随着陆地油气资源被逐渐开采,储量减少,海洋石油气的开采已成为世界各国竞争的主要战略资源。由于大量海洋油气田处于深水或超深水海域,海洋工程装备逐步迈向深海已成为当前发展趋势。半潜式钻井平台作为深水油气开发的主流装备,一旦发生事故,不仅会造成难以估量的人命、财产损失,还会因油气泄露对海洋环境造成严重污染。因此,保证半潜式钻井平台结构具有足够的强度储备及疲劳可靠性,是其长期安全运转的关键。另外,半潜式平台结构不可避免存在刚度突变,如何合理进行关键区域局部结构优化设计,对结构安全可靠也起着非常重要的作用,是目前国内外研究的重点和热点。本文以作业于中国南海的深水半潜式钻井平台为研究对象,主要对其进行了水动力分析、结构响应分析、局部结构优化及关键节点谱疲劳分析等研究,主要研究工作包括以下几个方面:(1)归纳了适用于深水半潜式平台波浪载荷计算的各种设计波法,整理了基于SESAM软件的平台结构强度和疲劳寿命评估流程;(2)完成了目标平台的水动力分析和波浪载荷预报,采用长期预报方法得到设计波参数;考虑其他设计载荷,进行了平台总体结构响应分析,平台总体应力分布较为均匀,但也存在着明显应力集中的局部区域;(3)针对立柱与上部结构外侧连接区域,在初始模型的基础上提出了三种局部结构优化方案,并采用子模型法对各种设计方案进行了局部精细网格有限元分析,获得了较为精确的应力分布结果;(4)在总体强度分析和局部强度分析的基础上,针对三种局部优化方案共筛选出55个疲劳危险节点,采用谱分析法进行了节点的疲劳强度分析,预报了它们各自的疲劳寿命,并进行了疲劳参数敏感性分析。