计算风载荷,及确定其他载荷大小和分布。计算得到了平台上体结构变形分布及应力分布,明确了结构的危险部位。针对应力计算结果,按照CCS《规范(2005)》进行不同结构部位的强度校核。针对结构有限元计算结果,调整了结构布置,完成了上体总布置和结构设计,绘制了上体总布置图和结构图,结果满足规范和在位使用强度要求。计算分析表明,平台主体对平台上体的约束形式对上体甲板结构的强度影响较大,约束点位置的合理布置有利于减小平台上体结构的应力及变形。由于平台主体对上体的约束点较多,风载荷相对于工作状态的垂向载荷对甲板结构的影响较小。本文设计的Spar平台上体结构布置合理,强度满足CCS《规范(2005)》要求。