随着我国深海能源开发的不断深入,深水导管架平台建造数量正不断增加。从深水导管架平台整个生命周期来看,对其进行结构轻量化优化设计,即通过优化方法对深水导管架平台进行形状、结构、拓扑等优化设计,减小导管架结构单元冗余单元及横截面积,同时通过结构分析对优化结果进行安全可靠性检验。由于深水导管架平台重量很大,通过优化结构,可以节约建造过程中钢材的消耗量,大幅减少建造成本,增加经济效益,使得结构更加稳定,安全性更高,服役期更长。本文依托HY 14-1油气田某深水导管架平台,采用ANSYS有限元分析软件拓扑优化模块,提出了深水导管架平台逐步迭代拓扑优化方法,基于结构分析软件SACS进行优化结果验证。主要进行了以下研究:首先,按照HY 14-1油气田实际工程项目资料以及东海特定海域实际工况,建立了某4腿8裙桩结构有限元分析模型,工作环境位于东海某海域,水深约137.5m,考虑风载荷、波浪载荷以及流载荷对导管架平台的整体作用。其次,针对课题研究目标,采用ANSYS有限元分析软件拓扑优化模块,提出了深水导管架平台逐步迭代拓扑优化方法,在优化约束下逐步取消导管架支撑结构的激活过程,直至达到优化目标或最大迭代次数为止。经过迭代拓扑计算,得到了最优化的导管架平台拓扑结构。在对深水导管架平台进行轻量化拓扑优化过程中,根据分析计算可以看出,导管架结构立面采用K型撑杆替代X型撑杆,可以有效减轻导管架平台质量;在满足强度的条件下,对深水导管架平台进行尺寸优化时,减小导管架主腿管径是一个比较可行的轻量化方法;在进行优化时,可以结合力传递路径,在水平层下桁架结构采用最短力传递路线方案,取消多余水平撑杆,进而减轻平台总重量。最后,基于结构分析软件SACS,在保证外界约束一致的前提下,对导管架平台优化前后的模型进行了静力学分析、动力响应分析以及响应谱疲劳特性分析。在满足强度、稳性、疲劳和安全的要求下,优化设计后导管架平台用钢量较少,重量较轻,优化后的导管架重量减少了8.2%,减少了18处节点,达到了预期的轻量化技术指标。本文运用逐步迭代拓扑优化方法,完成实际项目中的优化目标,即减少用钢量,降低油田开发成本,提高收益率,对海洋工程平台优化设计领域具有一定的实际参考意义。