GB／T 23511-2021  石油天然气工业 海洋结构的通用要求

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注：规定要求包括完整性和功能性要求。 3.37 平台platform 为开发和生产石油、天然气建造的结构和非结构系统的完整组合。 注1：平台包括结构和非结构系统，如平台上部设备、管线和住宿。 注2：平台包括隔水套管和立管，但不包括油气井的非结构构件。 注3：平台不包括支撑地基的地质层。特定场址的岩土参数提供了模拟平台基础或锚固所需的边界条件。 3.38 基准期 月referenceperiod 确定操作、环境、偶然和/或重复作用的代表值（3.40)所依据的时间周期。 3.39 可靠度 reliability 在规定周期内的性能（3.36）。 注1：当可靠度用于极限状态时，可表示为未超过极限的概率。 注2：规定的期限通常为一年。 3.40 代表值 representativevalue 用于验证设计/评估工况（3.16)中极限状态（3.31)的基本变量（3.7)值。 注：设计验证中使用的两种代表值为特征值和名义值。 3.41 抗力 resistance 结构(3.53)或结构构件(3.49)承受作用效应（3.4)的能力。 3.42 重现期 returnperiod 事件发生的平均周期。 注1：海洋工业通常使用以年为单位的环境事件重现期。以年为单位的重现期与事件年超越概率的倒数相同。 注2：在本定义中，事件既包括离散危害事件，也包括相关变量超出极限的事件。 3.43 立管riser 海上管道的一部分，连接海底（3.46）与平台管道终止点的管道。 注1：对于固定结构，终止点一般位于上部组块。 注2：对于浮式结构，立管可以终止在平台的其他位置。 3.44 鲁棒性 robustness 结构（3.53）承受危害事件（3.27)而不发生与作用事件不相称损环的能力。 3.45 冲刷scour 流或波浪引起的海床（3.47）物质迁移。 3.46 海底seafloor 海洋与海床（3.47）的界面。

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ALS偶然极限状态（abnormal/accidentallimitstate） FLS失效极限状态（fatiguelimitstate） IMO国际海事组织（internationalmaritimeorganization） QA质量保证（qualityassurance） QC质量控制(qualitycontrol) SLS正常使用服役极限状态（serviceabilitylimitstate） ULS承载能力极限状态（ultimatelimitstate）

装修软件ALS偶然极限状态（abnormal/accidentallimitstate) FLS失效极限状态（fatiguelimitstate） IMO国际海事组织（internationalmaritimeorganization） QA质量保证（qualityassurance) QC质量控制(qualitycontrol) SLS正常使用服役极限状态（serviceabilitylimitstate） ULS承载能力极限状态（ultimatelimitstate）

整个寿命期内（见5.4），海上结构物的规划、设计、建造、运营及评估应具有合适的结构完整性 （见5.2），并满足所有的功能要求（见5.3）。 本文件提出的要求可能与地区、国家及地方法规和标准的要求不同，尽管地方法规要求优先，但只 有同时满足本文件要求时，才能声称符合本文件的要求。 注：船旗国和沿海国当局对人员安全的要求对浮式结构物的设计具有实质性影响

海上平台的功能可包括钻井、生产、工艺、储存、卸载、人员住宿或支持石油和天然气行业的其他 功能。 作业者应规定平台（包括结构）的功能要求和设计寿命。 宜根据ISO137023规定控制和缓解火灾和爆炸的功能要求。平台功能决定选择何种方法以及缓 解措施（包括安全系统）。 应确定并记录所有影响结构布局和设计的功能、操作要求，包括海洋生物、环境和土壤条件。 应确定并记录临时和运行阶段的所有功能、操作要求，以及抵抗可能影响结构布局和设计偶然事件 的鲁棒性。 注：浮式结构的功能要求也包括海事功能。

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5.4结构特定阶段要求

念上的开发阶段联系在一起。 已建结构应在评估其剩余使用寿命（包括延寿）合于使用之前完成规划，以获得代表结构当前状况 的数据和模型。 宜考虑环境、经济和社会的可持续性及相互依存的关系。 确定结构相关要求时宜与非结构专业相关的功能要求联系在一起。某些情况下，需要对结构组成 进行重大修改，以满足功能要求并减小非结构专业的风险

5.4.3结构完整性管理

应在设计阶段开发结构完

应在设计阶段考结构或构件在设计寿命结策时的弃置，

阶段考结构或构件在设计寿命结策时的弃置 业者的规范进行弃置

5.5.1耐久性、维护和检测

结构的耐久性应通过充分的设计、评估、检查、监测、维护和维修来实现。适当考虑腐蚀、磨损造成 材料损失以及其他可能造成结构或构件抗力退化的影响。 注1：运行事故也可导致退化，如物体掉落或腐蚀性、冷冻性液体溢出。 结构和结构构件的耐久性应通过以下方式实现： a）检查和维护； b）对结构进行设计，防止结构在服役期内出现退化； c）a)和b)的组合。 注2：并不是仅仅通过简单的设计计算就能实现结构完整性、预期设计服役期内的可用性和耐久性，还取决于建造 10

结构的耐久性应通过充分的设计、评估、检查、监测、维护和维修来实现。适当考虑腐蚀、磨损造成 材料损失以及其他可能造成结构或构件抗力退化的影响。 注1：运行事故也可导致退化，如物体掉落或腐蚀性、冷冻性液体溢出。 结构和结构构件的耐久性应通过以下方式实现： a）检查和维护； b）对结构进行设计，防止结构在服役期内出现退化； c)a)和b)的组合。 注2：并不是仅仅通过简单的设计计算就能实现结构完整性、预期设计服役期内的可用性和耐久性，还取决于建造

阶段的质量控制、现场监督以及结构使用和维护方式等。 注3：可根据计算、试验研究、其他结构的经验或上述方法的组合来评估退化速率。合适的保护系统可有效减少或 者防止退化。 检查和维护计划应与结构的设计和使用、所在的环境条件以及由此产生的退化率保持一致。 应确保结构和结构构件的设计和建造在两次检查之间的退化保持在规定的阈值以下。设计应便于 进人结构进行检查，而无需进行不必要或不合理的复杂拆卸。 检查规划和执行应包括预定基线检查、定期检查、特殊检查和非预定检查（例如，在地震或其他极端 环境或偶然事件等危害事件之后）。 如果保护系统或结构构件退化或损坏，维护应包括维修受影响的保护系统或修理受影响的结构 构件。

结构设计/评估基础应包含所有相关危害事件（见7.2）以及结构在服役期内与设计/评估工况 （见7.4)相关的所有功能要求（见5.3），包括结构建造、制造、运输、安装和弃置。 应规定设备和物料的总体布置，并确定相关重量和重心。应注意此类设备和物料有可能暴露于危 害事件中，例如由于环境或偶然事故造成的危害事件。 6.2～6.5中确定的条件和要求也应包括在设计/评估基础中。 结构和结构构件的规划和设计/评估应确保加速度、速度和位移不会对人员安全健康和工艺设备运 行产生危害。

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应规定相对于真北方向的场址位置、结构位置、方位及其公差。 结构及辅助系统（如桩、系泊缆、锚、隔水套管、立管、外输系统、张力腱、护道、移动式防护栅栏、临时 避难所和逃生系统）的位置和方向宜考虑以下因素： 油藏造； 建造要求（包括钻井船和/或施工船进人通道，定位系统和辅助设施）； 自然环境（包括主风向、波浪和冰漂移方向）； 附近的其他平台和基础设施（水下井口、管汇、海底管道等）； 船舶和直升机的进出通道，

6.4.1海洋场址调查

6.4.2海床不稳定性

6.5具体设计/评估要求

上部结构应在波浪或结冰条件下具有间隙裕度。在无法提供间隙裕度的情况下，可设计/评估上部

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应确定飞溅区的范围和飞溅区的排水系统：甲板标高、浮式结构的运动、潮差、平台沉降、波峰和 皮谷。 对于有吃水调节系统的浮式结构，飞溅区的上下限应按照预期的吃水数值来确定。 疲劳设计以及海洋生物生长程度产生影响

6.5.5隔水套管和立管

所有隔水套管和立管的数量、位置、尺寸、间距和作业条件应在结构设计之前确定。在适用的情况 下，应注意自升式作业的可用性。这可能会影响整个现场布局、接口引线的绞车布置以及整体结构 间隙。 布局和配置优先考虑的应是保护隔水套管和立管免受意外和危害事件造成的损坏，其次是减轻这 种潜在损害的不利后果

6.5.7附加作业要求

在5.3的基础上，除平台及其设施和设备的作业要求外，还应确定以下要求： a）直升机的类型、大小和重量； b 补给船和其他服务船以及移动组块的类型、尺寸和位移； ） 甲板起重机、装卸区和其他物料搬运系统的数量、类型、尺寸和位置； 根据应急响应预案，规划人员逃生、疏散和救援的规定见ISO1554414)

在5.3的基础上，除平台及其设施和设备的作业要求外，还应确定以下要求： a）直升机的类型、大小和重量； b）补给船和其他服务船以及移动组块的类型、尺寸和位移； c）甲板起重机、装卸区和其他物料搬运系统的数量、类型、尺寸和位置； d）根据应急响应预案，规划人员逃生、疏散和救援的规定见ISO15544L14

在结构生命周期的所有阶段 见的与结构可靠性相关的所有范害进 行识别与评估（进一步的指导见附

在决定哪些事件需要对结构设计/评估进行验证，以及哪些事件可以单独通过操作措施进行管理 时，适当考虑与低概率事件相关的不确定性。 如果由特定危害产生的危害事件的量级和概率存在变化范围，或符合上述多个类别，则可建立危害 曲线来描述其变化（见A.7.2）。 应同时考虑总体策略和具体措施，以防止发生危害事件，并应对或减轻危害事件的可能后果，例如： 对危害每个阶段的发展和操作进行规划； 一 通过以下举措减轻危害事件对结构的影响： ·消除危害； ·预防危害事件，例如规避； ·提供被动防护，例如在危害和结构之间设置屏障物； 主动的危害管理策略； 提供鲁棒性（见5.5.2）； 考虑后果； 设计结构使其能承受在相应设计/评估工况下的作用

7.3.2暴露等级 L1

除非证明结构满足了被划分为较不严格暴露等级的要求， 否则结构应划分为在所有设计评估工 下的最严重暴露等级L1。 示例：有人、非疏散结构和高环境后果的平台。 如果满足以下条件，在设计/评估工况下，结构可划分为暴露等级L2（7.3.3）或L3（7.3.4）： a）潜在的生命安全后果已经减轻； b）潜在的环境污染后果已经减轻。

7.3.3暴塞等级 L2

如果以下所有条件均适用，则在危害事件中，结构可划分为暴露等级L2： a）考虑预测数据的可靠性，以及在危害接近时安全疏散平台的时间和能力，制定方案并记录，确 保平台在特定的危害事件发生前能够安全疏散； b） 根据a)中规定的方案，可通过撤离降低了结构的计划（设计)或剩余（在位评估)寿命的生命安 全风险，并记录； ） 平台不具备高烃流量或大量过程处理能力； d）平台没有大量过程或存储库存，除非在危害事件发生之前有成文的方案来管理或减少库存； e） 所有可能的自流井都配备了功能齐全的井下安全阀，并按照适用规范制造和测试，宜考虑当系 统任何部分（包括立管/导管）发生故障时，流动的可能性； 提供发生危害事件时立即关闭石油或天然气生产的依据方案，并记录； g 可能受到危害事件（包括危害事件的后果）影响的管道，由于存量和压力，或者海底隔离阀（海 底隔离阀位于足够远的距离而不受到故障影响，并根据适用规范制造和测试)的影响，其释放 碳氢化合物的能力受限。 对于特定的平台或设计/评估工况，定性描述语（例如“高”“大”和“不受控制”)的量化应由作业者确 定并经利益相关者同意。作业者可将这些描述符与其内部的风险严重程度分类相匹配，以确认这三种 泰露水平的生命安全、环境和经济后果之间的一致性

7.3.4暴露等级L3

应为每个危害事件或主要作用的其他来源或成因建立设计/评估工况，见10.2.1。根据作用、作用 组合、结构形式、极限状态和其他参数建立设计/评估工况。A.7.4中给出了进一步的指导。 设计/评估工况可分为以下几类： 操作设计/评估工况（见7.4.2）； b) 极端设计/评估工况（见7.4.3）； C) 罕遇设计/评估工况（见7.4.4）； d 偶然设计/评估工况（见7.4.5）； e） 短期设计/评估工况（见7.4.6）； f)）正常使用设计/评估工况（见7.4.7）

应为每个危害事件或主要作用的其他来 、结构形式、极限状态和其他参数建立设 设计/评估工况可分为以下几类： a）操作设计/评估工况（见7.4.2)； b）极端设计/评估工况（见7.4.3)； c）罕遇设计/评估工况（见7.4.4)； d）偶然设计/评估工况（见7.4.5)； e) 短期设计/评估工况（见7.4.6）； f 正常使用设计/评估工况（见7.4.7）

主要作用的来源或成因可包括永久和可变的重量（见9.2和9.3)以及危害事件（见7.2）。主要作用 与辅助作用相结合，见10.2.1，以确定该作用类型的总作用。相关结构类型标准（见图1)确定了该结构 类型的主要设计/评估工况。 应建立设计/评估工况，以确定最大、最小或反作用（如果相关）。对可能由于动态响应而产生更大 作用效应的较小规模的作用组合（例如海洋气象作用），也应建立设计/评估工况。 以不同方式影响结构的危害事件（例如波浪的方向性和形状以及冰的特性），可被视为独立的设计 评估工况。 对于每种设计/评估工况，应根据结构的寿命及其实际或预期的状态（如峻工、退化、损坏后）规定结 构形式。

7.4.2操作设计/评估工况

应为正常操作事件和低概率操作事件[见7.2a)引起的主要作用（包括事故）建立操作设计/评估 工。 主要作用的类型分为永久作用和操作作用，见10.2.2。通常，所有设计/评估工况下的永久作用都 是相同的。因此，每个操作设计/评估工况都由主要操作作用区分开来。 如果会造成严重的作用效应，应确定永久作用或操作作用的每一个最小或反作用的操作设计/评估 工况，并操作设计/评估工况应包括或不包括相应的环境作用。 结构的整体性能本质上是弹性的，通常采用线性结构分析。但是，取决于结构或结构构件的特性 分析还适当考虑非线性行为和有限塑性行为，以便： 一模拟局部应力集中； 一当接近极限状态时，考虑局部的屈服和塑性； 一对非线性行为（例如桩土相互作用、系泊）进行建模。 在操作事故中，如果某些结构构件抵抗作用效应的能力没有降低（例如，薄膜力作用的板具有合适 的延展性），则可以考虑某些结构构件的非弹性行为。 对于操作设计/评估工况，应包括8.3.2中规定的极限状态ULS，和ULS2。 应在验证设计/评估的作用和抗力

7.4.3极端设计/评估工

7.4.4罕遇设计/评估工况

对于暴露等级L1和L2(贝 主要作用。主要作用类型为环境作用类型，见10.2.2

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7.4.5偶然设计/评估工况

应为每个偶然事件建立偶然设计/评估工况。此类事件导致主要作用。主要作用类型为偶然作用 类型，见10.2.2。 在确定结构的极限抗力时，可考虑系统和构件的延展性以及极限非线性承载力。结构分析和结构 性能应与罕遇设计/评估工况相同，见7.4.4。 应确保有合适的结构完整性，以便在发生对生命安全有影响的罕遇环境事件后能进行应急响应。 尽管结构完整性满足ALS的设计/评估标准，但率遇环境事件可能会导致部件或局部损坏，见A.8.3。 在发生任何此类损坏后，或预期发生会导致此类损坏的预定偶然事件之后，应建立并验证进一步的设 计/评估工况。这些进一步的情况可以属于7.4.1中描述的任何类别，由作业者或设计者确定。 对于偶然设计/评估工况，应包括8.3.2和8.3.3中规定的极限状态ULS2和ALS；也可以使 用ULS。 设计/评估验证应使用统一分项系数和具有特定超越概率的主要作用

7.4.6短期设计/评估工况

短期设计/评估工况应适用持续时间通常不到一年或者可能只有几关的活动或结构形式。 操作、环境和偶然设计作用可基于短期的数据。环境设计作用可依据短期的季节性数据和概率，并 且如果合理的话，也可依据缩短的重现期。罕遇和偶然事件通常与短期设计/评估工况无关，但有时也 同以为这些事件建立设计/评估工况。 短期设计/评估工况包括一系列不同的工况，包括： a）瞬态设计/评估工况，例如在制造期间（包括混凝土施工、现场维修和弃置）的工况； b）临时设计/评估工况，例如运输和安装阶段的工况； c）损伤后设计/评估工况，例如在结构等待维修时的工况。 损伤后的构型或状态包括由于结构构件缺失、过度变形、几何特性改变（如腐蚀或疲劳）以及材料特 性改变（如火灾）导致的结构抗力下降。 这些设计/评估工况的主要作用类型通常是永久性的、受操作和环境改变影响的。 如果希望每个构件和作为一个整体的结构（或构造部分）保持在其极限状态范围之内（例如在运输

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过程中），则应建立并验证短期设计/评估工况，以帮助建立考虑短时间内环境状况的操作和极端设计/ 评估工况。 如果希望在作用发生后，采取措施之前考虑受损结构的整体倒塌和生存能力，宜建立并验证短期设 计/评估工况，以帮助建立考虑修改结构构型和短时间内环境状况的率遇和偶然设计/评估工况。 注：在对因持续的危害事件造成的受损结构进行评估时，例如同一风暴中的后续波浪，不使用短期设计/评估工况。 同时准则使用造成损害的危害事件中所使用准则。 如果结构整体的关键部分在特定环境状况下的一个足够长的周期内被认为应疏散或进去修理和移 动，则该结构可能处于损坏状态。 短期设计/评估工况的极限状态应至少包括8.3.2和8.3.3中规定的极限状态ULS2和ALS，以解 快生存能力的问题。这足以用于损伤后的评估。若设计/评估工况旨在避免所有损坏（如施工阶段发生 的摄坏），还应包括8.3.2中规定的极限状态ULS，

7.4.7正常使用设计/评估工况

正常使用设计/评估工况通常针对在位使用条件建立，以验证结构和结构构件的功能是否满足在位 要求（如提供人员舒适性和保持设备在相关操作限制内）。 正常使用设计/评估工况的极限状态如8.3.4所述。在极限状态验证中，主要作用的分项系数在 10.6中给出。主要作用通常是伴随着日常环境作用的操作作用，或者，如果作业者就特定活动或操作 进行了定义，则环境作用比极端作用更可能发生

3.2基本变量和代表值

基本变量应用于表示物理量，如儿何变量（空间量）、力学 抗力模型中使用的其他变量。 示例1：管状构件的厚度和直径、钢的届服强度、波高及其周期。 作为极限状态验证程序的一部分（见8.4)，应将值分配给基本变量或使用基本变量计算出的变量 如由作用和抗力模型产生的作用和抗力。这些值被称为变量的代表值。 代表值可以是特征值或名义值，如下所示。 特征值是在统计的基础上得出的，是在有足够多可用数据的情况下确定代表值的首选方法

8.3.1极限状态分类

极限状态是结构或结 的设计/评估准则。极限状态分为以下四类 a）临界极限状态(ULS)； b）罕遇/偶然极限状态（ALS）

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c）在位极限状态(SLS)； d)疲劳极限状态(FLS),

8.3.2临界极限状态

8.3.3罕遇/偶然极限状态

当海洋结构物不再有系统延展性或残余应力时，ALS可用于结构或结构关键部分的完整性完全丧 失的情况。ALS也可用于结构内部机理发生转变（塌或过度变形）和失去维持静止能力（发生自由漂 移）的情况。 ALS适用于罕遇设计/评估工况（见7.4.4)和偶然设计/评估工况（见7.4.5）。作为设计过程的一部 分，ALS也适用于损伤后条件（包含在短期设计/评估工况中）（见7.4.6）。 注：从结构的第一个部件不再满足其单独的设计/评估标准到结构完全丧失完整性（整体塌），在此期间系统的额 外抗性受其鲁棒性影响（见5.5.2)。

整性元全 失的情况。ALS也可用于结构内部机理发生转变（塌或过度变形）和失去维持静止能力（发生自由漂 移）的情况。 ALS适用于罕遇设计/评估工况（见7.4.4)和偶然设计/评估工况（见7.4.5）。作为设计过程的一部 分工程规范，ALS也适用于损伤后条件（包含在短期设计/评估工况中）（见7.4.6）。 注：从结构的第一个部件不再满足其单独的设计/评估标准到结构完全丧失完整性（整体塌），在此期间系统的额 外抗性受其鲁棒性影响（见5.5.2)。

8.3.4在位极限状态

海洋结构物的SLS与规定其特定用途的标准相一致。在位极限状态的例子有： 影响结构或非结构构件有效使用的变形或位移； 造成人员不适或超出设备限制的运动； 引起人员不适或影响非结构构件或设备的过度的振动（尤其是发生共振）； 影响结构或非结构构件预期功能的局部损伤（包括开裂）； 降低结构的耐久性和影响结构和非结构构件性能和几何参数的腐蚀。 SLS限制可根据公开文件（如行业指南）中的建议来确是，也可由相关法规来确定。其他SLS限制 由作业者根据耐久性、设备操作和人员舒适性等功能要求确定。 为了通过设计控制SLS限制，通常需要使用一个或多个约束（限制）。这些约束描述了诸如变形、 加速度、振动和裂纹宽度等可接受的限值。 SLS适用于正常使用设计/评估工况，见7.4.7

给排水标准规范范本8.3.5疲劳极限状态

海洋结构物的FLS用于处理通常由于重复环境作用造成的累积损伤。这些作用会导致退化，使得 累积损伤可以达到定义的“失效”极限，通常是结构构件的失效。 示例：对于管状钢构件，典型的疲劳极限状态是沿厚度方向产生穿透裂纹。 如果认为某个结构构件未通过FLS检验，则可以在损坏状态下评估其操作工况和短期设计工况， 然后再评估是否需要维修

8.4极限状态验证程序