当前的海上风电场一般采用固定式基础,但在水深大于50m的海域,固定式基础因成本过高而不再适用,浮式风机为开发深水海域的风能资源提供了一种较经济的选择。虽然国际上已提出了很多概念设计方案,并且已有数座浮式风机进行了全尺寸样机试验,如挪威的Hywind,美国的Wind Float和日本的Compact Semi-sub等;但世界上至今还是没有浮式风电场,究其原因还是浮式风机的成本太高,而钢结构的浮式平台可能是造成其成本过高的因素之一。相对于目前浮式平台主要采用的钢结构,钢筋混凝土结构具有成本低、耐腐蚀和施工简便等优点。因此本文提出了适用于5 MW风机的钢筋混凝土半潜型浮式风机平台的概念设计方案,并进行了稳定性、水动力性能和强度等性能研究,研究结果表明概念设计方案满足相关规范的要求,证明了钢筋混凝土浮式风机平台的可行性。主要内容有:(1)总结了浮式风机的发展现状,提出半潜型浮式风机平台的初步设计流程图和今后优化设计的方向;综述了半潜型浮式风机平台在性能分析方面的研究,包括稳定性分析、水动力性能研究和强度分析等,提出了在这些研究领域中有待进一步解决的问题。(2)基于重心移动原理,考虑浮式平台的静平衡角和摇摆周期等因素,提出了适用于半潜型浮式风机平台的初稳性高度限值计算公式;从进水角的角度分析浮式风机平台在大倾角稳定性中的最不利倾斜轴问题;采用SESAM软件建立概念设计方案中浮式平台的数值模型,研究了其完整稳定性和破舱稳定性。(3)介绍了波浪力计算的相关理论,推导浮体在波浪荷载作用下的运动方程;建立半潜型浮式风机平台的水动力模型,计算了浮式风机平台在横摇、纵摇和垂荡三个自由度上的响应幅值算子(Response Amplitude Operators,简称RAOs),分析了RAOs的幅值和峰值周期;最后研究了垂荡板结构对垂荡响应的影响。(4)建立浮式平台的整体有限元模型,采用规范推荐的方法计算风荷载和流荷载,采用基于谱分析的方法对不同荷载工况下的波浪周期和浪向进行搜索,在频域内计算关键截面的内力荷载量的响应谱曲线,以确定最危险浪向、周期和相位等设计波参数;然后根据相应的组合系数对不同荷载引起的内力进行组合,以获得浮式风机平台的整体和构件的内力云图,最后分析钢筋混凝土浮式风机平台的整体强度和关键节点强度。