复杂荷载环境下基础振动响应的评价和调控是海上风电结构设计和运营的关键性难点问题。针对我国海上风电开发所面临的海床地质条件差、荷载环境复杂、设计要求高等三大主要问题,本文提出新型桩桶组合结构基础形式、揭示基础振动响应规律、建立振动评价方法、并建议抗振调控措施。主要取得以下创新性成果:(1)发明了一种海上风电新型桩桶组合结构基础形式。这种新型组合结构形式简单,可在同等桩径和桩长条件下增大风机容量,或在同等承载力条件下可减小桩径和桩长,减小施工难度和造价。与单桩基础相比,新型组合结构基础具有承载力高、泥面位移小、倾斜角小、抗冲刷、抗液化等优点。(2)揭示了海上风电基础在海风、海浪、海震荷载耦合作用下的振动响应规律,阐明了荷载耦合作用下的基础振动叠加效应。风震耦合中塔筒结构与基础惯性相互作用显著;风浪耦合中海床表层孔压震荡明显并不断累积发生液化,导致基础位移和倾角不断增大,风浪震耦合综合了结构与基础惯性相互作用、桩土运动相互作用及海床地震液化和波浪液化等多方面的影响。对比分析了刚短桩、弹性中长桩和组合结构三种基础形式的响应差异,表明组合结构基础刚度很大,显著减小振动幅值和残余变形,位移形态为上部偏移和下部弯曲,泥面位移和倾角均较小。(3)提出了系统频率设计实用计算公式,其中考虑了风机塔筒的变截面特性,表征了塔筒转动惯量和分布质量随直径的变化,添加了桩土相互作用产生的地基转动刚度的影响,可用于海上风电结构的设计优化。研究表明,当风机塔筒高度超过100m、壁厚超过0.1m时,系统频率变化的边际效益较弱;大桩径有利于减小软粘土和松砂等软弱土地基对于系统频率的影响,而且桩径对频率影响的分界点是优化设计的关键因素之一;大直径单桩基础设计存在最优桩长。(4)建立了系统频率偏移实用数值算法,可用于评估运营期风浪震荷载作用下的桩周土循环蠕变、海床液化、海流冲刷、海底流砂和表层滑坡等导致的系统频率偏移。建议了提高海上风电基础抗风浪震荷载作用能力和减小频率偏移的调控措施。