随着海洋油气资源开发逐步向深水和超深水发展,各种新型海洋油气开发装备及开发模式应运而生。在深海工程装备的研发方面,我国起步较晚,尚存在一系列急需解决的关键技术问题。针对我国南海环境下超深水油气资源开发所存在的特有问题,对一种新型超深水灾害性海洋环境要素适应性海洋油气开发作业支撑系统——张力系泊式水中生产系统(Subsurface Tension Leg Production system,简称STLP系统),进行了一系列的结构设计与优化。作为一种新型水中完井与油气外输系统,STLP系统主要由四部分组成：张力系泊的桁架式海星浮筒(Truss Sea-star Pontoon,简称T-SSP) 、由T-SSP张紧并与海底井口头相连接的刚性立管、位于T-SSP上部的完井装置及连接完井装置与浮式生产平台的柔性跨接管。本文在T-SSP初步结构设计的基础上,对潜没浮筒的部分结构进行结构设计与优化。本文的主要研究内容包括：针对T-SSP桁架式悬臂结构的壁厚及加强环形式的结构设计；基于API规范,采用第二代非支配排序遗传算法对海星浮筒壳体进行结构优化设计；海星浮筒结构强度的有限元计算分析。本文研究对T-SSP进行了结构设计与优化,为STLP系统的下一步研发工作奠定基础。此外,本文研究对于其它水下压力容器的结构设计及优化具有—定的参考价值。