风能是一种不产生任何污染的可再生能源,是当前经济和技术上最具商业化规模开发条件的新能源。我国可开发利用的风能资源约为10亿kW,其中,可开发和利用的海上风能约7.5亿kW,开发潜力巨大。本文以3MW海上风机典型三脚架基础结构为研究对象,基于半整体方法,采用有限元软件SACS,研究了海上风机三脚架基础结构的静、动力及疲劳特性。所开展的主要工作包括：(1)结合初始模型参数、土壤参数及海洋与水文参数,应用SACS有限元软件建立风机基础结构的初始模型。根据国内外相关规范,确定计算工况及相关系数,研究海上风机三脚架基础结构的控制工况及控制荷载方向。通过与前人的研究成果进行对比分析,证明了对海上风机基础结构进行多方向静、动力分析的必要性,为海上风电结构的反应分析提供新的思路。并基于研究成果,对该海上风机三脚架基础结构进行了静、动力分析。(2)应用SACS软件,结合海上风机三脚架基础结构所处海洋环境的风向、波向概率分布,将结构疲劳荷载根据实际环境作用方向施加至风机基础结构上。基于确定性方法计算风机荷载引起的疲劳损伤效应,基于波谱计算波浪荷载引起的疲劳损伤效应,进而得到风机结构的总体疲劳损伤程度。通过分析波浪荷载产生的疲劳效应在风机结构总体疲劳效应中所占的比例,证明了波浪疲劳分析的重要性。并与单方向输入环境疲劳荷载得到的基础结构疲劳损伤效应进行对比分析,证明了荷载全方位输入下的疲劳损伤分析的合理性。上述研究为海上风机结构提供更加合理的疲劳分析方法。(3)根据风机基础结构的静、动力分析及疲劳分析结果,本着安全、经济、合理的原则,对风机基础结构的构造及杆件尺寸进行优化设计,使其满足各种校核要求。研究证明了结构优化设计的重要性,为海上风电结构的设计与优化提供具有工程应用参考价值的优化设计方法。