随着近海石油资源逐渐匮乏及海洋工程技术的进步,人们将探索的脚步逐渐走向深海。作为深海油气开采主要装备之一的半潜式钻井平台逐渐向大型化发展。伴随着半潜式钻井平台的大型化,生活楼开始趋于大型化。增大的生活楼会引起两个问题:一、生活楼开始参与总变形,其与主船体连接区域由于不连续会产生严重的应力集中现象,影响平台结构安全;二、生活楼重量增加,平台重心升高,将会严重影响平台的总体性能。本文以半潜式平台生活楼为主要对象,针对上述两个问题进行研究,主要内容包括:(1)对深水半潜式钻井平台进行全船有限元建模,基于随机设计波分析法确定设计波参数,获得影响生活楼与主船体甲板连接区域局部强度的主导工况。在主导工况下,以肘板的尺寸、形状为设计变量,以肘板强度为约束条件,以生活楼最大应力和肘板利用率为目标函数,采用响应面法建立数学模型,并利用邻域培植多目标遗传算法对响应面进行求解,设计出兼顾生活楼安全和肘板利用率的最优化肘板方案。同时研究权重比的变化对最优肘板尺寸和形状的影响。(2)对最优肘板方案在典型设计波工况下对生活楼与主船体连接区域的应力集中改善程度及肘板的疲劳性能进行评估,分析肘板各热点的浪向敏感性和海况敏感性。(3)开展复合材料生活楼结构优化设计研究工作。以碳纤维增强复合材料替代传统钢材,并采用薄壁夹筋复合材料板与帽形桁材相组合的方式构造甲板板架与围壁结构。在生活楼甲板设计载荷下,以薄壁夹筋复合材料板面板厚度、面板间距、夹筋厚度、帽形桁材厚度、帽形桁材高度等为设计变量,以甲板板架的强度和刚度为约束条件,以结构轻量化为目标,开展生活楼甲板板架结构优化设计,获得最优化甲板板架结构参数,并验证其在典型设计波工况下的结构安全性。(4)对围壁与主船体连接区域的应力集中问题进行研究,采用加强连接点同时用弹性连接替代刚性连接的方案解决应力集中问题,并对两种方案的改善效果进行评估。本文所完成工作可为半潜式平台生活楼局部结构强度分析与优化、复合材料生活楼优化设计提供一定的参考。