海上风电具备陆上风电无可替代的优点近几年在我国得到了大力发展。作为海上风电关键支撑部件的钢结构基础占风电场总投资额的20%~30%,且在风机运行过程中需要承受多种载荷的综合作用,因而在满足其频率、强度、疲劳寿命等设计要求的前提下,利用有限元软件开展海上风机钢结构基础的优化设计具有非常重要的意义。本文在国内外相关研究成果的基础上,首先,利用有限元分析软件ANSYS Workbench,采用非线性弹簧单元对五桩导管架与海床土体之间的桩土作用进行数值模拟,分析了五桩导管架在极限载荷作用下的应力分布情况、桩基竖向承载特性以及变形情况。然后,对整个海上风机支撑结构(包含塔筒及五桩导管架)进行模态分析,确定支撑结构的频率及振型,并对整个支撑结构的固有频率与叶轮扫掠频率以及波浪频率进行共振复核;对整个海上风电机组支撑结构在50年一遇极端持续阵风作用下进行应力及位移的响应分析;采用热点应力分析方法并基于疲劳载荷的时间序列文件,通过将ANSYS WORKBENCH与Ncode相结合,对五桩导管架的焊缝进行疲劳寿命分析。最后,将五桩导管架的强度、刚度、疲劳寿命作为约束条件,将五桩导管架的总重量作为优化目标开展优化设计,获得最优的设计结果。通过上述工作,本文较为详细的介绍了五桩导管架基础的设计过程,并积累了相关经验,对海上风电机组基础结构的设计研究具有一定的借鉴意义。