柱体式平台(Spar)因其在深水作业环境中出色的运动稳定性、安全性、经济性表现,被业界认为是最具发展前景的超深水海洋石油平台类型。本文首先对Spar平台的国内外发展应用现状进行了调研,分析了当前三代Spar平台的特点,在Geometric Spar和Cell-Truss Spar两种主流概念设计类型的基础上提出了一种新型的Spar平台——几何桁架式Spar(Geometric-Truss Spar),并对该新型Spar平台的主体外型进行了概念设计。根据南海某区域油气田开发需求及对应的环境输入参数,对几何桁架式Spar平台的主体结构、系泊系统、主尺度数据等进行了设计。利用ANSYS软件对该新型Spar平台进行结构建模和网格划分,进行结构受力分析,校核平台主体结构强度,分析该平台的结构受力关键点和薄弱点,为下一步的水动力分析打好基础,为平台结构详细设计提供参考。基于水动力计算软件AQWA,建立GT-Spar平台的水动力计算模型,采用三维势流理论,对平台进行频域分析,得到平台在不同频率下的水动力参数(如附加质量系数、辐射阻尼系数和运动幅值响应算子RAO等),并与同尺度的第二代Truss Spar平台分析数据作对比,结果表明:得到的频域响应结果响应正常,新型GT-Spar的水动力性能更优越。基于频域分析的结果,同时加入风浪流环境载荷,利用AQWA-Drift模块,建立GT-Spar平台的时域耦合计算模型,模拟平台在实际海洋环境中的运动,计算了风浪流0°入射方向条件下的平台运动响应时程及响应谱。最后针对GT-Spar平台的结构参数改变,探讨了垂荡板的数量变化以及垂荡板结构形状变化对平台运动性能的影响,探索了重心高度变化对平台运动的影响规律。结论表明,新型GT-Spar平台设计能够得到良好的运动性能,满足Spar类型平台的油气开采生产设计要求。与第二代Spar平台的性能参数对比结果表明,新型GT-Spar平台在设计上实现了性能优化。本文在对GT-Spar平台进行水动力性能分析的研究过程中,探讨总结的有关建模和网格划分的技巧及分析结论等对后来者于Spar平台的后续研究具有一定的参考意义。